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油田堵水剂及其新发展王任芳3李克华戴彩丽(江汉石油学院化工系,434102湖北荆州)摘要油田堵水已作为油田控水稳油的重要手段,文中综述30多年发展起来的单液法堵水剂和双液法堵水剂。单液法堵水剂有粒状堵水剂、酸类、聚丙烯酰胺及衍生物、凝胶、冻胶、树脂和稠油类;双液法堵水剂有沉淀型、凝胶型、冻胶型和胶体分散型类。新发展的堵水剂有胶体分散体冻胶、新型沉淀型和复合型等。并对它们的作用、性质等进行了分析。主题词堵水剂堵水油井分类发展堵水包括水井调剖和油井堵水,油井堵水是指从油井控制水的产出。从油井注入地层能减少油井产水的物质叫油井堵水剂。国内外都十分重视油田堵水工作。国外将堵水作为三次采油前地层的预处理措施,而中国则将堵水作为控水稳油的重要手段。堵水需要使用堵水剂(包括注水井的调剖剂和油井的堵水剂)。经过30多年的发展,堵水剂已成系列。按工艺可分为单液法堵水剂和双液法堵水剂;按形式可分为冻胶型、凝胶型、沉淀型和胶体分散体型;按苛刻条件可分为高温、大孔道、低渗地层、高矿化度地层等型。本文就常用的油田堵水剂的类型、品种及其发展进行综述。体、聚乙烯醇水膨体、聚氨酯水膨体、丙烯酰胺—淀粉水膨体、丙烯酸—淀粉水膨体等。③其它颗粒。如石英粉、氧化钙(镁)、碳酸钙(镁)、硅酸钙(镁)、以及水泥、炭黑、塑料颗粒、果壳颗粒等。(2)酸类常用的有硫酸1以及盐酸—硫酸盐溶液2。硫酸是利用地层中的钙、镁源产生堵塞物质。盐酸—硫酸盐溶液也是利用地层中的钙、镁源产生堵塞物质。例如将一种配方为415%～1213%HCl、511%～1215%Na2SO4、0102%～1415%(NH4)2SO4的盐酸—硫酸盐溶液注入含碳酸钙的地层,则可通过下列反应产生沉淀,起到封堵作用。常用堵水剂的类型与品种11单液法堵水剂单液法堵水剂是指只用一种液体就可产生堵塞物质的堵水剂。常用的单液法堵水剂有以下7类。(1)粒状堵水剂可用盐水或聚丙烯酰胺溶液等将粒状堵水剂携带进入地层。常用的粒状堵水剂主要为:①粘土。粘土在地层多孔介质中的分散和运移,会使地层的渗透率明显降低。配粘土堵水剂最好用蒙脱石含量高的粘土。②水膨体颗粒。这是一类适度交联,遇水膨胀而不溶解的聚合物颗粒。几乎所有适度交联的水溶性聚合物都可制成水膨体颗粒。如聚丙烯酰胺水膨CaCO+2HCl→CaCl+CO↑+HO3222Ca2++SO42-→CaSO4↓(3)聚丙烯酰胺及其衍生物部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)的突出优点是对油和水有明显的选择性。它降低岩石对油的渗透率最高不超过10%,而降低岩石对水的渗透率可超过90%。HPAM堵水的选择性表现在:①它优先进入含水饱和度高的地层;②进入地层的HPAM将优先吸附在由于水冲刷而暴露出来的岩石表面;③HPAM分子中未吸附部分可在水中伸展,减小地层对水的渗透性;④HPAM随水流动时,可为地层孔隙结构的喉部所捕集,产生堵塞。HPAM这种按含水饱和度的高低进入地层,并按含水饱和度的高低3王任芳,1986年毕业于华东石油学院石油加工专业,讲师,长期从事油田化学方面的科研工作,已发表论文10余篇。·68·钻采工艺1998年调整地层对流体的渗透性的特点是其它选择性堵水剂所没有的。在此类堵水剂中与HPAM性能相似的是部分水解聚丙烯腈。70年代以来新发展了阴、阳、非三元共聚物堵水剂,如:所产生的冻胶。如:为了延长铬冻胶的成冻时间,可用两种方法:一6+种是通过氧化还原反应,由Cr产生Cr3+,使成冻时间延长;另一种是将Cr3+配合,在交联时才通过化学反应的平衡移动给出Cr3+。(6)树脂如酚醛树脂,用酚(如间苯二酚)和醛(如甲醛或三聚甲醛),在不同浓度和温度下,控制pH值在8～10的范围内,可得到固化时间较长的酚醛树脂。除了酚醛树脂外,还可用脲醛树脂、呋喃树脂、环氧树脂等作为单液法堵水剂。(7)稠油包括活性稠油(油基)、水包稠油(水基)、耦合稠油(油基)等。活性稠油一般为溶有乳化剂稠油,乳化剂为油包水型乳化剂(如Span—80),它可使稠油遇水后产生高粘的油包水型乳状液,进而产生封堵作用。水包稠油由水包油型乳化剂将稠油乳化在水中配成,因乳状液是水外相,粘度低,所以易进入水层。在水层中由于乳化剂在地层表面吸附,使乳状液破坏,油珠合并为高粘度稠油,产生很大的流动阻力。耦合稠油则是将低聚合度、低交联度的苯酚—甲醛树脂、苯酚—糠醛树脂或其混合物作耦合剂溶于稠油中配成。由于这些树脂能与地层表面反应,产生化学吸附,加强了地层表面与稠油的结合(耦合),使它不易排出,延长有效期。稠油是堵水剂中唯一一种可回收使用的堵水剂,而且不伤害油层。21双液法堵水剂双液法堵水剂是使用两种工作液堵水。这两种工作液用隔离液隔开,当将它们注入地层并向外推移至一定距离时,即可相遇,产生封堵地层的物质。常用的双液法堵水剂有下列4类。(1)沉淀型