国内外调堵剂的类型及其适应性

我国的许多油田在很早以前以开始了调剖堵水的研究工作，积累了大量的宝贵经验，开发了八大类近百种堵水调堵剂。封窜调堵剂的研发要以现有调堵剂为基础，并结合具体油田的特点来开展系统的研究。

（1）沉淀型无机盐类堵水调堵剂

如双液法水玻璃氯化钙堵水剂，单液法水玻璃氯化钙堵水剂，水玻璃硫酸亚铁，石灰乳调堵剂等。这类化学剂向地层注入，在地层形成沉淀堵塞物封堵地层孔道。由于这种反应物均系水溶液，且粘度较低（与水相近），因而能选择性地进入高吸水层，在地层中反应后对高渗透层产生堵塞作用。此类型的调堵剂可以进行深度调剖，但所生成的沉淀与原地层的孔隙很难完全匹配，封堵强度有限。

（2）颗粒类堵水调剖化学剂

主要包括土类，如粘土、黄河土等；非体膨型颗粒，如坚果壳、石灰乳、青石粉等。体膨型的颗粒，如轻度交联的聚丙烯酰胺、聚乙烯醇粉，以及最近研制成功的预交联凝胶颗粒等。这类调堵剂的调堵作用机理主要是物理堵塞作用，包括捕集作用、絮凝作用等。体膨型颗粒遇水膨胀，增强了其封堵能力，对裂缝和大孔道有封堵作用。但此种颗粒也很难与原地层的孔隙很难完全匹配，封堵强度有限。

（3）泡沫类堵水调堵剂

根据起泡液的成分分为二相泡沫和三相泡沫。三相泡沫比二相泡沫稳定。三相泡沫的调剖机理是依靠稳定的泡沫流体在注水层中迭加的气液阻效应—贾敏效应，改变吸水层内的渗流方向和吸水剖面，从而扩大注入水的扫油面积，减缓主要水流方向的水线推进速度和吸水量，提高注入水的波及体积和驱油效率。此类调堵剂在封堵的深度和强度上均有限制。

（4）改变岩石润湿性的堵水剂

主要包括以下两类：

①阳离子表面活性剂

由于岩石表面是带负电性的，使用阳离子表面活性剂，其带正电荷部分与岩石表面相吸附使其亲油端朝外，即使岩石表面覆盖着一层亲油的烃基层，因而增加了油相渗透率，减少了水相渗透率，从而具有堵水作用。如季胺盐类等。

②甲硅烷堵水剂

在地层条件下，甲硅烷与水相互作用缩聚的结果，使岩石表面建立起憎水的效应。例如，苯基三氯甲硅烷，能在岩石表面形成有效的憎水性，同时在岩石孔隙表面有很好的粘附性，还能与油层中原生封存水相互作用形成具有憎水性的聚合物膜，对油流相对扩大孔道的有效截面，相反能限制或阻止水的流动和降低水的相对渗透率，有效地达到选择性封堵地层水。其他，如氰凝堵水剂、活性稠油堵水剂也属此类。此类调堵剂更不适合封堵窜流型油藏。

（5）树脂类堵水剂

包括酚醛树脂、环氧树脂、糠醇树脂，以及热塑性聚合物，如聚乙烯和乙烯醋酸乙烯脂共聚物等。树脂稀释后进入地层，在硬 化剂及地层温度作用下固化后强度极高，可使孔道“堵死”。该方法价格高、无选择性，误堵后很难处理，现在应用较少。

（6）微生物类堵水调剖化学剂

如葡聚糖β球菌、硫酸盐还原菌等。向井下菌种提供必需的营养液，使细菌在地层中繁殖生长，对大孔道或高渗透层形成堵塞，达到堵水调剖的目的。此种调堵剂能够进行深度封堵，但强度有限。

（7）水泥类堵水调剖化学剂

如水泥类，包括油基水泥、超细水泥、泡沫水泥等堵水剂。但此类调堵剂受黏土和原油的影响较大，致使调堵剂的固化强度及与孔隙表面的粘结强度大幅度降低。

（8）聚合物凝胶类堵水调剖化学剂

凝胶类调堵剂部分水解聚丙烯酰胺是应用最广泛的油田处理剂，其良好的交联性能、低廉的价格和大量的工业化产品都为这一助剂的应用提供了基础。我国工业化的聚丙烯酰胺有多种类型，从分子量看，从300万到2300万不等；从分子结构看，有非水解聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺、两性离子聚丙烯酰胺和聚丙烯酰胺共聚物等。不同结构的聚丙烯酸胺具有不同的特性，水解度主要影响聚合物的水溶性和交联反应性能，两性离子的引入能提高聚合物在多孔介质中的吸附性，而嵌段共聚物能显著改善聚合物的耐温性和抗盐性。这些聚合物都具有相同的结构特点，即分子链段中含有一些活性基团，—COOH和一CONH₂等。

(9) 聚丙烯酰胺类本体凝胶(BG)

聚丙烯酰胺本体弱凝胶在我国的胜利、大庆、河南等油田都有应用。国外Seright和Zaitoun等人对弱交联本体凝胶进行了大量的研究，并针对弱凝胶对油水的相渗曲线的影响研究了弱凝胶对油水的选择性封堵作用。

这一交联体系主要由聚丙烯酰胺和交联剂两部分组成。一般选择分子量为500万到1200万的聚丙烯酰胺为主剂，用量为0.08%到0.25%，在聚合物和交联剂的选择中重点考虑与地层水和地质特点的配伍性。从交联剂的使用情况看，主要有树脂类、二醛类和多价金属离子类，Seright等对美国在过去15年内的交联剂使用情况进行的调研发现，使用最多的是Cr³⁺、柠檬酸铝和乙二醛。韩明等对乙二醛的交联特性进行了研究，发现乙二醛作为交联剂，对pH值敏感且形成凝胶的热稳定性较差，限制了这一体系的应用。

胜利油田1995年采用本体弱凝胶对孤东油田西区进行了3井次的深部调剖试验。交联体系采用0.3%分子量为1200万的聚丙烯酰胺和0.05%的交联剂乙酸铬。共注入深部调堵剂15.5×10⁴m³，处理后的平均注水压力上升了3MPa，累计增油9800t。美国怀俄明州Campbell县的Rainbow Ranch区块采用本体弱凝胶进行深部处理^[5]，交联体系为阴离子聚丙烯酸胺和乙酸铬。分3段塞注入，各段塞聚合物浓度分别为0.15%，0.3%和0.45％，交联剂浓度分别为0.013％，0.026%和0.095％。共注入交联体系9540m³，处理后的注水压力上升了6.89MPa，累计增油达2385m³。

(10) 聚丙烯酰胺胶态分散凝胶(CDG)

胶态分散凝胶与本体凝胶的一个显著区别在于交联作用点不同，本体凝胶的交联反应主要发生在聚合物分子之间，形成具有三维网状结构的凝胶整体，胶态分散凝胶的交联反应主要发生在分子内的各交联活性点之间，形成分散的凝胶线团。 胶态分散凝胶由低浓度高分子量的聚丙烯酰胺和交联剂组成。聚合物要求分子量在900万以上，浓度范围在0.01 ％-0.12%。交联剂主要选择多价金属离子，如柠檬酸铝等。根据J.C. Mack和J. E. Smith等人的研究，胶态分散凝胶要达到较好的应用效果，必须满足一定的条件，要求配液水的矿化度在25000mg/L以下，油藏无裂缝及特高渗透层。

美国TIORCO公司在落矶山地区对29个油田采用胶态分散凝胶进行深部调剖^[11]，其中22个项目获得了成功。在俄亥俄州Campbell城的NRRU油田的深部处理比较典型，该油田井底平均温度为94℃。设计分4个段塞进行，第一段塞采用浓度为0.0775%的阳离子聚丙烯酰胺溶液，注了12879m³ ，第二段塞采用浓度为0.14%的阴离子聚丙烯酰胺溶液，用量为7314m³，第三段塞采用浓度为0.12%的阴离子聚丙烯酰胺和0.1%的柠檬酸铝混合溶液共31482m³，第四段塞采用浓度为0.03%的阴离子聚丙烯酰胺和0.0265 ％的柠檬酸铝混合溶液共60261m³。处理后的半年内，生产井的平均水油比由2.32下降到2.04，最终增油47700m³。

(11) 黄原胶类弱凝胶

黄原胶是一种生物聚合物，其分子链段中的梭基为聚合物与多价金属离子Cr³⁺、Al³⁺的交联反应提供了可能。在深部调剖中一般选择聚合物浓度0.1%-0.3%，交联剂乙酸铬浓度0.06%。由于黄原胶凝胶具有良好的剪切恢复性，对其交联时间的限制不大，但形成的凝胶脆性较大，抗冲刷能力不强，且交联反应易受地层水矿化度和pH值的影响，在一定程度上限制了这一体系的应用。

以上三类凝胶体系均属于聚合物类弱凝胶体系，能够深部调驱，粘度比水高，在深部运移时能够避免指进现象。只是在封堵高窜流通道时可能强度不够，后续水驱时易被突破，难以启动低渗层。