武俊文，劉斌，王海波，張汝生，王彥玲

(1.中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院，山東 青島 266580)

據(jù)報(bào)道，全世界945個(gè)大型油田中有300多個(gè)碳酸鹽巖性油藏，儲(chǔ)量占47%[1]。全世界油氣總產(chǎn)量的60%來自于碳酸鹽巖油藏。中東地區(qū)作為全球最大的石油輸出地，石油產(chǎn)量約占全世界產(chǎn)量的2/3，其中80%的產(chǎn)量來自于碳酸鹽巖油藏。北美的碳酸鹽巖油氣產(chǎn)量約占整個(gè)北美石油產(chǎn)量的50%[2-5]。國外目前應(yīng)用范圍最廣效果最好的是以水溶性聚合物(成膠劑)+無機(jī)或有機(jī)化合物(交聯(lián)劑)組成的凝膠型堵劑。在油田開發(fā)中美國和俄羅斯的調(diào)剖堵劑應(yīng)用較早、類型品種較多，在美國，主要使用聚合物凝膠堵水調(diào)剖劑，而俄羅斯主要使用水解聚丙烯腈，多種堵水調(diào)剖劑的開發(fā)與應(yīng)用，為兩國取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益[6-8]。我國調(diào)剖堵水技術(shù)始于20世紀(jì)50年代，經(jīng)歷以下發(fā)展歷程：(1)水泥漿、油基水泥和活性稠油等較易直接獲得的堵劑；(2)以酚醛樹脂、脲醛樹脂等樹脂為主；(3)隨著技術(shù)的發(fā)展水溶性聚合物類凝膠堵劑開始出現(xiàn)在油田調(diào)剖堵水工作中[9-11]。從此，油田調(diào)剖堵水技術(shù)進(jìn)入發(fā)展新紀(jì)元。堵劑種類迅速增加，現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)井次增多，帶來不菲的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，當(dāng)前我國調(diào)剖堵劑已成為具有我國油藏特點(diǎn)的系列產(chǎn)品[12-13]。我國堵劑中適用范圍、最廣效果最好的是聚丙烯酰胺凝膠系列調(diào)剖堵劑[14]?，F(xiàn)如今大部分油田已進(jìn)入中后期開發(fā)階段，高溫高鹽環(huán)境和油井出水嚴(yán)重的雙重問題，降低了油井采油率。高溫高鹽油藏調(diào)剖堵水存在困難主要是常規(guī)的聚丙烯酰胺類堵劑會(huì)因?yàn)镚a2+、Mg2+的原因脫水收縮和熱降解，導(dǎo)致堵劑失效，給高溫高鹽油藏調(diào)剖堵水帶來了巨大的挑戰(zhàn)，因此開發(fā)新型高溫高鹽堵劑對高溫高鹽油藏的開發(fā)具有重要意義[15]。

1 高溫高鹽堵劑的分類

1.1 聚合物類堵劑

1.1.1 聚丙烯酰胺類堵劑 Quan H等[16]以木質(zhì)素磺酸鈉與丙烯酰胺接枝共聚物經(jīng)苯酚/甲醛交聯(lián)研究了一種新型耐溫耐鹽型堵水調(diào)剖劑，并對堵劑的耐溫抗鹽性能進(jìn)行了評價(jià)見表1，表2。結(jié)果表明，聚合物質(zhì)量濃度為10 g/L，交聯(lián)劑濃度為0.8%，pH=7，聚合物接枝率51.4%為堵劑最優(yōu)化方案。堵劑能抗溫160 ℃，抗鹽達(dá)20%。

表1 不同礦化度下凝膠性能

表2 不同溫度下凝膠性能

Zhang C等[17]針對高鹽度，低滲透率的裂縫行儲(chǔ)層，研究了一種新型高強(qiáng)度凝膠ABP體系。在29 500 mg/L 礦化度的條件下，研究了凝膠體系的耐溫性、耐鹽性和堵塞特性。研究結(jié)果表明，溫度升高時(shí)，交聯(lián)時(shí)間縮短，凝膠強(qiáng)度增加。巖心實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ABP系統(tǒng)具有良好的堵漏特性，堵漏率大于99%。在注水的基礎(chǔ)上，取得了良好的剖面控制性能，采收率提高了19.27%。

Zhao T H等[18]以溶液聚合法研究了新型的Poly(AM/O-MMT)復(fù)合材料，X射線衍射分析表明該復(fù)合材料形成了完全剝離的結(jié)構(gòu)。Poly(AM/O-MMT)在95 ℃的蒸餾水和NaCl溶液中均顯示出較低的吸水速度和更好的穩(wěn)定性，從飽和到90 d，吸水率基本不發(fā)生變化。聚(AM/O-MMT)在高溫(95 ℃) 和高鹽度(20%NaCl)環(huán)境下具有較好的堵水調(diào)剖能力。注入20 d后，阻斷率和RWSF分別為91.3%和97.1%。當(dāng)滲透率為86.04%,42.81%,26.28%時(shí)，調(diào)剖效率可以分別達(dá)到99.7%，98.8%和72.4%。

Tian M等[19]研究了一種新型耐溫耐鹽堵水調(diào)剖劑，以AM(堿性單體)為基礎(chǔ)引入2-EHA(耐鹽單體)和VTEOS(耐溫單體)的共聚物，大大提高了耐溫耐鹽性能。研究結(jié)果如下：(1)根據(jù)正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)得：反應(yīng)溫度為60 ℃，AM與2-EHA的摩爾比為1.0∶10，VTEOS與2-EHA的摩爾比為0.5∶10,2% BPO、反應(yīng)4 h，產(chǎn)率為85%；(2)熱重分析的結(jié)果表明該共聚物的分解溫度為407 ℃，證明該共聚物具有良好的熱穩(wěn)定性；(3)巖心實(shí)驗(yàn)表明封堵率結(jié)果均超過90%。

Wang C等[20]以不飽和酰胺單體為主劑經(jīng)接枝共聚與非離子填料研究出一種新型耐溫堵劑HTG。研究結(jié)果表明，HTG具有較強(qiáng)的耐鹽性和耐熱性，并且在200 ℃下放置72 h后仍保持較好的膠凝強(qiáng)度。HTG具有高的堵塞壓力，堵塞率保持在99.8%以上。

1.1.2 疏水締合物類堵劑 王斌[21]研究了以多羥基化合物作成膠劑與交聯(lián)劑BF制備的選擇性堵劑。研究結(jié)果表明:(1)堵劑在50～110 ℃的溫度范圍內(nèi)，成膠時(shí)間隨溫度升高而逐漸縮短，但凝膠強(qiáng)度基本保持不變，說明該堵劑具有較好的耐溫性能；(2)以中原油田地層為背景測試了堵劑的耐Ca2+性，證明堵劑具有較強(qiáng)的耐鹽性；(3)巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)表明，水相封堵率在85%～89%(突破壓力1.21～19.80 MPa)，油相封堵率29%(突破壓力1.24 MPa)，證明該堵劑具備優(yōu)異的選擇封堵性。

Guang Y等[22]為解決渤海油藏高溫高鹽、非均質(zhì)性強(qiáng)帶來的調(diào)剖問題研究了3種不同強(qiáng)度的聚合物凝膠調(diào)剖劑：(1)聚合物PWG(3 000 mg/L)+甲胺(500 mg/L)+苯酚(250 mg/L)；(2)聚合物-SH21(2 500 mg/L)+甲胺(300 mg/L)+苯酚(150 mg/L)； (3)聚合物FP7030(2 000 mg/L)+甲胺(200 mg/L)+苯酚(150 mg/L)。巖心實(shí)驗(yàn)研究表明，不同強(qiáng)度的聚合物凝膠均具有良好的地層封閉性和耐沖刷性，水蝕40 PV，地層封閉率提高90%，堵水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)研究表明非均質(zhì)巖心采收率提高了13.44%。

1.1.3 多元共聚物類堵劑 Yang H等[23]因?yàn)槌Ｒ?guī)聚合物凝膠存在快速的脫水收縮作用，在高鹽度條件下的性能較差。通過將耐鹽兩親性聚合物AP-P4與有機(jī)鉻交聯(lián)研究了兩親性聚合物凝膠，在高鹽度(NaCl 80 000 mg/L)和溫度(85 ℃)的條件下具有非常低的脫水收縮。研究了凝膠的成膠時(shí)間強(qiáng)度以及堵塞率。研究結(jié)果表明，配以3 000 mg/L聚合物和0.3%交聯(lián)劑的配方凝膠，膠凝強(qiáng)度達(dá)到0.037 MPa，成膠時(shí)間為4 h，膠凝穩(wěn)定性達(dá)93%，可達(dá)60 d，堵塞率更高。對于高鹽度儲(chǔ)層，低聚合物濃度的兩親聚合物凝膠更為有效。

Di C等[24]針對碳酸鹽油藏開采過程中油水同出問題，以低相對分子質(zhì)量聚合物{P(AM-co-AMPS)}為聚合單體，酚醛樹脂(線型)作交聯(lián)劑，研究了一系列耐溫耐鹽的化學(xué)凝膠堵劑。研究結(jié)果表明，凝膠體系可通過調(diào)節(jié)各組分用量，以滿足不同地質(zhì)條件的堵水作業(yè)要求的多樣性。凝膠體系經(jīng)TG和DSC測試，證明凝膠體系具有良好的耐溫性。在120 ℃、礦化度22×104mg/L模擬地層水條件下4.8%{P(AM-co-AMPS)}+10%酚醛樹脂制備的凝膠體系，48 h后不發(fā)生降解。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明凝膠體系是一種良好的高溫高鹽油藏堵劑。

嚴(yán)思明等[25]以AM、AA、AMPS和DMDAAC為單體采取水溶液聚合法制備了四元共聚物堵劑AAPD。研究結(jié)果表明:(1)實(shí)驗(yàn)溫度升至90 ℃，水相封堵率仍保持在90%以上，證明封堵劑AAPD具備優(yōu)異的耐溫性；(2)巖芯封堵率隨礦化度的升高而緩慢下降的問題可通過增加堵劑用量來解決，AAPD有很好的抗鹽性;(3)巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明堵水率為98.26%，初始堵油率為23.34%，AAPD一種具備選擇性的堵劑。

1.1.4 體膨顆粒類堵劑 劉曉曉等[26]研究了遇水膨脹橡膠(WSR)，用粉碎機(jī)制成堵劑。結(jié)果表明，WSR在130 ℃、2.0×105mg/L塔河礦化水中，表現(xiàn)出較高的體積膨脹倍率，膨脹倍率可以達(dá)到4.1倍，并且隨著浸泡時(shí)間的延長，膨脹倍率基本趨于穩(wěn)定。

郭麗梅等[27]研究了一種體膨顆粒類堵劑。研究結(jié)果表明:(1)25%礦化水條件下，吸水率保持在10倍左右；(2)熱重實(shí)驗(yàn)表明，堵劑在164 ℃開始分解。綜上所述該堵劑具備優(yōu)異的耐溫耐鹽性能。

朱懷江等[28]研究了一種耐溫耐鹽柔性堵劑。用塔河模擬地層水(礦化度 198 000 mg/L，Ca2++Mg2+含量 14 000 mg/L)配制多個(gè)20%柔性堵劑懸浮液在130 ℃下，柔性堵劑未發(fā)生明顯變化，具有優(yōu)異的耐溫耐鹽性能。柔性堵劑易溶于甲苯，若發(fā)生油井誤堵的情況下，使用甲苯即可輕易解堵。

1.1.5 聚丙烯腈類堵劑 沈建新等[29]研究出了一種固化時(shí)間可控的高溫高鹽堵劑NaHPAN。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:(1)對3種不同滲透率的巖心水相封堵率均達(dá)到90%以上，最高可達(dá)98.3%；(2)固化后的封堵劑在油田礦化水165 ℃老化30 d后，質(zhì)量由116 g縮減至115.7 g，證明該封堵劑具備較好的耐溫性與耐鹽性；對0.8～3.7 mm縫洞的駐留能力為 5 kPa/cm，3.5～7.3 mm縫洞的駐留能力為3 kPa/cm。 針對現(xiàn)場情況提出了調(diào)節(jié)堵劑濃度以適應(yīng)復(fù)雜儲(chǔ)集層類型，定下了先堵漏后堵水的思路，為現(xiàn)場工作提供了技術(shù)支持。

陳雷等[30]為解決聚丙烯酰胺凝膠堵劑不耐溫不耐鹽的特點(diǎn)，引入HPAN研究了一種新型耐溫耐壓堵劑。研究結(jié)果表明，該體系在礦化度160 000 mg/L、 140 ℃的砂巖油藏具備良好的調(diào)剖堵水性能，水相封堵率達(dá)到95.8%。

1.1.6 其他聚合物堵劑 戴彩麗等[31]以磺化栲膠為主劑研制了一種應(yīng)用于高溫高鹽油藏的堵劑，130 ℃ 下該堵劑體系的成膠時(shí)間在14 h，凍膠強(qiáng)度在0.08 MPa。堵劑耐溫可達(dá)到150 ℃，且在高溫高鹽條件(130 ℃、礦化度大于2.0×105mg/L)下老化60 d后堵劑體系的封堵率仍能達(dá)到92%以上，具有優(yōu)異的耐溫耐鹽性能。

吳運(yùn)強(qiáng)等[32]為應(yīng)對高溫高鹽地層堵水問題，研究了一種耐高溫高鹽聚乙烯亞胺(PEI)調(diào)剖堵劑。研究結(jié)果表明：(1)加入高溫保護(hù)劑的PEI凍膠體系在110 ℃條件下有效的提高了凍膠的耐溫性能和穩(wěn)定性，降低了凍膠高溫下的降解速率；(2)PEI凍膠最高可耐礦化度50 000 mg/L，放置120 d后無脫水現(xiàn)象，凍膠質(zhì)量基本保持不變；(3)凍膠封堵效果見表3。

表3 凍膠封堵巖心評價(jià)

目前關(guān)于高溫高鹽堵劑的研究主要以聚合物凝膠為主，依靠引入耐鹽耐溫基團(tuán)來提高耐溫耐鹽性能，并有明顯的效果。但仍存在一定的問題：(1)殘留在地層中的聚合物類堵劑不易降解會(huì)造成一定的污染；(2)部分堵劑使用的交聯(lián)劑存在毒性；(3)當(dāng)下國內(nèi)三次采油含水量極高和縫洞型碳鹽巖油藏雙重問題使得現(xiàn)場作業(yè)需要大劑量的堵劑，今后堵劑的研究方向應(yīng)從降低成本與回收利用兩個(gè)方向進(jìn)行。

1.2 有機(jī)/無機(jī)復(fù)合類堵劑

He H等[33]研究開發(fā)了一種由水解度低的聚合物(酚醛樹脂和無機(jī)硅酸鹽)組成的復(fù)合凝膠。研究了不同實(shí)驗(yàn)條件對膠凝時(shí)間的影響以及熱穩(wěn)定性、耐鹽性。研究結(jié)果表明，當(dāng)溫度上升時(shí)，復(fù)合凝膠的成膠時(shí)間逐漸縮短。特別是隨著溫度從100 ℃升高到130 ℃，膠凝時(shí)間從54.0 h縮減到15.5 h。在模擬地層鹽水(TDS：20%NaCl+2.5%CaCl2)中老化60 d后，與普通聚合物凝膠相比，無機(jī)組分提高了復(fù)合凝膠體系的耐溫性結(jié)果表明，由0.3%的聚合物，4.0%的樹脂和3.0%的無機(jī)硅酸鹽組成的復(fù)合凝膠在130 ℃老化60 d后，復(fù)合凝膠出現(xiàn)85%滲透率降低。研究表明的復(fù)合凝膠堵劑可以很好地應(yīng)用于高溫高鹽儲(chǔ)層。

Nasr-El-Din H A等[34]研究了一種硅酸鹽/脲體系的凝膠型堵劑，超過70 ℃即可形成凝膠。研究結(jié)果表明，硅酸鈉/脲素溶液可以耐受NaCl的最高濃度為3%，而CaCl2的濃度最高為0.08%將這些結(jié)果與膠體SiO2和聚丙烯酰胺/Cr3+膠凝體系的文獻(xiàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。硅酸鈉/脲素系統(tǒng)具有最高的活化能，這意味著在給定的溫度下它將具有最長的膠凝時(shí)間。

Adewunmi A等[35]研究合成了CFA(粉煤灰)含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%，1%和2%)的純聚丙烯酰胺PAM/PEI水凝膠和PAM/PEI-CFA水凝膠(交聯(lián)劑為PEI)。熱重分析結(jié)果表明,在200 ℃ PAM/PEI-CFA3的分解率不足3%，認(rèn)為這可能是氧化鋁和二氧化硅與PAM/PEI形成了較強(qiáng)的化學(xué)鍵，從而大大提高了水凝膠的耐溫性能。文章沒有對耐鹽性經(jīng)行驗(yàn)證，但無機(jī)材料的加入所形成的強(qiáng)鍵應(yīng)當(dāng)可以提升復(fù)合凝膠的耐鹽性能，這一推斷還有待驗(yàn)證。

耐溫?zé)o機(jī)物與聚合物凝膠復(fù)配，有望可以提高凝膠整體的耐溫和耐鹽性能。蒙脫土、膨潤土、粉煤灰等粉體無機(jī)材料來源廣、種類多、經(jīng)濟(jì)性好，與普通聚合物堵劑相比對地層不會(huì)造成污染，所以在今后耐溫耐鹽堵劑的研發(fā)中，主要應(yīng)該考慮無機(jī)物與凝膠堵劑的配伍性，從而實(shí)現(xiàn)無機(jī)材料的研究價(jià)值。

1.3 納米材料/聚合物類堵劑

納米材料是指晶粒尺寸在1～100 nm范圍內(nèi)的材料，與常規(guī)材料相比納米材料具有許多優(yōu)異性能，如高的表面活性、高比表面積，耐溫性、耐鹽性、降低摩阻等性能，將納米材料與油田化學(xué)相相結(jié)合，開發(fā)出性能優(yōu)越化學(xué)助劑，必將推動(dòng)油田化學(xué)研究的進(jìn)程。

涂偉霞等[36]以共沉淀法制備了Fe3O4/SiO2磁性復(fù)合納米微粒，后表面接支PAM-AA(聚丙烯酰胺-丙烯酸)制備出了新型磁性納米堵劑。研究結(jié)果表明該堵劑具備優(yōu)異的耐溫性和耐鹽性。因?yàn)橐肓舜判越M分，該堵劑超過突破壓力后可隨采出液返回地面，不需要解堵且易于分離。

楊長春等[37]以丙烯酰胺為聚合單體、偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑、二乙烯基苯(交聯(lián)劑)+脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(乳化劑)研制了具有三層結(jié)構(gòu)的納米/微米聚合物微球DCA，研究結(jié)果表明，DCA外殼有納米孔隙，微球可耐300 ℃高溫，在115 ℃ 放置90 d在水中膨脹率6%。礦場實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用DCA微球后明顯增油降水，證明DCA微球是一種適用于高溫高鹽油藏堵劑。

雖然目前關(guān)于納米材料應(yīng)用于高溫高鹽堵水調(diào)剖的研究并不多見，但納米材料以其自身優(yōu)異的物理化學(xué)性能具備很高的應(yīng)用前景。例如文獻(xiàn)中引入的納米SiO2本身屬于地層中常見物質(zhì)，可以減少污染；磁性顆?？梢员阌诜蛛x減少現(xiàn)場作業(yè)成本同時(shí)有望實(shí)現(xiàn)堵劑的重復(fù)利用。將目前較為成熟的石墨烯、納米二氧化硅以及納米金屬氧化物引入未來調(diào)剖堵劑中，有望大大提高堵劑的耐溫耐鹽性能。

2 堵劑性能及封堵機(jī)理先進(jìn)研究方法

先進(jìn)儀器的使用使得對于堵劑的研究不僅僅停留在表象的凝膠強(qiáng)度、耐溫抗鹽的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，更是從微觀的結(jié)構(gòu)上直觀的揭示了封堵的機(jī)理以及效果，對于今后耐溫耐鹽封堵劑微觀作用機(jī)理的研究具有重要意義。封堵機(jī)理也為今后新型堵劑的設(shè)計(jì)和研發(fā)提供指導(dǎo)思路。

2.1 核磁共振技術(shù)

核磁共振技術(shù)技術(shù)(NMR)是目前認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層參數(shù)的高效手段之一。測試機(jī)理為：將測量氫核核磁共振的磁場強(qiáng)度換算為巖心氫核含量，即可得到巖心含水飽和度。根據(jù)核磁共振橫向弛豫時(shí)間T2與孔徑大小成正比和信號(hào)幅度與對應(yīng)孔徑中的流量成正比的原理，就可以獲得不同大小孔隙中的流體分布，進(jìn)而分析巖心封堵效果[38]。

林仁義等[39]在高溫高鹽產(chǎn)水氣藏微膠堵水封堵特性的研究中，使用了核磁共振來研究堵劑封堵性得到注溶膠后巖心孔徑分布圖。研究結(jié)果表明，溶膠注入巖心后變現(xiàn)出較好的選擇性封堵性，起到了堵水不堵氣的作用。

齊寧等[40]研究了自生氣泡凍膠體系，研究中使用掃描電鏡和核磁共振以微觀結(jié)構(gòu)角度分別研究了凍膠體系的耐鹽性和凍膠的膨脹行為。研究結(jié)果表明,原始巖心經(jīng)過3次調(diào)堵后仍在繼續(xù)膨脹。

2.2 掃描電鏡技術(shù)和激光粒度儀技術(shù)

趙光[41]運(yùn)用環(huán)境掃描電鏡和激光粒度儀分別研究凍膠體系，研究結(jié)果表明:(1)環(huán)境掃描電鏡放大至20,50 μm時(shí)觀測到鋯凍膠體系形成致密的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以牢牢地抓住水分子，從微觀結(jié)構(gòu)解釋了鋯凍膠體系的穩(wěn)定性；(2)激光粒度儀結(jié)果表明當(dāng)聚合物濃度較大時(shí)，聚合物的平均粒徑為51 μm，鏈與鏈中間作用力強(qiáng)，形成得凍膠穩(wěn)定性強(qiáng)。

2.3 冷凍蝕刻電子顯微鏡技術(shù)

Gu C等[42]通過使用Carl Zeiss Jena冷凍蝕刻電子顯微鏡來研究酚醛樹脂凝膠微觀結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明,0.2%聚合物濃度的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較松散，這是因?yàn)樵擉w系酰胺基含量較少，導(dǎo)致交聯(lián)密度低，而0.5%聚合物濃度的體系結(jié)構(gòu)更致密且具有較高的交聯(lián)密度。

2.4 冷凍干燥掃描電鏡技術(shù)

李克華等[43]運(yùn)用冷凍干燥-掃描電鏡分析技術(shù)研究分析油田堵劑的微觀結(jié)構(gòu)的機(jī)理。堵劑中含有大量的水，無法直接進(jìn)行掃描電鏡分析。因此可以考慮使用液氮急速冷卻堵劑(亦可使用真空冷凍干燥箱)，真空冷凍就可保證堵劑中的水分子以凍結(jié)形式的形式固化，經(jīng)過升華作用，使得留下的物質(zhì)以自身骨架的形式保留原始的微觀結(jié)構(gòu)，便于使用掃描電鏡從微觀結(jié)構(gòu)研究堵劑的作用機(jī)理。

2.5 CT技術(shù)

CT技術(shù)其本質(zhì)是衰減系數(shù)μ成像：(1)通過計(jì)算機(jī)對獲取的投影值計(jì)算解出各個(gè)體素的μ值，獲得μ值的平面分布；(2)各個(gè)體素的μ值轉(zhuǎn)換為對應(yīng)像素的CT值，得到CT值矩陣；(3)CT值矩陣轉(zhuǎn)換為灰度分布，即可得到CT影像。受限于室內(nèi)研究堵劑方法僅可獲得巖心模型前后端的測試數(shù)據(jù)，而流體在巖心的運(yùn)移無法研究。CT技術(shù)是以射線線性衰減為基礎(chǔ)，能夠在保持巖心模型內(nèi)外形態(tài)不變條件下研究巖心實(shí)驗(yàn)中孔隙度和飽和度發(fā)生的變化[44]。

彭齊國等[45]使用CT技術(shù)研究了乳化瀝青堵劑的封堵效果，見圖1。

圖1 石英砂封堵段CT圖

圖中白色部分代表石英砂，黑色部分是孔隙，研究結(jié)果表明，圖中黑色部分質(zhì)地均一、未發(fā)生變化，孔隙被堵劑完全填充，說明封堵效果好。

2.6 可視化技術(shù)

可視化技術(shù)是室內(nèi)評價(jià)堵劑效果、研究封堵機(jī)理的有效手段之一。相對于常規(guī)填砂管僅能獲得封端前后參數(shù)的缺點(diǎn)而言，可視化技術(shù)可以直觀反映不同調(diào)堵工藝對封堵效果的影響。

趙修太等[46]為解決長時(shí)間高強(qiáng)度注水開發(fā)引發(fā)的注入水進(jìn)入次生大孔道無效循環(huán)的問題。利用可視化驅(qū)替模擬實(shí)驗(yàn)研究不同條件下堵劑的封堵規(guī)律。研究結(jié)果表明：(1)堵劑作用深度越大，波及系數(shù)越高，應(yīng)重點(diǎn)研發(fā)低成本深部堵劑；(2)堵劑投放量存在一個(gè)經(jīng)濟(jì)和效果雙重限度，多次調(diào)堵效果更好；(3)對于大孔道地層，在其后段的遠(yuǎn)井地帶封堵效果更好。

尚朝輝等[47]設(shè)計(jì)并使用可視化平板模型進(jìn)行多次調(diào)堵實(shí)驗(yàn)對堵劑用量、注入位置和剩余油分布的影響進(jìn)行直觀描述。研究結(jié)果表明,規(guī)則大孔道模型調(diào)堵實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)堵劑用量為孔隙體積的0.1倍時(shí)，其經(jīng)濟(jì)效益最佳、封堵效果好。

2.7 三維物模技術(shù)

石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院與美國德士古公司合作首次在國內(nèi)開發(fā)研究三維物模技術(shù)。相對于室內(nèi)評價(jià)用小型巖心來說，三維物模具備更大的長寬高，模型與實(shí)際油藏情況更加接近，可以更真實(shí)地反應(yīng)油藏橫縱剖面的非均質(zhì)性，并可布置井網(wǎng)進(jìn)行研究實(shí)驗(yàn)。利用三維物模技術(shù)可以研究：(1)模擬油藏條件研究水平井提高采收率機(jī)理和規(guī)律；(2)模擬不同油藏以及優(yōu)化井網(wǎng)設(shè)計(jì)；(3)不同的井網(wǎng)系統(tǒng)下進(jìn)行不同驅(qū)替實(shí)驗(yàn)研究；(4)以不傷害底層的優(yōu)勢對各種油田助劑進(jìn)行模擬評價(jià)；(5)研究同類型油藏的開采機(jī)理；(6)研究不同種類油藏的開采機(jī)理；(7)模擬研究不同油藏的滲透率、孔隙度、原始含油飽和度等參數(shù)；(8)在三維物模技術(shù)和開采數(shù)值模擬，減小油藏?cái)?shù)值模擬的誤差[48]。

李永來[49]設(shè)計(jì)并研制了一種可以用于模擬注采井之間垂直剖面和任意深度水平剖面的三維物理模型(9 cm×9 cm×11 cm)。模擬研究了反九點(diǎn)井網(wǎng)不同韻律地層高含水期時(shí)的剩余油分布,并開展了精細(xì)調(diào)堵研究。研究結(jié)果表明：(1)正韻律地層，應(yīng)在剩余油帶中部或起始端的正下方放置堵劑；(2)反韻律地層，堵劑放置在應(yīng)在起始端的正上方，封堵效果較好；(3)復(fù)合韻律地層根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，分步實(shí)施調(diào)堵。

王春智等[50]利用相似準(zhǔn)則研制了能模擬油藏條件的三維物理模型(0.3 m×0.15 m×0.11 m)。分析調(diào)剖實(shí)驗(yàn)后的模型，研究表明經(jīng)過多次調(diào)剖后原油采出率明顯提高，這是因?yàn)槎聞┐罅窟M(jìn)入出水層(導(dǎo)致底水竄流發(fā)生的通道)，驅(qū)替液自然轉(zhuǎn)向儲(chǔ)層剩余油含量高的位置。

3 高溫高鹽堵劑發(fā)展趨勢

3.1 降低堵劑成本

為實(shí)現(xiàn)油氣田綠色發(fā)展，降低三次采油成本，可以將堵劑原料的來源轉(zhuǎn)移至工業(yè)廢料以及產(chǎn)能過剩的化工原料。這樣的思路可以同時(shí)給產(chǎn)能過剩與工業(yè)廢料帶來的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的問題提出一種有效的解決方法。進(jìn)一步加強(qiáng)研究和利用工業(yè)廢棄物，尋找廉價(jià)原料，是今后堵水調(diào)剖劑研究的主要方向。

3.2 研究納米材料在提高耐溫抗鹽性能中的作用

隨著油田的不斷開發(fā)，油層含水率越來越高，堵水難度越來越大。急需研制耐高溫、耐高鹽、強(qiáng)度高的堵劑。納米材料顆粒小具備很多優(yōu)異性質(zhì)如石墨烯、碳納米管、石墨炔等，引入納米材料可提升堵劑的耐溫性，一些納米材料可以形成假性濾餅起到封堵作用。如文獻(xiàn)[36]中引入納米Fe3O4與納米SiO2，提高了封堵率的同時(shí)引入磁性顆粒，便于分離在一定程度上也降低了油田現(xiàn)場作業(yè)成本，是今后堵水調(diào)剖劑研究的方向之一。

3.3 研究高溫高鹽微生物調(diào)剖技術(shù)

微生物調(diào)剖技術(shù)是一項(xiàng)新型提高原油采收率技術(shù)。微生物以水為生長環(huán)境，以糖蜜作為營養(yǎng)，適配現(xiàn)有管線便于現(xiàn)場應(yīng)用；微生物不比常規(guī)助劑需要外力加持，微生物隨地下流體移動(dòng)，作用范圍廣，注入井后不損傷油層，無污染，提高采收率效果顯著。雖然現(xiàn)在微生物作用機(jī)理仍不是十分明確但微生物可解決油井生產(chǎn)中多種問題，如降黏、防蠟、解堵、調(diào)剖，有望成為今后油田穩(wěn)油控水的重要手段，是調(diào)剖堵水技術(shù)的長久之計(jì)。

3.4 利用先進(jìn)分析手段深入研究堵劑作用效果和機(jī)理

利用先進(jìn)的測試手段，如CT、核磁共振、掃描電鏡、透射電鏡等，表征和觀察堵劑的微觀形貌，在地層中的狀態(tài)，以深入分析其微觀作用機(jī)理。

利用二維甚至三維物模實(shí)驗(yàn)，提高室內(nèi)驅(qū)替實(shí)驗(yàn)與實(shí)際儲(chǔ)層條件的匹配性，深入探討堵劑的滲流、封堵效果和機(jī)制。