摘要許多化學方法可以用來解決目前油田生產過程中過多的產水和產氣問題。這些化學方法大多數都是很複雜的。乙個僅僅有普通的化學知識背景的石油工程師是很難達到一種能讓他/她選擇出合適的化學方法來解決問題的水平。
在這篇文章中，我們提供了目前所有的可用的化學堵水堵氣（wgso）方法的概述。單體系統，聚合物凝膠，相對滲透率改性聚合物，無機凝膠，塑料等等，都是常用的化學堵劑。不太常用的選擇包括粘性流體，選擇性礦物沉澱堵劑和其他注入型材料。
本文對這些堵劑的優缺點進行了詳細的討論。
簡介在整個油井生產週期內封堵不需要的流體是非常必要的。鑽機要堵塞任何丟失的流通區，生產工程師想要封堵在生產區域產生的不需要的流體使這些流體流到相鄰的區域，而且油井的擁有者想要在油井的經濟利用期的末尾封堵並且廢棄任何乙個耗盡的油井。然而，生產工程師的需要是從乙個簡單的堵漏操作到乙個更複雜的選擇性封堵不需要的相態的範圍。
任何一項技術的成功選擇和實施都是為了達到此項工程的目標要求。因此，需要乙個可供選擇的方案，透徹的了解他們的工作機制，優點和缺點，是非常重要的。這項工作對於熟練掌握化學堵水堵氣（wsgo）技術的石油工程師來說是一種嘗試。
wsgo解決方法
有許多可用的堵水堵氣選擇，而且這些方法正在作為一種技術的發展取得進步。對於乙個石油工程師完成堵水堵氣來說，最大的挑戰就是了解為什麼出水/氣，在**出水/氣，這些不需要的水和氣是怎樣產生的，解決這些問題的方法是什麼，這些方法的機理是什麼，以及這些方法的優點和缺點，這些方法的作用能力和侷限性，充分了解了以上的問題後則有助於工程師選擇正確有效的方法來解決目前的問題。當前和新興的封堵水/氣的技術一般有以下幾種型別：
a）機械方法
機械密封/用機械或者水泥隔離
通過繪製降低曲線錐進控制
合作生產及井下分離
水和油同時生產錐進緩解
井下分離及處置
b)化學方法
c)微生物方法
選擇化學方法的原因
裂縫模型和細小縫隙
機械封堵方法像油管修補，套管修補，橋塞，跨越打包機，水泥擠壓可以提供良好的硬體和近井大開口的密封。不過，在有些情況下，它是理想的實現矩陣或小裂縫穿透密封材料。具體的例子包括有：
（a）細小的水泥渠道/裂縫（b）自然裂縫（c）通過矩陣的垂直錐。而水泥擠壓並不能解決這些問題。
選擇性減少不必要的兩相滲流
如果高滲流區域沒有切向流動而受到傷害，那麼這些區域就需要封堵從而使得油相能夠通過。在這些情況下，油層就需要機械隔離或再穿孔，這是乙個成本很高的施工。此外，相對滲透率調剖劑能夠在沒有橫向封堵的情況下幫浦入地層，從而使得減小水相的滲透率大大高於減小油相的滲透率。
對於徑向流的應用（明顯破碎的井），這種方法需要凝膠與岩石接觸至少為其改變油相滲透率的一半以上。否則，**的生產損失一般都是無法接受的。不幸的是，在可預見的或可控的方式下，市售的凝膠已經不能滿足這一要求。
接下來的在更深處射孔（防止水泥漿擴孔）。有時，在乙個耗盡區耗盡之前必須加入穿孔用來密封。其中一種方法就是使用水泥漿擠壓，然後鑽穿水泥硬化區域才達到目標區域。
然而，這種方法是很昂貴的，也可以使用化學的方法來封堵這些區域。化學方法在大多數情況下可以在乙個相對較低的成本下清洗井筒。
儲層的一致性
在儲層流體中，有時候控制其流動或者封堵高滲透流動路徑是有益處的，而這些都需要化學的方法。
化學方法簡介
化學方法的分類主要是通過使用的化學產品的型別或者由他們的功能來分類。對於乙個擁有普通化學背景的石油工程師來說，詳細的了解各種化學品是非常有必要的。因此，用化學品的功能對其進行系統的分類，這對人們深入了解化學品之前是非常有幫助的。
化學堵水/堵氣方法:
1.無機凝膠
2.樹脂
3.單體系統
4.聚合物凝膠
密封型交聯的剛性聚合物凝膠
交聯的流動的聚合物凝膠
選擇性調剖劑
流動凝膠（交聯的）
5.非凝膠聚合物/粘性體系
相對滲透率調剖劑
6.生物聚合物
7.粘性流體（包括聚合物）
8.選擇性封堵水淹區
9.其他灌漿材料
根據功能對化學品進行分類
a)密封膠（臨時或長期持久/耐用）
b)相對滲透率調剖劑（液體）
c)弱封膠相對滲透率調剖劑
d)流動控制或化學驅體系（粘性/泡沫，選擇性堵劑）
1.無機凝膠
無機凝膠在20世紀20年代被發現，已經被用來封堵底層漏失，用於底層擠壓和加固地層薄弱區域。無機凝膠體系就是使用簡單的親水的無機化學品。這些親水的凝膠體系能夠很容易的注入到地層中的縫隙中。
大多數凝膠都是具有內部活性的。這些凝膠的粘性有助於暫停固體。往往，矽酸鹽水泥，這有助於向上舉公升凝膠。
同時，還和注入的矽酸鹽水溶液被酸液沖刷後的順序噴射體系的保留效率有關。
充分反應的矽酸鹽溶液在水流中有個很低但是很重要的溶解度。如果沒有完全停止水流，水會慢慢浸出固化材料。這是為什麼**通常是由水泥擠壓的另乙個原因。
討論以下一些市售的矽酸鹽製品
1.哈里伯頓公司的產品
injectrol g,對於砂岩或石灰岩地層；採用了固體催化劑;ph在8.5到9.5範圍內；在處理前和處理後需要清水填充；在井底溫度250°f下可以使用，是該公司使用最廣泛的矽酸鹽型灌漿。
injectrol h,在井底溫度高達325°f下仍可以使用的耐高溫材料，但是也是最昂貴的一種。
injectrol l,這是主要用於石灰岩和萊姆砂岩，使用自催化劑在ph值在8.5至9.5之間混合；能夠使用於井底溫度範圍在60°f到200°f之間，但是通常使用時候需要高強度的凝膠。
anjel&angard,能適應較低的溫度
2.道威爾公司產品
zonelock,一種用於砂岩的酸催化體系。聚合物能夠補充氣封堵強度。
permablok,內部固化的矽酸鹽體系;可用於溫度高達270 °f。
公司產品
silijel v,是一種用脲醛啟用的矽酸鹽體系
外部催化的矽酸鹽
一些矽酸鹽產品是由外部催化得到的。只要這種產品與鹽水相接觸就能與之反應形成很堅硬的凝膠從而堵塞孔道。如果水是淡水，氯化鈣溶液或海水注入前用聚合物將其與淡水隔開。
由於它是外部催化，基質入侵的深度僅僅是侷限於近井地帶。哈里伯頓公司做過實驗來證明。
優點和缺點
此外，矽酸鹽體系的優點和缺點的初步**，外部催化系統有一些額外的缺點。因為他們是外部催化，基質入侵深度是有限的。也缺乏形成凝膠時間的控制，而這個過程是非常迅速的。
非矽酸鹽無機凝膠
為了克服矽酸鹽快速成膠的相關問題，可以嘗試使用鋁。其中乙個例子就是道威爾延遲凝膠體系（dgs）。它包括部分水解的氯化鋁沉澱形成凝膠，當啟用到反應溫度和提高體系的ph值達到一定值時候。
凝膠結構是由鋁和氫氧根離子相互連線而形成無定形結構，是不規則三維滲透網路。這個系統是相當寬闊的地下環境，除了它可以破壞的二價陰離子，如硫酸鹽和碳酸鹽。
優點:（a）成膠溫度可以控制最高達到300℉/148℃（道威爾公司稱）。（b）對混合水的鹽度不敏感，同時也不受**陽離子的影響。
(c)在幫浦送過程中水膜和固體可以自由流動。(d)酸液流動時可以形成新鮮的酸液。（e）內部啟用並在其注入的地方產生乙個滲透率相同的屏障。
（f）凝膠一旦形成以後可以降低滲透率達到97%以上（道威爾公司稱）。
缺點:（a）可以穩定通過的二價陰離子，如硫酸鹽和碳酸鹽。（b）隨著時間而穩定性降低。（c）滲透率阻擋並不是100%。
2.樹脂/彈性體
熱固性樹脂和彈性體也能夠應用於油田堵水堵氣施工。他們有足夠大的強度來密封裂縫，孔洞，渠道和穿孔。同一型別的熱固性樹脂用於砂固結，但在低濃度的情況下，常常使用的是樹脂，酚醛樹脂，環氧樹脂和糠醇樹脂。
酚醛樹脂是一種熱固性樹脂。這些樹脂在運送到油田之前就製備好或者的已經部分反應好，但是在室溫條件下貯藏兩個月，如果是冷藏則應無限期貯藏。催化劑應在幫浦送之前加入，因為液體塑料在井筒溫度下反應。
該催化劑可以是酸性或者中心的，這取決於使用的酚醛樹脂。井底溫度和幫浦送時間必須是已知的，以防止聚合反應發生過快或者在幫浦入之後放置過久。
一旦酚充分反應後，它就具有很大的強度和惰性，只有乙個強鹼會攻擊它。如果在有必要的情況下使用外加的力，例如填充通道或者穿孔，在幫浦送之前新增砂或石英粉到塑料中。熱穩定的酚醛樹脂固化後約400華氏度到450華氏度。
環氧樹脂是一種熱固性樹脂，通常用作粘合劑和電子元件灌封。它比酚或糠醇樹脂具有更大的強度，但更昂貴。幾種型別的固化劑在幫浦送之前可以新增到液體環氧樹脂的表面。
這些環氧樹脂可以和固化劑反應使其聚合成乙個堅硬的，惰性塑料。環氧樹脂的使用取決於固化劑的型別。通常，環氧樹脂是環氧氯丙烷和雙酚a在常用的固化劑作用下的產物。
環氧樹脂通常用反應溶劑稀釋，例如乙二醇單丁醚，是一種在石油領域了解更多的互溶劑。
糠醇本身通常並不被認為是一種聚合樹脂，儘管有許多商業的呋喃樹脂是以和它類似的化學品為基礎制得。糠醇用作酚醛樹脂和呋喃樹脂的反應溶劑。這種混合的聚合物具有熱固性，單強度很小，在酸性條件下非常脆。
由於其與酸反應的速度很快，早期嘗試使用糠醇用於堵水施工時遇到了很大的困難。在高溫和大氣壓條件下反應非常迅速，而且這個反應也是非常難以控制的。
催化控制系統控制wgso施工時使用三氯甲苯和吡啶用糠醇作為溶劑相對比較便宜。由於糠醇是現成的且**比較便宜，對於注入地層要用大量的堵劑時候，這個系統是乙個可行的選擇。一旦反應開始進行，材料是惰性的且具有足夠大的強度來抵抗運動的流體通過毛孔。
如果需要外加力來封堵裂縫、孔洞、渠道和穿孔，那麼就可以填充砂或者石英粉。它具有比酚醛樹脂和環氧樹脂更高的熱穩定性，據報道稱能夠在600華氏度的幹蒸汽條件下保證穩定。
例項bj公司生產了一種名為saf markⅲ的產品，這是一種丁苯膠乳，使用鹽水來啟用。最終產品是溶解性很低，耐酸，並聲稱承受高達350華氏度的高溫。
saf mkⅱ（bj公司產品），這是一種選擇性堵劑，是用酚醛樹脂和鹽水接觸後啟用的產品。鹽水中的含鹽量是樹脂形成沉澱，從而堵塞縫隙。在可以被用來作為分流或者堵水使用。
據稱，能夠承受高達300華氏度的高溫。
direxit，exxon公司的產品，是一種有酚醛樹脂構成的剛性凝膠網狀結構。由於它本身很低的粘度（小於5個釐泊），能夠在在較深的裂縫中使用。它的設定時間是可以調整的，而且可以承受300華氏度的高溫。
油井堵水技術方案
第一章前言 油氣井出水是油田開發過程中普遍存在的問題，特別是採用注水開發方式，隨著水邊緣的推進，由於地層非均質性嚴重，油水流度比的不同及開發方案和措施不當等原因，均能導致油田含水上公升速度加快，致使油層過早水淹，油田採收率降低。目前油田隨著開發進入中後期，而地下可採儲量依然較大，其高含水情況特別明顯...
291回風斜井注漿堵水設計及安全技術措施
291回風斜井注漿堵水 設計及安全技術措施 為了杜絕礦井掘進過程中水災發生，確保我礦掘進施工安全，根據 煤礦安全規程 對掘進巷道 預報 有掘必探 先探後掘 先治後採 的原則 結合我礦現場水文地質條件，制定注漿堵水施工安全技術措施 第一節工程概況 291m回風斜井垂直龍枯炭煤層走向穿層布置於五頁炭煤層...
樟衝煤礦排水及砌築堵水牆的安全技術措施
關於排除王家礦井重大安全隱患 安全技術措施 因樟衝礦井 46水平違法掘進進入王家井的採掘範圍，為確保王家井煤礦安全開採，先排完樟衝礦 46水平大巷的積水，然後修巷至王家井邊界處砌築一完整的擋水牆。為了施工的安全，現編制此措施。一 排水措施 從 20水平至 46水平採用潛水幫浦排水。1 在主井車場安裝...