油井堵水技術(shù)方案

1、第一章前言油氣井出水是油田開發(fā)過程中普遍存在的問題， 特別是采用注水開發(fā)方式，隨著水邊緣的推進(jìn)，由于地層非均質(zhì)性嚴(yán)重，油水流度比的不同及 開發(fā)方案和措施不當(dāng)?shù)仍?，均能?dǎo)致油田含水上升速度加快，致使油層 過早水淹，油田采收率降低。目前油田隨著開發(fā)進(jìn)入中后期，而地下可采 儲量依然較大，其高含水情況特別明顯。嚴(yán)重影響油田的經(jīng)濟(jì)效益。找水,堵水，對油田出水進(jìn)行綜合治理是油田開發(fā)中必須及時解決的問題，因此 堵水變得日益重要。1、油井出水原因油井來水按照來源分為所以油井出水原因一般包括:(1)、注入水及邊水推進(jìn)。對于用注水開發(fā)方式開發(fā)的油氣藏，由于油層的非均質(zhì)性及開采方式不當(dāng)，使注入水及邊水沿高、低滲透

2、層及高、 低滲透區(qū)不均勻推進(jìn)，在縱向上形成單層突進(jìn)，在橫向上形成舌進(jìn)或指進(jìn) 現(xiàn)象，使油井過早水淹。(2)、底水推進(jìn)。底水即是油層底部的水層，在同一個油層內(nèi)，油氣被底水承托?！暗姿F進(jìn)”現(xiàn)象 : 當(dāng)油田有底水時，由于油井生產(chǎn)壓差 過大，破壞了由于重力作用所建立起來的油水平衡關(guān)系， 使原來的油水界 面在靠近井底處呈錐形升高的現(xiàn)象。 “同層水”進(jìn)入油井， 造成油井出水 是不可避免的， 但要求緩出水、 少出水， 所以必須采取控制和必要的封堵 措施。3）、上層水、下層水竄入。所謂的上層水、下層水，指油藏的上層和下層水層。固井不好，套管損壞，誤射油層采取不正確的增產(chǎn)措施， 而破壞了井的密封條件 ; 除此之

3、外還有一些地質(zhì)上的原因，如有些地區(qū)由 于斷層裂縫比較發(fā)育，而造成油層與其它水層相互串通。4）、夾層水進(jìn)入。夾層水又指油層間的層間水，即在上下兩個油層之間的水層。 由于固井不好或?qū)娱g串通， 或者補(bǔ)水時誤射水層， 都會使 夾層水注入油井，使油井出水。2、油井出水的危害油井出水后若不及時進(jìn)行堵水作業(yè)，可能會造成以下后果：1）油井出砂，使膠結(jié)疏松的砂巖層受到破壞，嚴(yán)重時使油層塌陷或?qū)е掠途．a(chǎn)。2）油藏停流，見水后含水量不斷增加，井筒液柱重量隨之增大，導(dǎo)致油層被壓力封住停止外流。3）形成死油區(qū)，油井過早見水，會導(dǎo)致在地下形成一些死油區(qū)，大大降低了油藏的采收率。4）設(shè)備腐蝕，會腐蝕油井設(shè)備及破壞井身結(jié)構(gòu)

4、，增加修井作業(yè)任務(wù)和難度，縮短油井壽命。5）增加采油成本，增大地面注水量，相應(yīng)增加了地面水源、注水設(shè)施及電能消耗。因此，油井堵水是油田開發(fā)中必須及時解決的問題， 是油田開發(fā)中一項很重要的任務(wù)。第二章 堵水原理與化學(xué)堵水工藝技術(shù)油井的堵水技術(shù)就是指采用機(jī)械方法或化學(xué)方法對油井的高產(chǎn)水井 段或?qū)佣芜M(jìn)行臨時性封隔或封堵， 從而改善油井的產(chǎn)液剖面， 降低產(chǎn)水量。由于減少了相應(yīng)井內(nèi)的層間干擾或一層內(nèi)層段間的干擾而增加產(chǎn)油量， 從 而達(dá)到降水增油， 從而改善開發(fā)效果。 簡而言之就是堵水就是從油井控制 水（注入水、邊水、底水）的產(chǎn)出。油井堵水分為機(jī)械堵水和化學(xué)堵水。1、化學(xué)堵水的機(jī)理化學(xué)堵水是以某些特定的化

5、學(xué)劑作為堵水劑， 將其注入地層高滲透層 段，通過降低近井地帶的水相滲透率， 達(dá)到減少油井產(chǎn)水、 增加原油產(chǎn)量 的目的。油井化學(xué)堵水的作用機(jī)理為： 依靠工藝手段使化學(xué)堵劑選擇性地進(jìn)入 含水飽和度較高的中低滲透層或出水裂縫， 在殘余阻力（主要是物理堵塞） 作用下，層內(nèi)或縫洞內(nèi)形成人工遮擋，抑制水的竄流、錐進(jìn)，從而使驅(qū)替 能量擴(kuò)大到含油飽和度較高的中低滲透層或裂縫孔道， 改變縱向上的產(chǎn)液 剖面和裂縫系統(tǒng)的產(chǎn)量布局，提高水驅(qū)效率，從而改善油藏的開發(fā)效果。2、常用的化學(xué)堵水方法非選擇性化學(xué)堵水： 施工管柱組合中需下入封隔器， 分離出堵水目的 層，再注入堵劑。適用于封堵單一水層或高含水層。選擇性化學(xué)堵水：

6、因選擇適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)劑，堵塞水層或改變油、水、巖 石間的界面張力，降低油水同層的水相滲透率， 而對油相滲透率影響甚小。即施工管柱組合中不需要下入封隔器。 其工藝原理為：首先是注入一些水， 使得低滲透層內(nèi)壓力升高， 再注入聚合物處理液進(jìn)入射孔層， 然后注入堵 劑，由于高滲透層產(chǎn)水層內(nèi)的聚合物突破壓力肯定低于低滲透層的， 所以堵劑應(yīng)該是優(yōu)先進(jìn)入高滲透層的，達(dá)到分離目的層的目的。3、化學(xué)堵水主要工序找水：可用測井組合圖、產(chǎn)液剖面、井溫、碳氧比、抽汲等方法；2）卡層：可用填砂、打灰塞、下封隔器、打電纜橋塞等方法；擠堵水劑：選擇性化學(xué)堵劑；4）注頂替液：用頂替液將堵水劑頂替至地層；關(guān)井候凝：使堵水劑強(qiáng)度增至

7、最大值；恢復(fù)生產(chǎn)：為保持產(chǎn)液量，應(yīng)適當(dāng)改變泵的參數(shù)4、堵劑的選擇原理與堵劑的類型堵劑的選擇原理主要考慮堵劑與地層的配伍性， 其中堵劑粒徑與地層 孔喉的關(guān)系、 堵劑的化學(xué)性質(zhì)與地層水礦化度的關(guān)系、 堵劑的熱穩(wěn)定性與 地層溫度的關(guān)系、堵劑的酸堿度與地層水 PH值關(guān)系等是最重要的篩選條 件。堵劑類型有顆粒型的堵劑 （主要是粘土懸浮體） ；非顆粒型的堵劑（主 要包括凍膠、凝膠等）兩大類。隨著油田注水開發(fā)的不斷深入，堵劑配方 也在不斷創(chuàng)新， 應(yīng)用可動凝膠和預(yù)交聯(lián)顆粒組合堵劑， 采用段塞式注入工 藝，不僅能進(jìn)行深度堵水， 而且具有更高的強(qiáng)度， 有效地提高了堵水效果 和有效期。 水膨型凝膠顆粒的加入， 對于

8、處理存在裂縫及大流通孔道， 施 工壓力上升慢的油井， 可先進(jìn)行預(yù)處理， 待顆粒膨脹后再注入可動凝膠堵 劑，可減少堵劑的用量，降低施工成本。5、油井堵水選井原則1）初期產(chǎn)能高，產(chǎn)液量高，累計水油比不大于 1，一般不超過 2。（2） 綜合含水高（不低于 80%），以注入水型為主，注采關(guān)系清楚。（ 3）油 井單層厚度較大。4）油井固井質(zhì)量好，無層間竄槽。5）出水層位清楚。6）油井各油層縱向滲透率差異較大。第三章 底水、注入水、底水 +注入水等不同來水堵水方法技術(shù)原理及特底水、邊水和注入水， 是油田開發(fā)的能量來源， 但它們都不可避免地 要從油井產(chǎn)出， 因此建立不同來水的控制技術(shù)， 是油井堵水發(fā)展的一個

9、必 然趨勢。利用化學(xué)方法， 向油井中注入一定的化學(xué)堵劑， 封堵油井出水層， 起 到控制油井出水量的作用， 這一過程就是化學(xué)堵水。 它包括兩種情況： 是控制油層出水量，即堵而不死；二是封堵出水層，即堵死出水部位。根 據(jù)實踐來看， 目前封堵油井出水層工藝相對簡單， 技術(shù)比較成熟； 控制油 層出水量技術(shù)難度相對較大，風(fēng)險也相對大。（1） 、底水堵水方法及控制技術(shù) 底水即是油層底部的水層， 在同一個油層內(nèi)， 油氣被底水承托。 由于油井投產(chǎn)后， 生產(chǎn)壓差越來越大， 破壞了由于重力作用所建立起來的油水 平衡關(guān)系，使原來的油水界面在靠近井底處呈錐形升高。 當(dāng)?shù)姿M(jìn)入油井 后，造成油井出水是不可避免的，如不加

10、以控制，含水量將很快升高，甚 至水淹，更嚴(yán)重著可能完全破壞油井的工業(yè)開采價值。般來說， 控制底水錐進(jìn)的方法分為關(guān)井壓錐法、 人工隔板法、 采水消錐法、雙層完井法、注氣抑制法等。但有的工藝簡單，卻影響產(chǎn)量大， 經(jīng)濟(jì)價值小。有的雖然效果較好，但施工難度大，成本高，不適用于大規(guī) 模開展。先主要采用化學(xué)人工夾層（隔板）法進(jìn)行化學(xué)堵水?；瘜W(xué)人工夾層（隔板）法進(jìn)行化學(xué)堵水是指在油水界面之上擠入大量 高強(qiáng)度堵劑建立人工夾層 （隔板） 以減緩底水向油井突破。 凝膠堵劑流動 性好、在油相中不交聯(lián)（具有選擇堵水功能），凝膠時間可控、進(jìn)入地層距離長、 強(qiáng)度高，是目前廣泛選用的隔板材料， 現(xiàn)多數(shù)選用聚合物凍膠類 堵劑

11、（以聚丙烯酰胺和部分水解聚丙烯酰胺堵劑為主）。施工一般分為以下步驟：<1>分析地質(zhì)要求，明確封堵目的。<2>了解套管組合、固井質(zhì)量、作業(yè)井史、以前是否封堵及工藝、周 圍水井注水情況及層位，鄰井作業(yè)壓力等。<3>現(xiàn)場測吸水，驗證設(shè)計擠堵壓力及用量。<4>控制壓力和排量沿底水入侵通道注入水基堵水劑; 將水基堵水劑頂替至油水界面附近； 水基堵水劑的作用控制了底水入侵。<5>驗效。2）、注入水堵水方法及控制技術(shù)由于油層的非均質(zhì)性，使注入水沿高滲透層及高滲透區(qū)不均勻推進(jìn)， 在縱向上形成單層突進(jìn)， 在橫向上形成舌進(jìn)， 使油井過早水淹。 在化學(xué)堵

12、水中將化學(xué)劑經(jīng)油井注入到高滲透出水層段，降低近井地帶的水相滲透 率，減少油井出水。 根據(jù)堵水劑對油層和水層的堵塞作用， 又可分為選擇 性堵水法和非選擇性堵水法。 采用選擇性堵水所用的堵水劑只與水起作用 而不與油起作用， 故只在水層造成堵塞而對油層影響甚微， 或者可改變油、 水、巖石之間的界面特性，降低水相滲透率，從而降低油井出水量。由于該化學(xué)劑水溶性好，單液粘度小，穿透力強(qiáng)。它在地層內(nèi)，可以 在預(yù)定時間、深度發(fā)生化學(xué)反應(yīng)， 形成具有彈性且不溶于水達(dá)到高分子有 機(jī)凝膠。凝膠分子中的陽離子鏈可與帶負(fù)電的巖石表面反應(yīng)， 產(chǎn)生牢固的 化學(xué)吸附; 非離子鏈節(jié)除有一定數(shù)量吸附外， 遇水稀釋時， 其親水基團(tuán)

13、與 水形成氫鍵，表現(xiàn)出強(qiáng)的親水能力，分子鏈充分舒展，伸展到水中，發(fā)生 體積膨脹，對流經(jīng)地層孔隙和毛管的水產(chǎn)生較高的摩擦阻力， 使水相滲透率大大降低。而它在油中發(fā)生收縮， 分子鏈節(jié)蜷曲在巖心的毛管和孔喉中， 對油的流動影響較小。 因此， 有機(jī)凝膠堵水劑對水流產(chǎn)生較大的阻力， 而 對油流產(chǎn)生較小的阻力， 體現(xiàn)出了較好的選擇性。 這樣高產(chǎn)水層產(chǎn)出液得 到抑制，低滲油層仍可繼續(xù)生產(chǎn)， 達(dá)到改善產(chǎn)液剖面和調(diào)整高滲層與低滲 層滲流能力的目的。施工一般分為以下步驟：1分析地質(zhì)要求，明確封堵目的。2了解套管組合、固井質(zhì)量、作業(yè)井史、以前是否封堵及工藝、周 圍水井注水情況及層位，鄰井作業(yè)壓力等。v3對應(yīng)注水井關(guān)

14、井泄壓;高壓注水，使低滲透層升壓;低注入速度下注水基堵水劑； 用低流度過頂替液將堵劑頂替至離井眼 3 米以外; 關(guān)井候凝;4恢復(fù)生產(chǎn)。3）、底水 +注入水堵水方法及控制技術(shù)在底水和注入水同時存在的油井中， 注水后由于重力分異， 注入水將 移向底水層減少了注入水在油層中的存水率; 也由于重力分異和水平滲透 率高于垂直滲透率，中等密度的注入水將沿油層與水層的交界面移向油 井。沿油層向底水界面移動的注入水， 強(qiáng)化了油井的底水錐進(jìn)現(xiàn)象。 注入 水沿著油層與底水層的交界面延伸， 到達(dá)油井附近時， 就會沿著水錐面推 進(jìn)，這樣注入水就會很快進(jìn)入油井，水錐現(xiàn)象不斷加劇。特別在油層很薄的情況下，注入水很快就能穿

15、透油層，進(jìn)入底水層， 形成一條阻力較低的滲流通道。 在油層和底水層的交界面延伸， 直到突入 油井，在油層和底水層間形成一條過渡帶。 這是由于注入水的密度高于油的密度，而低于底水層的密度， 由于重力分異及水平滲透率高于垂直滲透 率，注入水只能在油層與底水層之間向油井推進(jìn)。 當(dāng)注入水到達(dá)油井井底， 加劇了底水錐進(jìn)， 注入水很快突入油井， 含水率迅速上升， 水驅(qū)效果明顯 減弱。這樣不僅造成了注入水的浪費(fèi)， 增加了注入水的成本， 還使得水驅(qū) 情況明顯變差。 從注入井到油井的水流通道一旦形成， 注入水就會一直沿 此通道推進(jìn)，從注入井注入的水就會直接在油井產(chǎn)出，這是毫無意義的。為了控制注入水過早進(jìn)入底水層

16、所產(chǎn)生的浪費(fèi)， 以及由于注入水進(jìn)入 底水層強(qiáng)化的水錐現(xiàn)象， 我們可以采用在油層內(nèi)建立層內(nèi)隔板和在油層和 底水層之間建立底水隔板的方法， 來控制注入水， 以便提高底水油藏水驅(qū) 采收率。因為油層內(nèi)有高滲透層。 注入水基堵劑將優(yōu)先進(jìn)入該層， 形成層內(nèi)隔 板。油層有垂直滲透性， 也是不均質(zhì)的， 堵劑也可隨重力分異的水進(jìn)入底 水層。由于底水層密度高，堵劑密度低，它將沿油水界面推進(jìn)，成凍后 即可在油水界面附近形成底水隔板， 控制注入水向底水移動。 重新注水后， 注入水將主要在層內(nèi)隔板和底水隔板限定的空間內(nèi)推進(jìn)，提高了波及系 數(shù)，從而提高采收率。底水油藏的水驅(qū)采收率是很低的， 特別是薄油層底水油藏。 注入水

17、很 快就進(jìn)入底水層， 水驅(qū)得不到效果， 并且強(qiáng)化了油井的水錐現(xiàn)象。 所以如 果配合采用從注入井注入水基堵劑建立隔板的方法， 即在水驅(qū)沒有采收率 時，我們從注入井中注入水基堵劑， 注入的堵劑大部分沿原來水驅(qū)時水推 進(jìn)的孔道推進(jìn)，但由于注入堵劑的粘度高于注入水的粘度， 降低了流度比， 堵劑所波及的面積略大于水驅(qū)時的面積。 注入水基堵劑后， 用頂替液將堵 劑頂入預(yù)定位置， 等待交聯(lián)。 由于水基堵劑的密度在油的密度和地層水的 密度之間， 這樣水基堵劑就可在油層和水層之間延伸， 形成底水隔板。 剛 注入的水基堵劑在油層和底水層間形成較厚、 較短的水基堵劑區(qū)域。 水基堵劑與油層和底水層的交界面也參差不齊，

18、 這是由于注入水在注入壓力的 影響下造成的。 在停止注水后， 由于重力的原因， 水基堵劑將沿油層與底 水層的交界面延伸， 形成一條較薄的隔板。 這樣，注入水就不會直接從油 層進(jìn)入底水層， 而要在油層中延伸。 注入水在油層中推進(jìn)， 就會提高波及 系數(shù)，從而提高了水驅(qū)采收率。形成底水隔板后，再進(jìn)行水驅(qū)。如隔板較 短，注入水仍沿垂向高滲透孔道推進(jìn)， 到達(dá)底水隔板后， 沿著底水隔板向 油井推進(jìn)。 注入水的繼續(xù)注入， 重力分異現(xiàn)象將繼續(xù)發(fā)生。 注入水沿著隔 板向油井推進(jìn)， 越過隔板邊沿后進(jìn)入底水層。 這時注入水的損失和注入水 存水率減少的現(xiàn)象將再次發(fā)生。 可以再次注入堵劑， 建立層內(nèi)隔板。 堵劑 進(jìn)入層

19、內(nèi)的高滲透帶，封堵這些大孔道。這樣，注入水進(jìn)入低滲透帶，就 會增加水驅(qū)波及系數(shù)。第四章 堵水技術(shù)指標(biāo)及評價1、堵劑指標(biāo)及評價 弱凝膠又稱可動凝膠或膠態(tài)分散凝膠， 是在低濃度的聚合物溶液中加入的 交聯(lián)劑、穩(wěn)定劑等，通過分子內(nèi)和分子間交聯(lián)而形成的一種粘度或分子尺 寸較大的體系。弱凝膠堵劑特點：1) 可流動性強(qiáng)(2)耐溫性能好，在30C80C條件下穩(wěn)定性能好3)耐鹽性能好，適應(yīng)的礦化度上限為 150000mg/L 根據(jù)施工需要，從溶解性能指標(biāo)、成膠性能指標(biāo)、封堵性能指標(biāo)、配伍性 能指標(biāo)，以溶解時間、溶液粘度、溶液過篩率、成膠時間、凝膠強(qiáng)度、長 期熱穩(wěn)定性、阻力系數(shù)、突破壓力、封堵率、殘余阻力系數(shù)等主要參數(shù)選 擇合適的堵劑。2、施工工藝技術(shù)指標(biāo)及評價1）擠注壓力升壓快 原因: 地層吸水能力差、堵劑濃度高、施工排量大、堵劑初凝時間短。危害：易造成封堵層堵劑進(jìn)入量少，封堵效果差，封堵達(dá)不到要求，有效期短。防范措施：施工前測吸水，吸水量小于 6m3/h時，施工最好先頂替到位，再擠堵；堵劑濃度開始不要太高，密度控制在1.3-1.6g/ml ，并適當(dāng)添加緩凝劑；施工時，施工排量不要太大，控制在6-12m3/h ；堵