粘土防膨剂段塞注入

粘土防膨剂选择和注入方式是其技术的核心要点。由于粘土矿物成份和油层岩石的差异，没有一种固定的现成防膨剂通用于各油层，筛选防膨剂是最重要的技术工作。在注水过程中进行防膨处理，其注入方式有段塞注入和连续注入，周期性注入加防膨剂的注水段塞可降低成本。在停止加防膨剂注水后，其注水量降低到一定值时，或经酸化等作业的新鲜岩面，需再注入段塞，然后再注水。

粘土防膨剂可分为无机盐类、无机物表面活性剂，离子型表面活性剂（有机物离子表面活性剂）以及无机物离子型表面活性剂复配物。且这顺序也是粘土防膨剂发展的大致历程。无机盐类KCl、NH4Cl有效期短，无机物表面活性剂，如铁盐类，施工条件严，成本高。离子型有机物类粘土处理剂是目前常用的防膨剂，如聚季胺这种处理剂，有效期长，成本较低，施工容易。无机盐和有机物混合的处理剂也已开始应用。综合二者的性能，降低了成本，提高了有效期。

防膨剂的筛选必须经过初选和渗流防膨效果评价。初选是将油层的岩屑粉碎过筛后，称量，等量分析加入到有防膨剂的水（或注入用水）中，浸泡一定的时间，对比其前后的重量变化，其变化最小的防膨及配方为最佳者。渗流防膨效果评价，是将初选的防膨剂加入到注入水中，经岩心模拟注入试验，测定其渗透率的变化值，如果变化小即初选正确，可用于现场；否则，重新初选，再经流动试验评价。

有两类常用防膨剂用于注水。ZYC系列和PTA。ZYC系列中各产品用途有差异。ZYC-04主要用于注水和压裂液的防膨剂，有效期长。（ZYC-01，钻井用絮凝剂；ZYC-02压井液添加剂；ZYC-03压裂液、压井液添加剂）。PTA粘土稳定剂是聚季铵有机阳离子聚合物处理剂。主要用于抑制油层中粘土矿物水化膨胀和分散运移。

矿化度梯度注水

注入水与油层水矿化度相差太大是引起严重的粘土膨胀、分散、运移的外因，注入水（特别是淡水）矿化度较低，注入油层后，打破了粘土矿物与油层水的相对平衡，粘土矿物受到注入水矿化度的突变冲击导致粘土水化膨胀。国内外大量研究表明：如果将矿化度突变冲击程度减弱，可减缓岩石渗透率的伤害。由于各级矿化度间距不大，受到的环境冲击很小，即使有少量的粘土矿物水化膨胀、分散、运移，也被该级矿化度的注入水推至远离井壁的地方，并逐渐向前推移。由于分散微粒相对量小，对远离井壁区渗透率影响不大。将这种注入水矿化度从油层水矿化度逐渐降至水源水矿化度的注水方法称为矿化度梯度注水，简称梯度注水。

梯度注水设计主要是矿化度梯度等级和各级注入体积。一般地矿化度梯度越小，油层伤害减小。应用注入层岩芯做矿化度梯度（用NaCl调整注入水矿化度）流动实验，绘制矿化度梯度与渗透率下降的关系曲线。以等伤害率为级差设计矿化度梯度级差，且为了注水操作，级差数设6～8级为宜。各级注入体积应保证3倍注水井油层径向流最小半径的体积量。经射孔井有限元的数值模拟研究，大约60倍井筒半径（射孔孔眼端点）距离内，服从三维渗流规律，压力损失大，在此范围以外，基本服从平面径向流、压力损失较小，再往更远处，压力损失小或渗流阻力小，油层渗流速度小，服从线性渗流规律。一般地，取裸眼井筒半径0.1m，射孔弹地下穿深0.25m，注水井油层径向流最小半径20m左右。第一倍孔隙体积水量，处理三维渗流空间。第二倍孔隙体积水量驱除三维渗流空间内已形成的水化膨胀、分散、运移的粘土微粒，第三倍孔隙体积水量，是适应性注入且具有第二倍水量的作用。注入速度和注入压力按正常注水操作。

在实际应用时，可将矿化度梯度注水与粘土防膨段塞注入交替进行或联合进行。此外，可利用螯合多价金属络合物防止粘土水化膨胀或使水化后的粘土凝聚。

磁化抑膨技术

经磁化处理后，水系统物理化学性质将发生许多变化：(1)表面张力，润湿性（水）下降10%～15%；(2)水的凝聚性和油层吸附力增加；(3)渗透速度增加一个数量级，岩芯渗透率增加4%～20%；(4)pH值增加0.1～0.5；(5)水的电离度、介电常数增大、溶液电动势下降；(6)当磁场强度³0.4´10A/m时，钢的腐蚀速度减少30%；(7)在离子交换方面，向着朝向阳离子吸附方向移动；(8)粘土膨胀率下降47%（H=0.9´10A/m）。正是由于水磁化后，改善了注入水性质。

利用强磁处理注入水抑制粘土膨胀，可使注水井吸水量增加30%左右或井口压力下降幅度20%～30%。一般在注水流程的井口或井下安装一个磁化器，井口进水管线上安装外磁式磁化器，井下安装内磁式磁化器，并要求高磁场强度，水流经磁场的速度≤2.0m/s。

利用磁化水抑制粘土膨胀前，仍要求用粘土防膨剂段塞注入预处理注入层。若将上述三种粘土防膨技术综合应用将大幅度提高防膨效果。

注水井的工艺措施，是注水工艺充满活力的研究领域。工艺措施的发明、开发、推广不断革新注水技术，不断提高了注水开发油田的效果。