油田用堵水剂的研究进展

杨红丽，武世新，杨珠普

（1.延安职业技术学院，陕西 延安 716000；2.中国石油天然气股份有限公司冀东油田分公司，河北 唐山 063000）

当前经济建设对油气资源需求不断增加。我国油田均已进入三次采油阶段，油井注水导致注入剖面均匀性受到影响，一些区块注入水顺着高渗透层快速突破，导致大量油井出水，极大的影响了原油产率，油田出水问题越发普遍，急需采用堵水剂进行控制和解决。近年来，新型堵水剂的研究受到了广大学者的青睐[1-5]，他们纷纷对堵水剂进行了深入的研究，促进了油田堵水剂的发展和应用。本文对前人的研究进行整理汇总，并重点对新型化学堵水剂进行研究论述。

1 油田堵水剂的研究背景与进展

1.1 研究背景

石油属于社会建设的主要能源之一，与人类生产生活有着紧密关联。在新经济时代下，对油气资源的需求量不断提高，如何提高采油率、缓解石油危机显得十分必要，这也是全世界面临的问题。当前，我国陆地石油基本都是采用注水开发的方式。在油井开采之下，出水现象越发普遍，加上注水开发力度不断提升，含水量也随之提高。根据以往调查结果可知，我国当前油田中的含水量已达到80%，尤其是东部地区，含水率已经达到90%。在此背景下，石油中水比例始终不断增加，导致开采能耗提高、产率降低，堵水工作显得更加重要。

1.2 国内外研究现状

从1930年开始，油田堵水剂便受到国内外的广泛重视。例如，国外采用不同聚合物制备成胶剂，又采用某种化合物制备交联剂，这样便可获得一个凝胶型堵水剂，成为时代里程碑似的发明。从1965年开始，单体凝胶被研究出来，国外开始注重聚合物凝胶类堵水剂研究。在此过程中，美国与俄罗斯发展速度最快，这两个国家的堵水剂研究和推广时间相对较早，且种类众多。美国更注重聚合物凝胶堵水剂的研究，与之相比，俄罗斯主要采用水解聚丙烯腈。与此同时，堵水剂的应用对经济发展起到了不可忽视的促进作用。与国外相比，我国堵水剂的发展尚且能够满足本国的基本需求，但与国外之间仍存在较大差距，一些堵水剂性能不够完善，种类较为单一，需要相关专家加大对该领域的研究[6]。

1.3 研究进展

随着油井开采力度的不断加深，油井出水问题也随之产生。起初，最早研究出的堵水剂是非选择性的，主要是水基水泥，具有成本低、封堵强度高等特点，得到推广应用。但其大粒径不易进入，限制了其发展前景。在后续发展中，学者在水泥的基础上添加一些添加剂，促进水泥的流动，达到理想的效果。进入新世纪后，新型选择型堵水剂被研究出来，成为堵水剂研究历史上的一个新的突破，虽然还处于研究阶段，但成果已经十分显著。高大伟等研究出新型双液复合型堵水剂，具有环氧树脂胶、聚氨酯胶双重优势，以及封堵浅、抗压程度高、封堵效率高等特点，可应用于不同渗透率地层之中。

马庆壮研发出油基凝胶选择型堵水剂，该试剂主要由交联剂SCT、增稠剂BCI、O／W表面活性剂构成。整个体系在高压下泵入油井层中，堵水剂顺着孔道进入，由于孔道含油量高、含水量低，聚合物不能水解交联，因此不会形成凝胶，也不会对油流形成阻碍。当堵水剂进入孔隙通道与地层水混合后，聚合物可充分水解，从而形成高强凝胶，对孔道进行封堵。

刘翠红研发出一款高分子堵水剂，主要是天然树脂在高温化学作用下，经过干燥和粉碎后形成褐色粉末，其可溶于水。在制备了阻水剂和交联剂后，低温连续凝胶具有良好的耐温性、高强度特点，可在水中溶胀，但在油中便不会溶胀，由此营造出良好的堵水条件。

张太亮经过多年研究，研究了具有耐高温、耐盐性的选择型阻水剂。主要用于酰胺、磺酰基团等分子链上，对水流冲刷下暴露出的岩石具有较强的吸附性，可有选择型的吸附在岩石表面，在油层接触面无吸附，为选择型堵水奠定了良好的基础。同时，在性能评价上，它具有理想的耐盐性，可以适应不同的pH值和温度，具有广阔的发展空间。

王军总结前辈的研究精华，加工提炼后研制出新的堵水剂，该试剂的主剂为磺化栲胶，交联剂为多聚甲醛，增黏剂为尿素、稳定剂为苯二酚，具有较强的耐高温效果。由此研制出的堵水剂各项性能十分良好，在温度、pH值与矿化度等诸多方面均可满足市场应用需求[7]。

2 新型选择型堵水剂应用与研究方向

对于复杂结构井来说，堵水剂的选择对采油效率、建设速度、可采储量等方面具有较大影响。此类油井的方式较为复杂，井间对应关系不够明确，可采用新型选择型堵水剂，使油藏出水条件更加优良。

2.1 主要类型

在油田开发中，化学堵水剂主要包括两种类型，一种是非选择型，另一种是选择型。以下为选择型堵水剂。

1）油基堵剂。此类堵水剂主要采用两性聚合物、增稠剂BCI、柴油等物质组合而成。在高压作用下，可将其泵入到油井地层之中，顺着油流通道进入，因该通道的高含油量和低含水量使聚合物无法水解和交联，从而避免了凝胶和油流的形成。同时，随着油流不断开采，可进入到水流通道中，与地层中水充分融合。

2）水基堵剂。当前，此类堵水剂在石油生产中逐渐普及，具有种类多、成本低等特点，以水溶性聚合物为主。聚丙烯酰胺剂的原理在于：该溶液会优先进入含水量较多的地层中，基层在氢键吸附作用下使水层得到进一步保留，从而达到堵水的效果。

3）黏弹性表面活性剂。当前研究主要在于分子结构阴离子表面活性剂材料中。此类材料在反离子作用下，属于优异剪切变稀行为流体。在地层剪切速率之下，黏度可显著提升，增加到原本的100倍，以此阻碍流体流动，实现液流转向。同时，因化学结构不同，油相会促进表面活性剂提升，使胶束结构受到破坏，不会使含油通道被封堵，减少对油层产生的负面影响，在水力压裂中已经得到有效验证。

2.2 应用效果

长期以来，增加产油量成为选择型封堵的重要目标，但事实上堵水目标在于降低油井出水率，进而缓解因出水产生的层内矛盾、机械采油条件恶化等问题。因此，不应将产油量增加作为堵水措施是否有效的唯一指标。在选择型堵水剂应用后，井筒条件得以改善，与油井相近地区润湿性发生变化，从而间接增加产量，可见此类堵剂的应用效果较为理想。

2.3 研究方向

对于选择型堵水剂来说，研究成果受材料技术发展的影响。在未来的研究中，应在分子水平的基础上，对材料微观结构进行深入认识，并提高合成改性技术的研究力度，这属于选择型堵剂研究的重心所在。在真实油藏条件下，对岩石与堵剂之间相互作用的原理进行分析，从分子水平角度推演其本质，这属于堵剂研究与评价的基础所在。此外，当前国内油藏条件复杂多样，如塔里木油田中，地层水矿化度在100～300g／L，油藏温度在90～120℃，在堵剂选择时要求具有耐温、耐盐性能，这也为后续研究提供了方向[8]。

3 结语

综上所述，在石油生产过程中，化学堵水剂的作用十分显著，可有效控制和解决油田出水问题，促进生产工作的高效开展。要想充分发挥堵水剂的优越性，便要加强对新型堵水剂的研究力度，使其性能更加丰富、应用范围更加广阔，在解决油井出水问题的同时，控制堵水剂的生产成本，并尽可能的避免环境污染，坚持绿色环保的原则，推动我国石油事业的稳健发展。