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1、一、 油藏特征和开发现状1、 油藏特征2、 开发现状二、注水井调剖剂的工作原理及设计原则1、注水井调剖剂的工作原理国内外注水井调剖工作近年来基本上有一个共识，多采用聚合物作为主剂，在特殊条件下方考虑其它剂型，吉林油田也是如此，采用无机、有机、高分子、低分子等等。分别在浅调、深调进行了大量的工作，普遍认为：由于高分子的特性，选择作为油水井堵剂材料目前来说是优先考虑的。它的三大工作原理是公认的。1.1分流作用该项技术主要是应用聚合物地下交联技术，低粘度调剖液可优先进入强吸水层段，并在地层条件下交联，形成网状结构，堵塞高吸水层，使其吸水能力下降。同时启动层内低渗透率层段。1.2驱替作用注入调剖剂交联
2、后，在继续注水过程中，低渗透率层段中的流体得到动力补充，在注水压差的作用下，已形成的凝胶体开始缓慢向前移动，使调剖半径“动态”化，产生驱替作用。1.3改善流度比流度比是影响注水开发的重要因素之一，油层及裂缝中交联的弱凝胶体，在长期的注入水冲刷和浸泡下部分凝胶溶胀、溶解，提高注入液的粘度 ，从而降低油水流度比，扩大体积波及系数，增加扫油体积系数，从而提高采收率。2、注水井调剖剂的设计原则依据多年来对注水井调剖工作的不断再认识，结合 区的实际现状，综合各调剖剂的特点及对油藏封堵的要求，筛选出调剖剂的组合方式为“低温交联型携颗粒型混合调剖剂+强凝胶型”。首先用低温调剖剂携带颗粒型调剖剂（颗粒浓度视施
3、工压力变化情况现场动态调整），低温调剖剂注入地层初期未形成凝胶体系，其流动性能与聚合物溶液相似，两者混合液优先进入裂缝和大孔道，颗粒型封堵裂缝或大孔道，而低温调剖剂继续前移，进入裂缝和高渗层，随着注入时间的延长，低温调剖剂产生交联反应，形成粘度更大的交联体系，封堵部分高渗透孔隙通道和裂缝，前移驱替速度降低，侧向驱替范围扩大，扩大堵剂对窜流通道在纵向上和平面上的波及范围，更好地调整层内和平面矛盾，最后用强凝胶调剖剂，保护主体凝胶不受注入水的冲刷，提高调剖有效期。施工段塞设计段塞名称注入剂名称作用前置段塞聚合物溶液试注、保护封堵段塞封堵填充段塞低温交联型调剖剂+颗粒调剖剂堵裂缝填充高渗层，扩大堵剂
4、体积封口段塞强凝胶调部剂保护填充段塞替液聚合物稀溶液将堵剂推远、清洗井筒2.1低温交联型调剖剂特点：该凝胶最大的特点是抗剪切，在成胶后剪断胶体，隔一断时间，凝胶又成一体，而且不影响胶体强度，这是凝胶堵剂的一大突破。由于抗剪切性能好，可以用作进入油藏深部的堵剂。堵剂在低温下成胶时间较快，可以避免堵剂从油井产出。堵剂与区块污水的配伍性好。技术指标：成胶时间 12-24小时成胶前粘度6000 mpa.s(成胶粘度可调)岩心堵塞率90%2.2强凝胶型调剖剂特点：该堵剂成胶后凝胶强度较高，可以用作近井地带的封口堵剂。技术指标：成胶时间 6-12小时成胶前粘度10000 mpa.s岩心堵塞率93%2.3颗
5、粒型调剖剂颗粒型调剖剂是一种不同粒径的颗粒型产品，它适合于砂岩油藏的注水井近井地带的调堵。特别适用与裂缝大孔道的近井调堵。该调剖剂遇水高倍膨胀，可膨胀25倍以上，膨胀后产生高强度封堵，岩心堵塞大于95%，现场封堵成功率100%。热稳定性好，在80恒温密闭环境下放置300天，其体积稳定。三、调剖井典型分析 井井组 1、概况2、具有物质基础3、无效水循环严重四、调剖设计对策和堵剂的选择1、调剖设计对策（1）低温堵剂：油层中部地层温度在32-40。（2）应用调剖软件现场全程测控：连接遥感流量计过程控制和优化施工参数。（3）调剖层位：单层黑23注水，砂岩有效厚度4.4米，有效厚度3.6米。（4）调剖目
6、的：（5）调剖方式：2、堵剂的选择2.1低温凝胶体系2.1.1低温凝胶体系对成胶的影响提高聚合物分子主链的热稳定性是改善聚合物抗温、抗盐性能的有效途径。从分子设计的角度看，选用碳链高分子和在分子中引入可增加分子链刚性的环状结构，可使聚合物的热稳定性明显提高。在分子中引入对盐不敏感的磺酸基团，可使高分子化合物的抗盐性能明显提高，由于2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）的特殊结构和其分子中含有对盐不敏感的SO3-基团，所以用AMPS与丙烯酰胺（AM）共聚，所得共聚物都有较好的抗温、抗盐性。2.1.2低温凝胶粘度随时间的变化关系凝胶粘度随时间的变化是考查堵剂成胶时间和成胶强度的关键指标，为堵剂
7、注入速度和关井时间提供依据。通过关系曲线可以看出，主剂在0.2-0.4%时形成的凝胶成胶时间在215天可控，堵剂在高温下成胶时间按施工设计可调，以保证堵剂在动态下成胶好。2.1.3长期稳定性能评价把成胶后的堵剂放入恒温水浴观察凝胶稳定性，凝胶6个月胶体保持完好，说明堵剂稳定性好。2.1.4抗剪切性能评价成胶的胶体在低剪切转速下剪切，然后在放到水浴中观察成胶情况，成胶后剪断的胶体，隔一断时间，凝胶又成一体，而且不影响胶体强度，说明该凝胶抗剪切性能好。2.1.5堵剂岩芯封堵实验： 实验仪器：采用调剖堵水剂流动实验评价仪；温度32-40；通过实验堵剂的突破压力随着段塞的厚度增加，但当段塞达到12cm
8、后突破压力基本保持不变，突破压力达到最高0.15MPa/cm。因此要求段塞厚度最小为12cm这样才能发挥其封堵作用。2.1.6凝胶岩心封堵实验通过岩芯封堵实验可以看出，凝胶对岩芯封堵达达94.3%，可以满足新北油藏深部封堵。抗盐抗温凝胶的技术指标：成胶时间2-15天，可控性极强；岩心堵塞率90%；突破压力梯度0.08MPa/cm；2.2聚合物颗粒封堵裂缝和大孔道体系 聚合物颗粒是工业产品，物理化学性质较稳定，不同种类有不同的耐温性能最高可达100，密度0.9-1.1g/cm3,粒径1-2mm,2-3mm，颗粒在聚合物凝胶溶液中悬浮性能较好。聚合物颗粒对于在裂缝和大孔道有较好的封堵作用，可以独立
9、使用，也可以和其它颗粒组合使用。 在注入工艺上，聚合物颗粒可以直接加入到携带液中，施工简单。聚合物颗粒货源充足，价格适中。颗粒型调剖剂主要技术指标吸水膨胀、呈弹性固体，膨胀倍数大于25倍。岩心堵塞率大于95%。对孔道、裂缝封堵能力强、强度大。3、复合调剖体系的组合段塞设计该井为H23层单层注水方式，目前日注15/25方周期注水，注入压力4.9Mpa，启动压力4.5Mpa,吸水指数70m3/Mpa目前累积注水6.4926万方，累积注采比0.76，月注采比1.15。水井砂岩厚度4.4米,有效厚度3.6米 。该水井调剖方式为H23单层调堵。3.1施工段塞设计第一段塞前置段塞，注入聚合物溶液，试注、保
10、护封堵段塞；第二段塞封堵段塞，注入聚合物颗粒，封堵高渗透带和大孔道；第三段塞填充段塞，注入低强度高效凝胶，填充高渗层，扩大堵剂体积；第四段塞封口段塞，注入高强度高效凝胶，保护填充段塞；第五段塞后置段塞，注入聚合物溶液，保护封口段塞，顶替井筒中堵剂；第六段塞替液，注入清水，将堵剂推远、清洗井筒。3.2各段塞用量设计预计调剖施工井堵剂用液量有效厚度(m)封堵半径(m)计算用量 (m3)实际用量（m3）第一段塞第二段塞第三段塞3.615750150400200预计调剖施工井堵剂用量药品名称聚合物颗粒低温调剖剂强凝胶浓度.%0.2-0.33-50.3-0.50.5预计调剖井施工时注入压力范围段塞注入方
11、式爬坡压力(MPa)前置段塞混2.03.0封堵填充段塞混封口段塞混五、处理半径、总液量、段塞、及反应时间等调剖工艺参数的优化和确定针对非均质油田在注水开发过程中，注水井吸水剖面或采油井产液剖面的不均匀性，从调堵前后地层流体渗流特性的变化出发，提出了一种数学方法，用来计算调堵时的处理半径以及最佳处理液用量。调剖工艺参数优化软件在新立区应用结果表明，该方法对矿场调剖堵水施工具有较大的指导意义。1、数学方法的建立以水井调剖为例说明方程的建立推导过程。设定油层中有一径向流系统，且流动符合达西定律。调剖前油井产水量为：Qw1232.82Kwh（Pr-Pwf）/BwwIn（Re/rw） （1）假设经聚合物
12、调剖处理后，其中介于井眼半径rw与处理带半径rs之间的区域，经调剖处理后水的流度为s，有效渗透率为Ks。调剖后，假定油井产水量降低为Qws，Qws232.82Ksh（Ps-Pwf）/BwwIn（rs/rw） （2）Qws232.82Kwh（Pr-Ps）/BwwIn（Re/rw） （3）由（2）、（3）式得：Qws232.82h（Pr-Pwf）/Bw（w/Ks）In（rs/rw）+（w/Kw）In（Re/ rw ） （4）假定调剖处理后，在井供油范围内相当于存在平均渗透率Ks，则：Qws232.82Kah（Pr-Pwf）/BwwIn（Re/rw） （5）由式（4）、（5）得调剖后油层中水的平均流
13、度s，sKa/wIn（Re/rw）/（1/a）In（rs/rw）+（1/）In（Re/rs）（6）由式（6）可得：rsEXP（/a-1）InRe+（/a-/a）In rw/（/a-1）（7）Kw/w （8）aKs/w （9）对层数为N的多层油藏，假设生产流体沿各小层呈平面径向稳定渗流，则调剖前、后各小层的产水量Qwk（k1、2.，N）可用下式计算：kkhkNk-1QwkKkhk=Qw （10）(Qwk /P)lRi=(Qwk /P)s=n调剖处理前后油井的产水指数之比R1为：（11）RRF=n=KwKa （12）RRF称残余阻力系数，它是未处理带（原始的）与处理带的水的流度比，表示注入调剖剂前
14、后多孔介质渗透率的变化特征，可用实验室的岩心驱替实验得到。将式（11）和式（12）代入（7）式，得：rs = EXP(R1-1)lnRe + +(RRF-R1)lnrw/( RRF-1) （13）上式只有当R1RRF和RRF1时成立。对油井堵水，可按同样的方法推导出形式与式（11）相同的计算调剖处理半径rs的计算公式。由（11）式便可求出调剖堵水处理半径rs。一旦求出了rs，便可根据给定的油藏参数和孔隙度（）、残余油饱和度Sor（）、待处理层的厚度h和调剖堵水剂的浓度及滞留量，确定出所需的调剖堵水处理剂用量、被处理的孔隙体积和所要求的段塞大小。对油藏来说，由于剩余油所占据的孔隙体积不与处理剂接
15、触，所以，被处理的孔隙体积不包括剩余油所占据的这部分孔隙体积。2、实例计算区块砂岩油藏，井距a为300m，井眼半径rw为0.12m，根据室内岩心分析实验测得，油藏岩石的孔隙度为18-22，残余油饱和度Sor为21，水的有效渗透率Kw为15*10-3m2。经生产动态显示，新14-8水井目前周期日注水量Qw1为15-25m3，其中渗透层（厚度h3.6m），其吸水量占全井吸水量的100。根据油藏工程研究结果，要求对该井进行调剖处理，以便使50-60的注入水实现转向驱替，降低无效水循环。根据室内试验的结果，编制了如下的调剖处理方案。a先注入的聚合物水溶液第一段塞进行试注、保护封堵处理；b注入聚合物颗粒
16、作为第二段塞封堵高渗透和大孔道处理；c注入低强度高效凝胶作为第三段塞填充高渗层，扩大前缘堵剂体积；d注入高强度高效凝胶作为第四段塞，加强保护封堵段塞；e用后置聚合物溶液作为第五段塞，保护封口段塞，顶替井筒中堵剂；f用后置清水顶替，将堵剂推远、同时清洗井筒。2.1 处理半径的确定根据以上资料，利用所编制的计算程序，便可以计算出该注水井的调剖处理半径，处理所需的最佳调剖剂用量。计算结果如下：第一段塞1m3孔隙体积中聚合物的滞留量0.2kg。第二段塞1m3孔隙体积中聚合物的滞留量0.25kg。第三段塞1m3孔隙体积中聚合物的滞留量0.25-0.35kg。第四段塞1m3孔隙体积中聚合物的滞留量0.30
17、-0.40kg。第四段塞1m3孔隙体积中聚合物的滞留量0.2kg。调剖前后注水井高渗透层的吸水指数之比R15。调剖处理半径rs15.0m。2.2 总液量的确定调剖范围内被处理的孔隙体积Vprs2h（1-Sor）750m3。第一段塞所需聚合物溶液体积V150m3。第二段塞所需低强度高效凝胶溶液体积V11100 m3。第三段塞所需聚合物颗粒溶液体积V11400m3。第四段塞所需高强度高效凝胶溶液体积V11150m3。第五段塞所需聚合物溶液体积V250m3。预计调剖施工井主段塞堵剂用量：射开厚度3.6m，封堵半径15.0m，计算用量750m3，实际用量第一段塞50m3，第二段塞100 m3，第三段塞
18、400 m3，第四段塞150 m3，第五段塞50 m3。2.3堵剂反应的确定由于各地区构造类型、油藏分布规律、沉积形态、岩电关系、流体矿化度、以及调剖强度和剂的种类等因素不一。所以，通过室内筛选配比过程中，编制了体系浓度与交联时间关系曲线的模板。在现场实际操作时，由以下简式得出后实时调整配制浓度比：交联时间（小时）剩余处理剂总量（m3）/（）（m3/小时）2.4施工排量的确定注水井调剖工艺过程中的注入排量选择原则，是依据注入液的可泵性、封堵强度、成胶时间等技术要求，结合目的井地下渗滤能力、封堵目的、井下管柱结构等综合因素来设计的工艺参数之一。本调剖剂体系结合本水井的排量设计如下：颗粒堵剂考虑沉
19、降速度，排量为5-7方/小时。凝胶堵剂在考虑堵剂成胶时间和满足现场注入要求的前提下,排量约为3-5方/小时。2.5施工压力的确定调剖施工压力的确定原则：一是不能超过地层破裂压力,二是不能超过注水干线压力。在现场施工中井口最高注入压力可按下式计算：P井口max=min(P井口破,P干线)+P损 -0.5根据以上计算方法，计算出本井的压力上限。预计调剖井主段塞注入压力上限范围：封堵段塞，最高注入压力5.5Mpa，填充段塞最高注入压力6.0Mpa，封口段塞最高注入压力7.0Mpa。2.6后置液的确定针对本注水井调剖，所采用的上述凝胶体系，根据相似相溶原理，选用后置液为聚合物稠化溶液。其作用主要是保护
20、封口段塞，顶替井筒中堵剂，一是措施后保护井筒内不至于有作业残余堵剂引发井筒后堵现象，二是保证已注入地层的堵剂因反吐井筒内造成水井二次伤害。六、地面工艺与设备配置1、设备配置三柱塞变频泵2台，最高压力35Mpa，功率75；配药箱2台；射流装置1套；变压器1台；板房1台；值班车1台；环保棚1个；配电柜1台；压力监测仪2台；实时监控软件1套；遥感流量计2台。2、施工工艺步骤（1）按设计要求核准施工前准备的各项工作内容。（2）对地面工艺流程中的配液部分进行试运行，确保运转正常。（3）关闭套管阀门，对注入装置高压部分直至油管阀门进行清水试压，确保地面装置耐压25 MPa，无泄漏现象。（4）注前置段塞：配
21、制定量浓度的聚合物溶液50 m3在一定的排量、压力条件下泵入地层，主要作用是对地层进行预处理。（5）注填充段塞：配制一定浓度的100 m3低强度高效凝胶溶液调剖剂，在3-5m3/时的排量、压力条件下泵入地层，保护和强化封堵段塞。（6）按设计先携带400 m3颗粒调剖剂溶液注入地层，排量控制在6-7m3/时，注入颗粒调剖体系。（7）封口段塞：配制一定浓度的150 m3高强度高效凝胶溶液，在其添加剂作用下，注入地层。（8）按设计注入聚合物溶液后置段塞50 m3后结束施工。（9）注替液：按井筒容积的2-3倍注入清水，其作用是将堵剂推远、同时清洗井筒。需特别说明：当注入封堵段塞或填充段塞过程中，由于注
22、入压力、排量发生异常变化，施工现场技术人员应采取循环段塞或单一段塞注入方式排除。（10）关闭井口阀门，待地面工艺流程泄压为0后，方可卸管线。（11）侯凝72-120小时，用清水正向洗井后，开始正常注水生产。（12）依据施工设计与现场记录，编制完井报告。七、调剖井封堵程度的判断调剖剂注入过程中，当压力上升幅度较大且接近最高注入压力时，要观察井底回压的变化并进行压降测试，根据压降变化确定封堵强度。可见压降曲线模版。针对施工压力受层间、层内及平面矛盾的影响，不同的压力值反应不同的吸入状态的特点，建立压降模版对封堵状态进行有效监控。做法：根据施工中不同段塞压力上升速度及稳压时间、瞬时压降数据、阶段压降
23、数据来判断封堵状态，从而保证各层及各相带对调剖剂的吸入量。八、调剖过程的动态控制调剖现场施工的方案动态设计是确保设计方案顺利实施和调剖效果的重要环节。由于现场施工过程中的不确定因素较多，因此需要施工管理人员能够在短时间内做出判断，采用合理的处理办法来解决突发事件，一方面保障施工安全，另一方面保证调剖效果。应急领导小组：组长、副组长、成员。1、注入凝胶调剖体系，观察压力变化，在不超过上限压力（见表）的情况下，按照方案设计注入凝胶体系；2、在注入封堵裂缝的堵剂过程中，如果停泵压力上升达到6.0MPa时，停止注入封堵裂缝的堵剂，接着注入凝胶堵剂,如果停泵压力上升未达到7.0MPa,继续注入该堵剂；3
24、、在注凝胶堵剂时,如果注入压力超过注入上限压力，降低施工排量，观察压力变化，如果压力仍上升，注入聚合物溶液50方和清水20方，结束施工。4、施工动态调整4.1注入颗粒封堵段塞，压力上升要求5.0-6.5Mpa，施工过程中如压力上升缓慢，增加颗粒浓度，提高颗粒粒径；如压力上升过快，降低浓度减小粒径；压力稳定超过3小时，提高颗粒浓度和粒径；压力下降超过3小时，提高颗粒浓度和粒径；压力达到上限要求5小时以上，考虑停止施工。4.2注入凝胶段塞，压力上升要求6.5-7.0Mpa，施工过程中如压力上升缓慢，调整使用浓度；压力稳定3天，提高凝胶使用浓度；压力下降3天，追加高强度段塞；压力达到上限5天以上，暂
25、停施工，改同浓度聚合物溶液。4.3其它段塞，周围油产出，暂停施工候凝后继续试注，如继续有堵剂产出，应考虑结束施工。九、安全环保要求（1）现场施工人员在参加试验前进行安全教育，施工人员必须穿好劳动保护用品，必须戴好安全帽，以防发生意外；（2）在开关电器设备时，必须正视开关，不得用湿手或眼睛旁视进行；（3）攀登设备时，必须集中精神，注意观察设备的运行及其他情况，避免发生意外；（4）现场施工时，施工人员不得横跨高压管线，应在高压软管线凹面行走，以免出现管线脱落等造成伤害；（5）调剖现场施工时，开关高压阀门必须将身体侧对阀门，以免丝扛飞出造成人身伤害；（6）电器设备出现故障时必须由专业人员进行修理，其
26、他人员不得私自处理；（7）施工人员必须严格按操作规程进行操作，不得私自更改操作规程，以免发生意外；（8）电器设备发生火灾，不得用水等导体进行灭火，应首先切断电源，采用干粉灭火器或二氧化碳灭火器灭火；（9）现场施工人员必须佩戴好口罩，以免有毒物质进入口中；（10）在高压区操作时，必须观察好周围情况，在理论范围内不得有人和电器设备，以免发生意外；（11）设备正常运行时，应进行巡回检查，发现隐患及时整改；（12）药品管理：对药品的运输、摆放要根据药品的性能设有隔离带，对剩余药品要归库，登记管理；（13）调剖过程任何安全问题由施工单位负责；（14）施工作业完成后，生活垃圾必须拉回处理，未用完的化学剂要
27、全部拉回。做到工完，料净，场地清；（15）各项执行标准：常用危险化学品的分类和标志：GB13690-1992 常用化学危险品贮存通则：GB15603-1995 危险化学剂使用与管理规定：SY/T6563-2003 石油工业作业场所劳动防护用具配备要求：SY/T6524-2002 井下作业井场用电安全要求：SY/T 5727-2005 石油井下作业安全生产检查规定：SY/T6023-2005调剖井口安全： SY/T6088-94调剖设备管汇安装安全要求：SY/T6088-94 健康、安全与环境管理体系规范：Q/CNPC104.1-2004 整个施工过程按照质量、健康、安全、环保相关规定严格执行。调剖现场安全施工要求： SY/T6088-94