浅谈国内调剖堵水技术发展现状

 姜靖辉

摘 要综述了我国调剖堵水技术的研究进展,介绍了国内调剖堵水化学剂的应用现状，根据所用调剖堵水体系的不同,归纳为沉淀型无机盐类、聚合物冻胶类、颗粒类、泡沫类、树脂类、微生物类等6类调剖堵水剂，简述各项技术原理，介绍了最新聚合物微球深部调剖调驱技术，分析了调剖堵水技术的发展趋势。

关键词  调剖 堵水 聚合物微球

前    言

我国大多数油田水驱开发已由低含水期进入中高含水期开发阶段，区块纵向和横向非均质性强，平面水驱不均匀，导致在水驱过程中注入水进入低效或无效循环，大大降低了水的波及效率。调剖堵水技术成为了封堵高渗透层以及改善储层非均质性的重要措施之一。我国的调剖堵水技术的发展先后经历了油井堵水、注水井单井调剖、井组区块调剖和油藏整体调剖4个阶段，近年来发展了新型聚合物微球深部调剖调驱技术，该技术通过调堵剂在地层深部封堵高渗通道，使液流改向绕流，提高层间和层内水驱的波及体积，改善水驱开发效果，是目前油田中后期实现“控水稳油”的一项关键技术。

国内调剖堵水剂的应用现状

我国研究和开发了6类调剖堵水化学剂：沉淀型无机盐类、聚合物冻胶类、颗粒类、泡沫类、树脂类、微生物类等共6类，近年来发展了新型聚合物微球深部调剖堵水技术，具有受外界影响小、可用污水配制、耐高温高盐等优点。

1. 沉淀型调剖剂

沉淀型剖剂，是指两种或多种能在水中反应生成沉淀封堵高渗透层的化学物质，多为无机物。该类调剖剂一般采用双液法施工，即将两种或多种工作液以1：1的体积比分别注入地层，中间用隔离液分隔。当其向地层推进一定距离后，隔离液逐渐变稀、变薄，失去分隔作用，注入的不同工作液相遇，反应生成沉淀，封堵高渗透层，针对不同的地层条件，主要有水玻璃氯化钙、聚丙烯腈氯化钙、碳酸钠三氯化铁、水玻璃三氯化铁、水玻璃氯化镁等种类调剖剂。

2. 聚合物冻胶类调堵剂

冻胶类调堵剂是以水溶性线性高分子材料（聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、木质素磺酸盐等）为主剂，以高价金属离子（铬、铝、钛等）或醛类为交联剂，在地层条件下发生交联反应，生成具有网状结构的不溶于水的冻胶，堵塞地层孔隙，阻止注入水沿高渗透层流动。针对不同地层条件，常用的冻胶类调剖剂可分为木素冻胶、聚丙烯酰胺冻胶、其他类冻胶。冻胶类调堵剂具有油水选择性、成本低、施工简单，是目前油田应用最多的调剖堵水体系。

3. 颗粒类调堵剂

颗粒类调堵剂包括分散颗粒类、水膨体类、固结类调剖剂。分散颗粒类调堵机理是当颗粒粒径大于地层孔径时，对地层孔隙产生堵塞；颗粒粒径小于地层孔径，但大于其1/3时，通过架桥对其产生堵塞，主要有石英、氧化镁、氧化钙、碳酸镁、碳酸钙、滑石、粘土、木粉、粉煤灰等。水膨体调堵机理是通过在合成高聚物时加入一定量的交联剂和膨胀剂，生成胶体状水不溶物，用胶体磨将其制成不同粒径的颗粒，用分散剂将其带入地层，依靠其遇水膨胀的性能堵塞地层孔隙，水膨体种类繁多，但机理相差不远。固结类调剖剂是在地层条件下可固结成较坚硬的固体，堵塞地层中的大孔道和高渗透层。既可用于油井堵水，又可用于注水井调剖。

4、泡沫类调堵剂

根据成分的不同可分为二相或三相泡沫。三相泡沫的主要成分为发泡剂十二烷基磺酸钠(ALS)或烷基苯磺酸钠(ABS)及稳定剂羧甲基纤维素(CMC)、膨润土、空气和水组成。利用ABS为发泡剂，CMC为稳定剂加膨润土形成三相泡沫。三相组分混合后，产生稳定的泡沫流体在注水层中叠加的气液阻效应—贾敏效应，其流动阻力逐渐增大。随着注入压力的增大，注入流体可以依次进入那些因孔喉半径小、流动阻力大而未被注入水波及的中、低渗透率油层，提高波及系数。

5、树脂类调堵剂

树脂类堵剂是指由低分子物质通过缩聚反应产生的具有体型结构、不溶性高分子物质，树脂按受热后性质的变化分为热固性树脂和热塑树脂，非选择性树脂常采用热固性树脂，如脲醛树脂、酚醛树脂、环氧树脂、糠醇树脂等，其主要作用原理是各组分经化学反应形成树脂类堵塞物，在地层条件下固化不溶，造成对出水层的永久性封堵。如酚醛树脂，化学反应分两步进行，先将苯酚与甲醛在酸性或碱性条件下制备羧甲基酚和多羟甲基酚混合物。以该混合物为原料在酸性条件下和硬化催化剂存在的条件下进一步聚合成热固性树脂。

6、微生物类调堵剂

根据目前的资料，各国用于堵水、调剖的微生物的菌株接种物类型有下列几类：葡聚糖β球菌；硫酸盐还原菌；需氧和厌氧的充气污泥细菌；生成生物聚合物的细菌，如肠膜明串珠菌；生成表面活性物质，助表面活性物质的菌种；生成聚合物—多糖和气体的菌种。微生物类调堵剂具有环境友好、封堵效果好等优点。

聚合物微球调剖调驱技术

聚合物微球调剖调驱技术是近年来发展起来的一种新型深部调剖堵水技术，具有受外界影响小、可用污水配制、耐高温高盐等优点。机理是依靠纳米/微米级聚合物微球遇水膨胀和吸附来逐级封堵地层孔喉实现其深部调剖堵水的目的。

深部调驱是通过封堵材料随着驱替液进入地层的深部并封堵高渗水流优势通道，造成液流改向，达到扩大水驱波及体积的目的，因此，好的深部调驱材料应该具备“进得去,堵得住,能移动”的特性。“进得去”要求材料在水中稳定存在，且初始尺寸必须小于地层孔喉直径,地层孔喉直径一般为几百纳米至几十微米，因此,能够进入到深部的材料应该是纳米/微米材料；“堵得住”要求材料到达地层深部后，可以发生膨胀、交联反应、附着并驻留及其它反应,产生流动阻力，达到封堵的效果；“能移动”要求材料具有一定的弹性，在一定压力下能够产生变形和突破,具有在更深地层形成封堵的性能。           

聚合物微球调剖调驱原理是注入初期，由于微球的原始尺寸只有纳米级，远远小于地层孔喉的尺寸，因此可以顺利得随着注入水进入到地层深部，随着注入时间的不断延长，微球不断水化膨胀，直到膨胀到最大体积后，依靠架桥作用在地层孔喉处进行堵塞，从而实现注入水微观改向。由于微球是一个弹性球体，在一定压力下会突破，纳米级弹性微球在油层中具有封堵、变形、运移、再封堵的特性，具有深部调剖和驱油的双重作用，最大限度提高注入水的波及体积，从而实现从水井到油井的长效全过程驱油。

总结

1、随着油田的不断注水开发，地层孔喉直径变大、水窜流现象严重，对要求调剖堵水剂要求越来高，发展出的各种的调剖堵水剂，每种堵剂都具有其自身的特点和适应性。

2、目前多数油田已进入中含水或高含水开发期，油藏条件较之前发生了很大变化，针对单井或井组的调剖堵水技术已经不能满足解决深部水驱的问题，调剖堵水技术向油藏深部、低成本、环境友好方向发展，其中聚合物微球调剖调驱具有“进得去,堵得住,能移动、效果好”的特性，是当前油田中后期实现“控水稳油”一项关键技术。

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