一种可膨胀选择性长效堵水剂的性能与应用

徐太平，李 栓

（四川捷贝通能源科技有限公司，四川成都 610015）

油井出水是油田开发中后期遇到的普遍现象，特别是水驱油田。油井出水不仅会降低产量、加快设备腐蚀，还会导致地层原有结构破坏，加重油井出砂，同时还会增加污水处理量，减缓油田开采进度等[1]。目前，油田的堵水方法主要是机械堵水法和化学堵水法[2，3]。化学堵水是目前研究最多、最有效的方法。常见有化学堵剂主要有聚丙烯酰胺类的高分子聚合物凝胶、树脂类堵水剂、水泥类堵水剂、无机盐类堵水剂、泡沫堵水剂等[4-7]。随着油田开采难度的日益增加，现有的化学堵水剂存在很多问题及使用局限，非选择性堵水常常会造成误堵，将水和油同时堵死，沉淀类的堵水剂还会造成严重储层伤害，影响产量。另外，堵水剂的耐盐性差、耐腐蚀性和冲刷性弱等问题，导致堵水剂的有效期短[8，9]。

针对目前堵水剂存在的问题，本文对研发出的一种黏弹性可膨胀长效堵水剂进行了应用性能评价，该材料具有堵水不堵油、弹性好、黏接力强、封堵强度高等优点，具有很好的堵水效果，且堵水有效期长，适用于高含水区块油水井的堵水作业。

1 性能评价

1.1 注入性能

产品黏度的高低直接影响产品现场应用时的泵注，这里考察了该产品在不同温度下的黏度和固化时间（见表1）。从表1 可以看出，体系的黏度随温度升高而降低，有利于现场泵注；固化时间随着温度升高而缩短，但均在2 h 以上，可以保证现场施工时液体进入待封堵区才开始固化封堵，不会出现井筒成胶。

表1 不同温度下产品黏度及固化时间

1.2 膨胀性能

产品膨胀倍数越高越有利于地层对渗水区的封堵。考察了产品在不同温度下的膨胀倍数。评价数据（见表2）表明，固化后产品膨胀明显，温度越高产品的膨胀倍数越大，不同温度下的最低膨胀倍数都在5 倍以上，膨胀倍数大，有利于地层封堵。

1.3 封堵性能

分别测试了堵水剂对不同渗透率岩心的封堵效果。测试结果（见表3）表明，对于不同渗透率岩心，堵水剂的封堵率都在98 %以上，可见该堵水剂材料对于不同渗透率的岩心都具有较好的封堵效果，可用于不同渗透率条件的地层封堵。

表2 产品的膨胀性能

表3 堵水剂对不同渗透率岩心的封堵效果

1.4 耐温性能

考虑到地层温度范围较大，在这里考察了20 ℃～150 ℃温度对堵水剂渗透率的影响。测试结果（见表4）表明，随着温度的升高，堵水剂的封堵率下降缓慢，150 ℃高温时封堵率还保持在95 %以上。可见温度对堵水剂的封堵率影响小，封堵效果基本不受温度影响。

表4 温度对堵水剂的封堵率影响

1.5 抗盐性能

不同区块地层水矿化度差异较大，这里测试90 ℃时不同矿化度对堵水剂的封堵率影响。测试结果（见表5）表明，该体系在不同矿化度下封堵率随着矿化度增加变化很小，矿化度为200 000 mg/L 时，堵水剂的封堵率仍在95 %以上，说明该体系具有较好的抗盐性能，可适用于不同矿化度地层水的封堵。

1.6 耐酸碱性能

测试了堵水剂在盐酸、氢氧化钠、过硫酸铵水溶液中的溶解情况。测试结果（见表6）表明，将堵水剂分别浸泡在不同介质中，90 ℃浸泡72 h 堵水剂均不溶解。可见该堵水剂具有较好的耐酸碱性及抗氧化性，可适用于含有各种复杂流体地层的堵水作业。

表5 矿化度对堵水剂的封堵率影响

表6 堵水剂的耐酸碱及抗氧化性能

1.7 油水选择性

为了防止堵水剂对油层造成封堵，需要堵水剂必须具有堵水不堵油的特性，即堵水剂只在水中膨胀固化，在油中不发生膨胀以及固化。测试结果（见表7）表明，该体系在清水中能固化膨胀形成弹性体，在煤油中不固化、不膨胀，说明该体系具有堵水不堵油的特性。

表7 堵水剂的油水选择性

1.8 耐冲刷性能

室内测试了90 ℃下不同渗透率岩心在封堵后多轮次注水后的封堵变化情况。测试结果（见表8）表明，该体系在注入不同渗透率的岩心后，封堵效果好，在大量注水后对渗透率影响较小，说明在现场堵水有效期长。

表8 堵水剂的耐冲刷性能

2 应用效果

T 井为碳酸岩储层，地层温度115 ℃；水平段油藏厚度6.2 m，避水高度5 m，水平段生产段长80 m，轨迹较平缓；水平段渗透率呈三段式组合，两端相对高渗。生产段平均渗透率237 mD，分布多条垂直低渗透层；非均质性强，高渗段平均渗透率400 mD。该井直导眼测井解释为油水同层，水平段后端钻遇油水同层，水驱曲线显示为不稳定，水侵强度大；水驱效率较低为1.52，油水同出。根据储层情况，采用堵水剂（堵水剂配方为：8 %堵水剂A+2 %发泡剂B+90 %水）封堵4 944.5 m～4 960 m 出水段，释放前端井段生产潜力；针对T 井跟端高渗出水特征，选用封堵能力强，油水选择性好的自膨胀选择性长效堵水剂对渗透率较高的跟端进行封堵；降低高渗水侵通道的流动能力，迫使底水绕行驱扫未动用的井段。封堵后高峰日增油425 %，含水量降低21.2%，有效期300 d，累计增油2 697 t。堵水效果明显。

J 井2016 年11 月30 日压裂投产，日初产油31.45 m3，产液37 m3，2016 年12 月12 日以后达到45.9 m3，稳产后平均日产油36.63 m3左右，含水15.4 %。2017 年11月2 日，日产油1.03 t，产液20.67 t，含水95 %，前二周，平均日产液18.9 t，产油1.4 t，含水92.6 %。累产时间335.08 d,累计产油5 291 t，累计日产油15.7 t，累计日含水50 %。施工前平均日产油量为0.62 t，平均含水率为92.3%。施工后一个月平均日产油量为6.57 t，平均含水率为71.20 %，平均日增油量为5.95 t，平均含水率下降21.1 %。施工后六个月平均日产油量为5.77 t，平均含水率为76.11 %，平均日增油量为5.15 t，平均含水率下降16.19 %，堵水效果明显。

3 结论

本文评价的堵水剂，具有堵水不堵油的性能，注入性能好、膨胀倍数高、封堵能力强、耐温性能好、抗盐性能好、耐酸碱性及耐冲刷性能好。现场施工简便，针对高出水储层成功应用，堵水效果显著，增产明显，是一种具有广阔应用前景的长效堵水材料。