油田注水井调剖与油井堵水.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,前 言,（,1,）为什么进行油水井改造？,油水井在生产过程中存在各种问题，影响油田的正常生产。,（,2,）油水井存在哪些问题？,油井：,5,个问题，,5,字概括,水井：,3,个问题,前 言,（,1,）砂、（,2,）蜡、,（,3,）水、（,4,）稠、,（,5,）低。,（,1,）出砂,（,2,）吸水剖面不均匀,（,3,）水注不进去,油井问题,水井问题,第一节,注水井调剖,第五章 油水井化学改造,油层是不均质的；,注入水沿阻力最小的地方前进；,高渗透层流动阻力小；,由于注入水的冲刷，使油层的,不均质性随着时间的推移而加剧；,注入水的波及系数低，采收率低，油井含水上升快。,k,2,k,3,k,1,单井油井堵水,高渗透层,（含油饱和度低）,含油饱和度高,一、什么叫注水井调剖,一、什么叫注水井调剖,调整注水油层,的吸水剖面。,“调剖”含义：,一、什么叫注水井调剖,调整注水油层的吸水剖面。,“调剖”的含义：,狭义：,广义：,从注水井进行封堵高渗透层的工作，从而迫使注入水波及到含油饱和度较高的中、低渗透层，从而起到提高注入水的波及系数和降低油井含水的目的。,“调剖”的目的：,一、什么叫注水井调剖,改善地层非均质性，提高注入水波及系数，从而提高采收率。,注水井调剖提高采收率可视化模拟录像,从,19,世纪,70,年代提出，已由单纯的“剖面调整”发展为深部封堵高渗透层。,单井油井堵水,调剖剂,单井油井堵水,调剖剂,深部,调剖,浅层,封堵,一、什么叫注水井调剖,二、调剖技术的分类,（1）单液法调剖：一种工作液,（2）双液法调剖：两种工作液,按起作用的,工艺分类,1、单液法,向油层注人一种工作液，这种工作液所带的物质或随后变成的物质可封堵高渗透层,流 体,流动性降低,溶液、乳状液、,溶胶、悬浮体,凝胶、冻胶、,沉淀、固化物,注入过程中,进入地层后,基本原理：,定义：,2、双液法,向地层注入相遇后可产生封堵物质的两种工作液（或工作流体）。,定义：,注水,注水,第一工作液,第二工作液,隔离液,封堵物质,注入水,基本原理：,调节封堵位置,隔离液作用：,三、单液法堵剂,调剖剂：,又称堵剂，注入地层起封堵作用的物质。,了解堵剂的适应性、了解堵剂的作用机理,1、硫 酸,（,1,）调剖机理,硫酸先与近井地带的碳酸盐反应，增加了注水井的吸水能力；,产生的硫酸钙、硫酸镁将随酸液进入地层，饱和后析出，形成堵塞；,由于高渗透层进人的硫酸多，主要堵塞发生在高渗透层。,（,2,）特点,近井增注，远井调剖。,2、硫酸亚铁,硫酸是增注调剖剂；,氢氧化亚铁是一种沉淀，同样可起调剖作用。,（,1,）调剖机理,（,2,）特点,近井增注，远井调剖。,3、硅酸凝胶,又名硅酸钠，分子式为,Na,2,O,m,SiO,2,m,:,模数,(,即水玻璃中,SiO,2,的物质的量与,Na,2,O,的物质的量之比,),。,模数一般在14范围。,水玻璃的性质随模数而变。模数越小，水,玻璃碱性越强，越易溶解。,硅酸凝胶是由水玻璃与活化剂反应生成。,（,1,）什么是水玻璃？,是指可使水玻璃由先变成溶胶再变成凝胶的物质。,常用的活化剂是盐酸。,根据,盐酸和水玻璃的混合顺序可分为酸性硅酸凝胶和碱性硅酸凝胶。,硅酸凝胶是由水玻璃与活化剂反应生成。,（,2,）什么是活化剂？,3、硅酸凝胶,酸性硅酸溶胶,酸性硅酸溶胶胶团示意图,（假定模数为1）,生成,:,胶粒带正电。,酸性硅酸溶胶是由水玻璃加到盐酸中生成。,特点,:,碱性硅酸溶胶,碱性,硅酸溶胶胶团示意图,（假定模数为1）,生成,:,胶粒带负电。,碱性硅酸溶胶是将盐酸加到水玻璃中生成。,特点,:,4、锆冻胶（,实验七,）,（,1,）锆冻胶如何形成？,用,Zr,4+,组成的,多核羟桥络离子,交联溶液中带,COO,-,的聚合物（如,HPAM）,生成。,Zr,4+,可来自,ZrOCl,2,或,ZrCl,4,聚丙烯酰胺的锆冻胶示意图,（,2,）锆的,多核羟桥络离子,如何形成？,络合,水解,羟桥作用,多核羟桥络离子形成,进一步水解和羟桥作用,大的无机阳离子,多核羟桥络离子形成,多核羟桥络离子与,HPAM,交联,5,、铬冻胶,（,1,）铬冻胶如何形成？,用,Cr,3+,组成的,多核羟桥络离子,交联溶液中带,COO,-,的聚合物（如,HPAM）,生成。,聚丙烯酰胺的锆冻胶示意图,Q,：,Cr,3+,的,多核羟桥络离子,如何形成？,（,2,）,Cr,3+,可有哪些来源？,KCr(SO,4,),2,、CrCl,3,、Cr(NO,3,),2,、Cr(CH,3,COO),3,由,Cr,6+,（,如,K,2,Cr,2,O,7,、Na,2,Cr,2,O,7,）,用还原剂（如,Na,2,S,2,O,3,、Na,2,SO,3,、NaHSO,3,）,还原得到,5,、铬冻胶,6、水膨体,水膨体是一类适当交联遇水膨胀而不溶解的聚合物。,6、水膨体,一种聚丙烯酰胺水膨体的膨胀性,6、水膨体,供选用的携带介质有三类：,非极性物质（如煤油）,半极性物质（如乙醇、异丙醇），,电解质溶液（如,NaCl、HCl、CaCl,2,、FeCl,3,等）,有些是通过去溶剂化和压缩水膨体扩散双电层来抑制膨胀的作用（如,NaCl,溶液）；,有些通过与水膨体中的-,COO,-,反应生成弱亲水能力的基团来抑制水膨体的膨胀（如,HCl、CaCl,2,、FeCl,3,等溶液）。,7、石灰乳,石灰乳是将氧化钙分散在水中配成的氢氧化钙悬浮体。,特点：,氢氧化钙的粒径较大（62,m,左右），特别适合于封堵裂缝性的高渗透层。由于氢氧化钙颗粒不能进入中、低渗透层，因此对中、低渗透层有保护作用。,氢氧化钙的溶解度随温度升高而减小，所以可用于封堵高温地层。,氢氧化钙可与盐酸反应生成可溶于水的氯化钙，在不需要封堵时，可用盐酸解除。,8、粘土水泥分散体,粘土水泥分散体由粘土与水泥悬浮于水中配成。,特点,适合于封堵特高渗透地层。粘土与水泥进入地层后，可在孔隙结构的喉部形成滤饼。在滤饼中，水泥的水化反应，使滤饼固结，对特高渗透层产生有效封堵。,类似石灰乳中的氢氧化钙，粘土和水泥也不能进入中、低渗透层，所以对中、低渗透层有保护作用。,可用常规土酸除去,。,四、双液法堵剂,沉淀型双液法堵剂,凝胶型双液法堵剂,冻胶型双液法堵剂,泡沫型双液法堵剂,絮凝体型双液法堵剂,1,、沉淀型双液法堵剂,指两种工作液相遇后可产生沉淀封堵高渗透层的堵剂。,2、凝胶型双液法堵剂,指两种工作液相遇后可产生凝胶封堵高渗透层的堵剂。,3、冻胶型双液法堵剂,例1,第一工作液,HPAM,溶液或,XC,溶液,第二工作液柠檬酸铝溶液,例2,第一工作液,HPAM,溶液或,XC,溶液,第二工作液丙酸铬溶液,例3,第一工作液溶有,Na,2,SO,3,的,HPAM,溶液或,XC,溶液,第二工作液溶有,Na,2,Cr,2,O,7,溶液,例4,第一工作液,HPAM,溶液,第二工作液,ZrOCl,2,溶液,指两种工作液相遇后可产生冻胶封堵高渗透层的堵剂。,4、泡沫型双液法堵剂,可用的起泡剂包括,非离子型表面活性剂加聚氧乙烯烷基苯酚醚,阴离子型表面活性剂如烷基芳基磺酸盐。,可用的气体包括氮气,二氧化碳气。,若将起泡剂溶液与气体交替注入地层，就可在地层（主要是高渗透层）中形成泡沫，产生堵剂。,5、絮凝体型双液法堵剂（实验七）,若将粘土悬浮体与,HPAM,溶液交替注入地层，它们在地层中相通形成絮凝体。这种絮凝体能有效地封堵特高渗透地层。,第二节,油井堵水法,第五章 油水井化学改造,前 言,注入水指进和窜流,底水锥进,边水,（,1,）油井出水的主要原因,近井地带窜漏,射孔段太靠近底水,底水锥进,水驱指进现象,注水井,生产井,裂缝或高渗通道使油水井单向连通,前 言,消耗地层能量,油井大量出水，造成油井出砂更为严重,危害采油设备,加重脱水泵站负担,增加污水处理量,（,2,）油井出水的危害性,二、油井堵水技术,技术关键：,（1）堵水，不堵油,（2）堵水层，不堵油层,实现方法：,（,1,）非选择性堵水法,（,2,）选择性堵水法,1、非选择性堵水法,（,1,）适应条件：,适用于封堵单一水层或高含水层,（,2,）封堵原理：,将堵剂注入目的层，起到封堵作用。,（,3,）技术关键：,油层和水层能明显分开；堵剂注入目的层。,1878.8,沙二1,3,-8,2,2026.0,2060.0,沙二9,1,2068.0,底筛堵,2071.12,灰,面,2084.12,403,2060.34,Y341-112B-3,2040.0,通过封隔器实现目的层选择,2、选择性堵水法,（,1,）适应条件：,适用于封堵不易用封隔器将水层与油层分隔开的油井,（,2,）封堵原理：,堵剂都是利用油与水的差别或油层与水层的差别，达到选择性堵水的目的。,（,3,）技术关键：,堵剂的选择性。,三、选择性堵水剂,水基堵剂,油基堵剂,醇基堵剂,如何实现,选择性？,l,、,HPAM（,水基）,它优先进人含水饱和度高的地层,进入地层的,HPAM,可通过氢键吸附在由于水冲刷而暴露出来的地层表面,HPAM,分子中未吸附部分可在水中伸展，减小地层对水的渗透性,HPAM,在水中伸展增加水流阻力,HPAM,能提供减少油流动阻力的水膜,2、泡沫（水基）,以水作分散介质的泡沫可优先进入出水层；,在出水层稳定存在；,通过叠加的,Jamin,效应，封堵来水；,油可引起泡沫的破坏，所以进入油层的泡沫不堵塞油层。,3,烃基卤代甲硅烷（油基,）,烃基卤代甲硅烷可与水反应，生成相应的硅醇。硅醇中的多元醇很易缩聚，生成聚硅醇沉淀，封堵出水层。,4、,松香二聚物醇溶液（醇基）,当松香二聚物的醇溶液与水相遇，水即溶于醇中，降低了它对松香二聚物的溶解度，使松香二聚物饱和析出,。,5、水包稠油（水基）,这种堵剂是用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，乳状液破坏，产生高粘的稠油。,水包稠油的乳化剂最好用阳离子型表面活性剂，因为它易吸附在带负电的砂岩表面，引起乳状液的破坏。,四、非选择性堵水剂,1,树脂型堵剂,2,冻胶型堵剂,3,凝胶型堵剂,4.,沉淀型堵剂,5,分散体型堵剂,1,、树脂型堵剂,由低分子物质通过缩聚反应产生不溶不熔高分子物质的堵剂。,酚醛树脂,脲醛树脂,环氧树脂,2、冻胶型堵剂,由聚合物水溶液用交联剂交联所产生的堵剂。,铝冻胶,铬冻胶,锆冻胶,钛冻胶,醛冻胶,3,、凝胶型堵剂,由溶胶胶凝产生的堵剂。,使用方法,：,将硅酸钠溶液和活化剂溶液混合后注入地层；,也可将它们分成几个段塞，中间以隔离液隔开，交替他注入水层，让它们进入水层一定距离才混合。,硅酸钠与活化剂混合后，首先生成硅酸溶胶，随后转度为硅酸凝胶。,4、沉淀型堵剂,由两种能反应生成沉淀的物质组成,。,5、分散体型堵剂,主要是固体分散体。,用于封堵特高渗透层。,粘土水泥,碳酸钙水泥和粉煤灰,水泥,第三节,油水井防砂法,第五章 油水井化学改造,前 言,油井出砂：,（1）采油层段堵塞；,（2）管线和设备堵塞；,（3）抽油泵磨损；,（4）井壁坍塌，使套管受挤压而变形；,水井(主要在洗井或排液时发生,):,引起水层堵塞。,（,1,）出砂危害,前 言,化学桥接防砂法,化学胶结防砂法,人工井壁防砂法,滤砂管防砂法,绕丝筛管砾石充填防砂法,（,2,）防砂的方法,一、化学桥接防砂法,由桥接剂将松散的砂在它们接触点处桥接起来，达到防砂的目的。,（,1,）防砂的原理,一、化学桥接防砂法,桥接剂是指能将松散砂粒在接触点处桥接起来的化学剂。,（,2,）什么是桥接剂,无机阳离子型聚合物,有机阳离子型聚合物,无机阳离子型聚合物,由铝离子、锆离子组成的多核羟桥络离子,有机阳离子型聚合物,支链上有季铵盐结构的有机阳离子型聚合物,二、化学胶结防砂法,用胶结剂将松散的砂在它们接触点处胶结起来，达到防砂的目的。,（,1,）防砂的原理,二、化学胶结防砂法,胶结剂是指能将松散砂粒在,接触,点处胶结起来的化学剂。,（,2,）什么是桥接剂,冻胶胶结剂：交联剂,+HPAM,树脂胶结剂：树脂,+,固化剂,偶联剂,能使两种材料或分子发生偶合作用的物质。,偶合剂和两种材料之间都有较好的亲和力，由此可以改变两种材料之间的界面性能，提高其界面粘合性。,偶合剂,-,氨丙基三乙氧基甲硅烷,偶合剂,二、化学胶结防砂法,（,3,）化学胶结防砂步骤,胶结剂注入,胶结剂固化,地层预处理,增孔液注入,地层的预处理,不同目的的预处理用不同的预处理剂：,若要顶替出砂层中的原油，可用盐水。,若要除去砂粒表面的油，可用油溶剂处理。油溶剂包括液化石油气，汽油、煤油。,若要除去影响胶结剂固化的碳酸盐，可用盐酸。,若要为砂准备一个为胶结剂润湿的表面，可用醇或醇醚，如正己醇、乙二醇丁醚。,胶结剂的注,入,将胶结剂注到松散砂层，与砂接触。,为使胶结剂均匀注入，在注胶结剂前可先注一段塞转向剂,。,增孔液的注入,增孔液是将多余胶结剂推至地层深处的液体。,要求：,增孔液不溶解胶结剂,不影响胶结剂固化。,胶结剂的固化,若固化剂在胶结剂注入时已加入，这一步骤是关并侯凝。,若固化剂注入时未加入，这一步骤是先注入固化剂再关井侯凝。,三、人工井壁防砂法,在地层的亏空处，做一个由固结的颗粒物质所组成的有足够渗透率的防砂屏障，即人工井壁，用于防砂。,树脂涂敷砂法,四、滤砂管防砂法,这一方法是先向亏空砂层填砂，然后将滤砂管下至出砂层段，即可达到防砂的目的,五、绕丝筛管砾石充填防砂法,先用砂充填亏空砂层，,然后将绕丝筛管下至出砂层段，,再用携砂液将砾石充填在出砂层段与绕丝筛管之间的空间,绕有不锈钢丝的丝间缝宽,0,2,0,3,mm,的割缝油管或钻孔油管,粒度中值为砂层砂粒粒度中值,5,6,倍的石英砂,