適合于分子膜驅(qū)調(diào)剖劑的研制

田禾茂　劉雙嶺

分子膜在高滲透層使用效果差，最主要是因?yàn)槟o(wú)法進(jìn)入低滲透層利用有機(jī)陰陽(yáng)離子吸附反應(yīng)特性，通過(guò)異性離子體系的單層交替分子沉積，生成連續(xù)沉積有序的自組裝超薄膜，就被驅(qū)出。從而在機(jī)理層面，就無(wú)法起到良好的提高采收率效果。

硅酸凝膠是固態(tài)或半固態(tài)的膠體體系，它具有以下特性：在注水過(guò)程中，硅酸凝膠選擇性地進(jìn)入高含水層，可停止或減少水流入井內(nèi)：凝膠具有較高的穩(wěn)定性，可以較長(zhǎng)時(shí)間起到堵水的作用。從而在理論上，能使后續(xù)注入的分子膜轉(zhuǎn)向含油飽和層，進(jìn)而將油洗出。

1、水玻璃凝膠自身性質(zhì)研究

1.1 堿性硅酸凝膠活化劑優(yōu)選

用于制備堿性硅酸凝膠的活化劑的種類很多，所以需要對(duì)活化劑進(jìn)行優(yōu)選。

活化劑的優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)為：凝膠強(qiáng)度越強(qiáng)越好，使水玻璃的膠凝時(shí)間必須達(dá)到施工所需時(shí)間范圍之內(nèi)，而活化劑的使用濃度則應(yīng)當(dāng)盡量低一些。而且盡量勿刺激性氣味和對(duì)人體有害物質(zhì)。

碳酸銨、氯化銨等銨鹽，加熱后有刺激性氣味，對(duì)人體有害，而間苯二酚、苯酚、甲醛具有毒性，同樣不是非常適合作為優(yōu)先選擇。所以本次試驗(yàn)活化劑不使用這幾種化學(xué)物質(zhì)。

下面在碳酸氫鈉、檸檬酸和乙酸乙酯中進(jìn)行優(yōu)選。

分別配置100ml濃度為1%、2%、3%、3.5%、4%和5%的碳酸氫鈉、檸檬酸和乙酸乙酯溶液，分別緩緩倒入100ml濃度為15%的模數(shù)為3.4的水玻璃溶液中，制成堿性硅酸凝膠體系。70℃侯凝并觀察凝膠強(qiáng)度，如表4-2所示：

從表1-2中，我們可以看出，檸檬酸在較低濃度時(shí)也能使水玻璃活化成凝膠，且在同樣濃度活化劑時(shí)，檸檬酸水玻璃體系生成的凝膠強(qiáng)度最強(qiáng)。碳酸氫鈉次之，乙酸乙酯效果最差。

檸檬酸為有機(jī)酸，同時(shí)也是食用酸，適當(dāng)?shù)膭┝繉?duì)人體無(wú)害。在這里，我們優(yōu)選檸檬酸為本次堿性硅酸凝膠實(shí)驗(yàn)的活化劑。

1.2 凝膠體系穩(wěn)定性研究

配制體系濃度為水玻璃含量7.5%，檸檬酸濃度為1.9%的堿性硅酸凝膠，分別置于不同溫度下，進(jìn)行觀察，觀察方法為，用尺子量取膠體長(zhǎng)度，再量取總長(zhǎng)度，膠體長(zhǎng)度占總長(zhǎng)度的百分?jǐn)?shù)，即代表凝膠的穩(wěn)定性大小。

從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以看出，在室溫下凝膠體系穩(wěn)定性最好，前二十天，幾乎沒(méi)有脫水，50天后僅脫水7.8%。在利津油田地層溫度70℃下，前20天僅脫水10%左右，50天后則脫水51.5%。隨著溫度的升高，脫水隨著時(shí)間的變化就越來(lái)越嚴(yán)重。這說(shuō)明隨著溫度的升高，凝膠時(shí)間越短，且強(qiáng)度越高；第二方面，結(jié)合在一起的分子的活性越高，相互間排斥的力就越強(qiáng)，從而造成溫度越高，越易脫水。

2、硅酸凝膠調(diào)剖后分子膜驅(qū)體系效果評(píng)價(jià)

進(jìn)行并聯(lián)填砂管驅(qū)替實(shí)驗(yàn)。按下列步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：即模型飽和水→飽和油→水驅(qū)至產(chǎn)液中含水率98%→注入一定量堵劑→水驅(qū)至產(chǎn)液中再次達(dá)到含水率98%→計(jì)算采收率增值和分流率。

雙管模型以高滲填砂管模擬高滲透層，低滲填砂管模擬低滲透層，實(shí)驗(yàn)步驟與單管模型基本相同。

對(duì)兩個(gè)不同滲透率填砂管填砂，進(jìn)行分別水測(cè)滲透率，為2.037μm²和0.832μm²。飽和油，進(jìn)行驅(qū)替，水驅(qū)至含水98%為止，注入水玻璃溶膠（體系中水玻璃濃度7.5%，檸檬酸濃度1.9%），侯凝，注入分子膜，放置24h后水驅(qū)，計(jì)算采收率增值及分流率。

從上表中可以看出，在注入水玻璃調(diào)剖劑前，水驅(qū)前0.5PV左右，低滲填砂管未出液。高滲填砂管分流率100%，之后分流率逐漸降低到85%左右。而相應(yīng)的低滲填砂管的分流率增加到15%左右。注入水玻璃溶膠0.3PV時(shí)，73.5%流入高滲透填砂管，僅27.5%流入低滲填砂管，侯凝后，注入0.3PV分子膜，92.7%流入低滲填砂管，7.3%流入高滲填砂管。后續(xù)水驅(qū)可以看出，水驅(qū)前期進(jìn)低滲填砂管出液，大約0.4PV后高滲填砂管出液。低滲填砂管分離率不斷降低但是，在水驅(qū)3PV后，仍然占總流量的73%。從采收率增值可以看出，后續(xù)水驅(qū)主要效果集中在低滲透填砂管。可見(jiàn)，分子膜劑成功進(jìn)入低滲透層，并產(chǎn)生連續(xù)的洗油膜。從而證明，分子膜復(fù)配硅酸凝膠體系取得了較好的提高采收率效果?？梢栽诘姿F進(jìn)嚴(yán)重、含水率高的井，進(jìn)行此體系增產(chǎn)。

3、結(jié)論

（1）檸檬酸在較低濃度時(shí)也能使水玻璃活化成凝膠，且在同樣濃度活化劑時(shí)，檸檬酸水玻璃體系生成的凝膠強(qiáng)度最強(qiáng)。碳酸氫鈉次之，乙酸乙酯效果最差。檸檬酸為有機(jī)酸，同時(shí)也是食用酸，適當(dāng)?shù)膭┝繉?duì)人體無(wú)害。所以優(yōu)選檸檬酸為本次堿性硅酸凝膠實(shí)驗(yàn)的活化劑。

（2）硅酸凝膠成膠后，為剛性，與外部液體交換量小，在燒杯中成膠后的膠體上倒入分子膜，放入70℃烘箱，1天后觀察，未發(fā)生沉淀或者絮狀物。取硅酸凝膠體系水化后的上層清液，倒入濃度為2.5%的分子膜劑中，未發(fā)生沉淀或者絮狀物質(zhì)。說(shuō)明二者間配伍性較好。

（3）分子膜劑并沒(méi)有明顯的封堵效果。分子膜自身性質(zhì)決定，在高滲地區(qū)，分子膜劑憑借自身粘度，無(wú)法進(jìn)入邊邊角角，驅(qū)替剩余油。需要進(jìn)行封堵而進(jìn)入低滲地區(qū)才能洗油。實(shí)驗(yàn)證明，經(jīng)過(guò)前期的硅酸凝膠調(diào)剖分子膜劑成功進(jìn)入低滲透層，并產(chǎn)生連續(xù)的洗油膜。從而證明，分子膜復(fù)配硅酸凝膠體系取得了較好的提高采收率效果?？梢栽诘姿F進(jìn)嚴(yán)重、含水率高的井，進(jìn)行此體系增產(chǎn)。