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暂堵剂的研究概况

发布日期:2015-06-23 22:13:49
重复压裂是指对那些己经采用过一次及以上压裂措施的油井层再实 施压裂改造。重复压裂技术是改造老井恢复生产的有效措施之一。
国内外对暂堵剂的研究也有几十年的历史。暂堵剂的发展开始于1936年 哈里博顿(Halliburton)暂堵剂专利的出版,这种暂堵剂是脂肪酸盐和氯 化钙反应的沉淀物[3]。早期多使用水泥堵水和封隔器卡水,随着化学堵 水技术的发展,各国都在进一步研究各种暂堵剂。如美国Halliburton公 司研制的WOR-CON选择性暂堵剂在岩心实验中其堵水率为高于95%, 而堵油率仅为5%。几十年代来各国研究过的化学堵水剂高达数百种,没 有一种能够解决所有情况的堵水问题。
20世纪50年代就开始研究与应用调剖堵水技术,至今也有六十多年 的历史。开始时使用油基水泥、石灰乳、树脂、活性稠油等,20世纪 60年代研究和应用了水玻璃+氯化钙、乳化石蜡、乳化沥青、四氯化硅等, 70年代发展了以聚丙酰胺为主体的化学调破技术,并开展了注水井调整 破面及堵塞孔道的研究工作。
1962年,伴随着聚合技术的发展出现了聚合物型暂堵剂,由于这种
暂堵剂具有柔软、易变形和易分解的,从而得到了推广应用。20世纪80 年代,以细目CaC03、油溶性树脂为代表的保护油田层暂堵剂已广泛应 用于钻开储层的钻井液、完井液中,同是暂堵机理的研究也是得到了不 断地发展。近年来,人们又提出了用碱溶性微米级的超细纤维素取代超 细CaC03,并将其作为钻遇到储层时钻井液的暂堵剂和虑失控制剂。
在堵水和调剖过程中,采用的暂堵剂主要分为两种,一种是采用聚 合物为主剂,有机物为交联剂,加入破胶剂。通过控制组分的加入量, 使成胶时间和破胶时间保持在一定的范围内,在注入堵剂过程中暂堵剂 不破胶,注完堵剂后一段时间内自动破胶,从而起到保护低渗透层的目 的。另一种是采用油溶性树脂为主剂,通过添加悬浮剂(一般采用高分 子聚合物溶液)形成悬浮颗粒体系,利用一定的粒径与孔隙直径的比值 是暂堵剂在低渗透层形成有效地堵塞,使后续注入的堵剂进入高渗透层, 关井一段时间后投入生产,进入低渗透层的油溶性树脂在产出油的作用 下逐渐溶解,从而恢复低渗透层的渗透率。
国内外常用堵剂材料分为以下几大类:(1)桥接堵漏材料(包括颗粒 状、纤维状和片状材料等;(2)高滤失堵漏材料(如Diacel、Z-DTR、DTR、 DCM堵漏剂等);(3)暂堵剂材料(如单向压力封闭剂、沥青类防漏、酸 溶性暂堵剂、酸溶性固化材料、超细碳酸钙等);(4)化学堵漏材料(如 PMN化学凝胶暂堵漏剂、SYZ膨胀性堵漏材料、化学膨体堵漏材料、聚 丙烯酰胺堵剂、水解聚丙烯腈堵剂、甲基丙烯酸与甲基丙烯酰胺共聚物 水泥稠浆、树脂堵剂、吸水或吸烃类聚合物堵剂、胶乳堵剂等);(5)无 机胶凝堵漏剂(包括水泥浆、胶质水泥、石膏水泥浆、纤维水泥浆、触 变水泥浆等)。
我国暂堵剂技术发展开始于上世纪八十年代,许多方法沿用了传统 的堵水技术[4]。随着七、八十年代化学堵水技术的发展,暂堵剂得到了 广泛的开发和应用,先后出现了水溶性暂堵剂(主要以聚合物为原料配 合其它辅助剂形成凝胶,或采用无机盐类和有机酸类,加入适量的表面 活性剂、悬浮稳定剂等制成颗粒形成桥堵来达到暂堵目的)、酸溶性暂堵 剂(CaC03类产品为主要)、碱溶性暂堵剂(一种在中性条件下呈惰性, 熔点很高、硬度小、易脆、易加工成所需超细粒度的有机物质)、油溶性 暂堵剂(主要是含有较高的石油树脂类产品)[5]。
上世纪九十年代我国成功的发展和应用了屏蔽暂堵技术[6】。屏蔽暂 堵技术是在钻到油气层前20〜25 m时,根据孔侯尺寸大小、裂缝宽窄和 分布有针对性地钻井液、完井液中加入多级配的架桥粒子,在压差作用 下,瞬间在井壁附近的形成一层而渗透率低的屏蔽环,从而有效阻止钻
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井液、完井液中的固相和滤液倾入储层造成各种伤害。油井完成后可通 过射孔、反排及酸或油溶的方式解堵,恢复储层的原始状态。这种保护 油气层的技术易于实施,因此得到广泛的应用。目前国内使用的屏蔽暂 堵剂有带纤维颗粒的低荧光复合屏蔽暂堵剂JDB-1。
近30年来,水溶性类聚合物暂堵剂广泛应用在油井开采中封堵。丙 烯酰胺是众多聚合物中使用率最高,且应用最为广泛的—类堵剂。此聚 合物溶于水而不溶于油,当水流通过吸附有聚丙酰胺的岩石上时,此聚 合物中未被吸附的部分可在水中,伸展,增大了水的流动阻力;当油流 过时,聚合物在原油中蜷缩,因此对油流的阻力小,起到了选择性堵水 的目的。
在美国的EOR中方案设计中有35 %采用聚合物,而其中60 %采用 冷冻胶处理。该类堵剂按聚合物的不同分为:聚丙烯酰胺冻胶堵水调破 剂、聚丙烯腈冻胶堵水调破剂、木质素磺酸盐冻胶堵水剂、生物聚合物 冻胶堵水剂和两性聚合物冻胶堵水剂等[7]»
我国60年代研究和应用了水玻璃+氯化钙、乳化石蜡、乳化沥青、 四氯化硅等,70年代发展了以聚丙酰胺未主体的化学调破技术,并开展 了注水井调整破面及堵塞孔道的研究工作。
超强吸水树脂始于1961年美国的淀粉接枝丙烯腈,本世纪7〇年代 有了长足的发展,江汉石油学院用有机硅-双丙烯酰胺为复合交联剂,为 引发剂采用溶液法合成了丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物。此种选择性堵剂 有良好的选择性,它的机理是:溶液进入底层后交联成网状结构的凝胶, 吸水,则迅速膨胀,封堵水层,阻止出水;进入油层则不膨胀,缺点是 容易堵死被水锁的油层[8]。
堵水技术是油田堵水调剖措施成功的关键[9]。而且堵剂技术是堵水 调剖中发展最活跃,也最引人关注的技术[1(>]。
自从上个世纪50年代我国就开始对油井堵水技术进行探索和研究, 至今堵水调剖技术的发展大致经历了五个阶段[11]: (1)探索阶段:上个 世纪50-60年代探索研究堵水的一些方法和化学材料,开展了少量的油田 应用实践,取得了 一定的成效。(2)以油井堵水和机械堵水为主的发展阶 段:以胜利油田、华北油田等为主的开展了化学堵水研究和应用。(3)以 注水井调剖为主的发展阶段:80年代开始掀起了注水井调剖技术发展的 高潮,为以油田区块、井组为单元的整体措施的形成打下了基础。(句以 油田区块为单元的整体堵水调剖技术的发展阶段:80-90年代初期,堵水 技术跳出了单井处理的范围,大规模地开展了六套技术。(5)油藏深部调 剖技术的发展阶段:90年代中后期,随着油田含水率不断升高,提出了 
在油藏深部调整吸水剖面,迫使液流转向,提卨波及效益,改善注水开 发采收率的要求,从而形成了深部调剖研究的新热点。相应的研制了可 动性冻胶、弱冻胶、颗粒冻胶胶囊等新型化学剂。进入21世纪以来,油 田堵水调剖技术出现了一些新动向,主要聚合物油藏的堵水调剖技术, 以及水平井堵水治水技术等。结合我国不同类型的油藏的特点和上述不 同开发阶段的堵水调剖技术的要求已研制开发了八大类堵水、调剖化学 剂。
经过多年的研究和应用,美国和前苏年均形成了一套比较完备的适 应各种地层、温度等条件的堵水堵水调剖剂,并进行了系列化研究,对 堵剂的适用条件进行了筛选。
前苏联油井大修科学研究所等单位制定的《堵水工艺和堵水剂选择 规程》指出,应根据地质工艺条件选择有效堵水方法和堵水剂,规章中 对给类堵剂的适用条件和范围进行了研究。