一、化学调剖堵水材料分类与应用概况
化学调剖堵水近年来逐渐受到重视,现已发展成为调剖堵水的主要手段。化学调剖堵水所使用的材料可以分为选择性和非选择性试剂。其中,前者又可分为水基材料、油基材料和醇基材料三类;后者可以分为树脂型、凝胶型、水膨体型、油分散超细水泥和复合离子共聚物类。按照化学剂的类型可以分为无机凝胶类、树脂类、单体体系、聚合物冻胶类、黏性体系、生物聚合物和灌浆材料等。按照化学剂的功能可以分为密封剂、相对渗透率调节剂、弱密封相对渗透率调节剂、流度椌制剂或液流改向化学驱体系等。
1.无机材料
(1)无机凝胶材料
无机凝胶材料包括硅酸钠、非硅酸盐无机凝胶、外部催化硅酸盐、石膏、粉煤灰、碱、矿渣等。无机凝胶的特点是成本较低,水稀释溶液有一定的耐高温能力,但机械强度较低,形成胶凝作用时间很短,且在地下通常会与酸液或碱液发生反应,失去凝胶结构。
(2)无机非凝胶材料
这类材料在动态条件下,性能稳定,悬浮性好;可以有效地封堵高渗透层,起到增油降水的作用,还能与粘土为主的其他类型调剖剂复配使用,适应性强。
2.有机材料
(1)树脂/弹性材料
树脂/弹性材料强度高,能够堵塞孔隙、裂缝、孔洞和射孔孔眼,在地层条件下不易发生化学反应,可以提供有效和长期的封堵效果。但该类材料价格相对较为昂贵,所以通常限定在井眼半径范围区域使用。此外,固化前的树脂对水、表面活性剂、碱性和酸性杂质敏感。
(2)聚合物
聚合物凝胶体系是高分子聚合物和交联剂的组合,反应产物为相互连接的聚合物分子,呈三维状,最终形成产物为刚性凝胶体系。但是聚合物凝胶在成胶时间、稳定性、耐高温等方面存在不足,由此而产生了各种各样的新式胶体。传统高强度调剖剂延缓交联时间短,调剖半径不大,调剖后后续注入液能够绕过封堵层窜回高渗透层,增产有效期短、效果差。
3.生物材料
微生物调剖目前常用的方法是将细菌注入地层或激活地层内的微生物,使之大量繁殖,菌体细胞及其代谢产出的生物聚合物对高渗透层带起到较好的选择性封堵作用,从而改善层间油水运动状况,扩大波及体积,提高原油采收率;同时通过生物化学作用可以降解碳氢化合物的支链长度,从而达到降低原油凝固点和黏度,改善原油流动性能的目的。
4.复合材料
许多封堵剂往往是由两种或多种主要材料复配而成,如聚合物-黏土、树脂-粉煤灰、暂堵剂-水泥-石灰、聚合物-水玻璃等。这类材料可以实现各种材料在强度、作用半径和周期、价格等方面的互补和各种性能的均衡。
二、调剖堵水发展趋势以及面临的问题
1.高温井的调剖材料和配套技术
有机材料中的聚合物凝胶是目前国内外调剖堵水的首选材料,但是由于地层温度过高导致调剖材料分解变质,胶凝时间大大缩短。如何提高聚合物凝胶的耐温性和稳定性是迫切需要解决的问题。
2.选择性堵水剂及配套技术
随着油田开发的进行,油藏各油层大部分见水,大部分剩余油无法被开采出来。使用简单的机械或者化学方法封堵某一生产层位已经不能满足生产需求。通过选择性堵水剂降低油层水的渗透率,提高剩余油的渗透率是提高油田采收率的有效途径之一。
3.深度调剖堵水剂及配套技术
目前大多数油田已处于多井、多层、多方向见水,注入水的波及效率大大降低。利用普通的调剖技术调剖半径只能在几米到十几米范围内有效,而后续注入液在调剖后会很快绕过封堵层位进入高渗透层,增产有效期短、效果差。深度调剖能够有效解决这一问题。目前常用的深度调剖方法有预交水凝剂、阴阳离子聚合物、延缓交联调剖剂、微生物调剖剂、泡沫深度调剖、弱凝胶、胶态分散凝胶。但是在如何使调剖剂能够准确的按照意图进入目的层、在地下的稳定性和交联时间调控等方面仍需要继续进行深入的研究和探讨。
三、几点认识
对于大庆油田九厂的老油田,由于注水开发时间较长,已经多层多孔隙见水,宜选用深度调剖技术对油层进行治理。
对于裂缝性区块采用二次交联的技术首先对裂缝实行封堵,然后通过后续注入液进入中低渗透层来实现对油层的治理。
注水开发油田在进行调剖堵水作业时,堵剂注入量应合理控制。如果注入堵剂的量太少,起不到堵水的作用;而注入堵剂的量太大,则造成堵剂浪费,成本提高。
四、结论
聚合物凝胶类调剖堵水材料仍然是今后化学调剖堵水应用中最广泛的一种材料,深度调剖仍是今后化学调剖堵水的主要应用方向,弱凝胶、纳米材料、选择性堵水材料是调剖堵水研究的新方向。
调剖堵水仍需要立足于整个油藏的开发情况,单一调整某一口井很难对整个井组的含水起到控制作用,以区块或者井组单元来进行整体调剖能够达到效果最大化。
化学调剖堵水可以选择两种技术同时进行,从而达到“1+1大于2”的效果。比如,在注入微生物过程中,优先注入弱凝胶,在经过长期注入水冲刷而形成高渗透率的孔道中形成一定的屏障,后续注入的微生物溶液进入低渗透孔道,使其中的剩余油或者吸附在岩石表面的油滴形成连续流动的油流,被后续的注入水驱替出来。(作者单位:大庆油田有限责任公司第九采油九厂)