注水井浅调剖药剂现状及发展方向
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摘要：注水井化学浅调剖技术是改善油层层间矛盾，减少注入水无效循环，改善油层开发效果的重要的技术手段之一。据不完全统计2006年至2009年大庆油田共实施化学浅调剖1234井次，平均单井注入压力上升1.35MPa，油井受效井数1812口，平均单井日增油0.29t，日降水1.21t，累计增油69507t，调剖有效期205天。化学浅调剖药剂发展到现在为止已经形成了酚醛凝胶、铬离子凝胶、柠檬酸铝凝胶、木质素等四个体系，30多种药剂，本文对这几种体系调剖药剂的作用原理、性能特点、适应地层情况做了简要的论述，并对目前调剖药剂在应用过程中存在着易剪切，容易受地层水高矿化度影响，初始粘度较高、对高渗透大孔道封堵能力不够等问题进行了初步分析，针对浅调药剂存在的问题结合近几年新型材料如纳米二氧化硅、缔和聚合物的出现，明确了下一步浅调药剂的发展方向。
关键词：浅调剖；药剂；发展方向
1、前言
近几年来 ,化学浅调剖作为机械分层注水的补充手段在现场得到大规模推广应用。据不完全统计2006年至2009年大庆油田共实施化学浅调剖1234井次，平均单井注入压力上升1.35MPa，油井受效井数1812口，平均单井日增油0.29t，日降水1.21t，累计增油69507t，调剖有效期205天。大庆油田从上世纪90年代开始对注水井进行浅调剖到目前为止浅调剖药剂已经发展到五个系列30多个型号，基本上满足了注水井的调剖需要。但是在实际应用过程中也发现了调剖剂存在一些问题。
2、浅调药剂的现状
调剖的主要作用机理有三个即分流、改善流度和堵塞。分流：调剖剂优先进入流动阻力低的高渗透层段，并在预定时间内生成冻胶、凝胶或固体沉淀，对高渗透层段造成封堵，迫使注入水改变流动方向而进入中低渗透层段；改善流度：用溶胶、冻胶进行调剖时，注入水将沿聚合物的边缘流动，聚合物与水接触的部分逐渐溶解、溶胀，增加了水的粘度，从而改变了油水流度比，提高了面积扫油效率，扩大了调剖的影响半径；堵塞聚合物链上的反应基团与交联剂发生反应，形成网状结构，把水包含在晶格结构中形成具有粘弹性的冻胶体，这种冻胶体在孔隙介质中形成物理堵塞，阻止水流通过或改变水流方向，而未被交联的分子或极性基团，可卷缩在孔道中，起到阻止水流的作用。
目前所用的化学浅调剖药剂的主要反应机理为：以水溶性高分子材料（PAM、HPAM、HPAN、XC等）为主剂，以高价金属离子（Cr3+、Al3+等）或醛类为交联剂，在地层条件下反应生成具有网状结构的冻胶，堵塞地层孔隙，阻止注入水沿高渗透层流动。
表1目前所用调剖剂组成、主要性能与适用条件
序号 名称 基本组成，％（质量） 主要性能与适用条件
1 铬交联部分水解聚丙烯酰胺冻胶 HPAM：0.6～1.0；
Na2Cr2O7：
0.05～0.10；
Na2S2O3：0.05～0.15。
1．Na2S2O3在一定条件下还原Cr6＋成Cr3＋， Cr3＋交联－COO－基团而生成HPAM冻胶。
2．堵剂溶液地面粘度低、成胶时间可控、冻胶粘度：>2×104mPa•s、堵塞率：>95%。
3．适用于50℃～80℃砂岩、碳酸盐岩油藏堵水调剖。
2 酚醛交联部分水解聚丙烯酰胺冻胶 HPAM：0.8～1.5；
甲醛（37％）：
0.18～1.10；
苯酚：0.1～0.5；
Na2S2O3：0.05。
1．甲醛、苯酚与HPAM中的－CONH2基团反应生成带有环状结构的聚合物－树脂冻胶。冻胶中接入芳环，增加其热稳定性能。
2．堵剂地面粘度低，成胶时间可控，冻胶粘度：（15～20）×104mPa•s、堵水率：>98%。
3.适用于120～150℃砂岩、碳酸盐岩油藏堵调。
3 聚丙烯酰胺－柠檬酸铝调剖剂 PAM：0.1～0.16
隔离液（水）；
柠檬酸铝：0.05～0.10
可多段塞重复。
1．PAM溶液在岩石表面产生吸附，阻止水的流动。
2．柠檬酸根与地层中高价离子反应生成沉淀，Al3+与PAM交联生成冻胶。
3．连续交替注入PAM和柠檬酸铝，可增加吸附层厚度，降低处理层段渗透率。
4 木质素磺酸钙调剖剂 木钙：3.0～6.0；
PAM：0.7～1.1；
CaCl2：0.7～1.1；Na2Cr2O7：1.0～1.1。
1．木钙中的还原糖、羟基、醛基还原Cr6＋为Cr3＋。
2．Cr3＋交联木钙、PAM，木钙交联PAM，形成结构复杂冻胶。
3．适用于终向渗透率级差大、油层厚度大的注水井调剖。
3、目前浅调药剂存在的不足
3.1目前化学浅调剖所用药剂初始粘度较高
目前浅调药剂的初始粘度均在150mPa•s以上，注入施工比较困难，同时依据分层注入井的注入流体波及体积与注入流体的粘度呈反比， 与油层之间渗透率的差异或非均质程度呈反比的理论，为尽大限度度的提高调剖剂的利用效率，同时减少调剖剂对非调剖目的层的污染，应量减少调剖剂进入非目的量应尽量减小调剖剂的初始粘度。
表2不同粘度不同注入压力条件下调剖剂进入岩心比例
序号 调剖剂粘度（mPa•s） 渗透率(10-3μm2) 不同注入压力条件下调剖剂进入岩心比例（%）
1.0atm 1.2atm 1.6atm 1.85atm
1
5.1 2052 99.40 95.4 90 85.4
514 0.5 4.3 7.2 10.2
106 0.1 0.3 2.8 4.4
2
10.3 2052 91.2 87.1 82.6 77.6
514 8.3 11.8 13.5 16.6
106 0.5 1.1 3.9 5.8
3
30.5 2052 80 76.6 71.8 66.1
514 13.2 17.6 21.2 25.7
106 6.8 5.8 7.0 8.2
4
50.5 2052 74.4 70.2 66.2 62.7
514 16.7 20.3 23.9 26.4
106 8.9 8.5 9.9 10.9
由上表可以看出，注入压力越低、调剖粘度越低调剖剂进入高渗透层的比例就越高，因此可以得出结论：调剖剂的粘度越低，调剖施工的注入压力越低，调剖施工后调剖效果越好。
3.2目前所用的调剖剂的成胶性能易受外界因素影响
目前所用的常规凝胶调剖剂易受以下几方面因素的影响导致调剖剂成胶强度变弱或者不成胶：
①机械剪切导致粘度降低、不成胶；
②易受地层水矿化度影响导致药剂成胶强度减弱；
③调剖剂中的交联剂在地层中发生吸附分离导致胶体的成胶性能变差。
随着纳米技术的大量应用及一些新型的调剖材料（如缔合聚合物）出现使耐高温、耐盐长效调剖剂的出现成为可能。如常规的石英砂很难和丙烯酰胺发生聚合反应，而纳米二氧化硅却可以和丙烯酰胺形成高分子聚合物。这主要是由于纳米材料极高的表面能引起的。纳米颗粒与常规有机单体形成的新型聚合物的特殊性质如耐温、耐盐等都是其用于调剖的有利之处。缔合聚合物主要是通过聚合物分子间自身的相互作用，减弱交联剂与聚合物分子之间的交联强度。在保持宏观交联强度的条件下，弱化外加交联剂与聚合物分子之间的交联强度，延长体系的脱水时间，从而实现交联调剖体系的长久稳定性。同时聚合物的抗盐、抗温、抗剪切能力都得到一定程度的加强。
4、浅调药剂的发展方向
（1）对注入水突进比较严重的水井进行化学浅调剖，可以起到一定的增油控水效果。
（2）在保证调剖药剂成胶强度的情况下，降低调剖药剂的初始粘度，是调剖药剂的一个重要方向发展。
（3）随着材料技术的发展调剖药剂的抗盐、抗剪切性能可以得到适当的加强。
参考文献
[1]宋考平 王玉涿 FW调剖技术及应用采油工程2002，6（25）：22～26