一種新型高效調(diào)剖劑的研制及評(píng)價(jià)

李 萍

(大慶油田有限責(zé)任公司 采油工程研究院，黑龍江 大慶163453)

調(diào)剖技術(shù)是穩(wěn)油控水工作的一項(xiàng)重要措施，通過對(duì)高滲透、特高滲透層的封堵，擴(kuò)大了注入流體的波及范圍，防止注入流體的無效或低效循環(huán)，降低了油井含水率，提高了采收率。目前凝膠調(diào)剖劑普遍存在機(jī)械剪切導(dǎo)致成膠粘度大幅降低或不成膠、不成膠以及凝膠可控性差(交聯(lián)劑分離，吸附，與地層成分反應(yīng))等問題，針對(duì)上述問題，筆者通過調(diào)剖劑化學(xué)分析及室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn)，研究出一種具有成膠性能強(qiáng)、穩(wěn)定性好的新型高效調(diào)剖劑，開展了高效調(diào)剖劑機(jī)理及室內(nèi)評(píng)價(jià)研究。

1 高效調(diào)剖劑原理

高效調(diào)剖劑主要由高效金屬交聯(lián)劑、主劑(水解聚丙烯酰胺)、穩(wěn)定劑等組成。高效金屬交聯(lián)劑可將高分子水解聚丙烯酰胺由線性結(jié)構(gòu)被交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，從而形成凝膠體系。目前的堵水調(diào)剖劑體系中，因大量使用各種高分子聚合物，使交聯(lián)劑的選擇及制備也逐漸成為保證體系效果的重要因素之一。不同的交聯(lián)劑具有不同的性質(zhì)，有時(shí)，即使是同一種類型的交聯(lián)劑因制備方式不同，也會(huì)有不同的性質(zhì)。

高效金屬交聯(lián)劑是一種有機(jī)鉻，主要原料包括Na2Cr2O7，NaOH，Na2S2O4，CH3COOH，穩(wěn)定劑等。制備化學(xué)反應(yīng)簡(jiǎn)式為:

制備出的成品為亮綠色澄清液體，加入一定的穩(wěn)定劑可以保證有機(jī)鉻交聯(lián)劑在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定。并與聚合物溶液發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)度不同的凝膠體系。

2 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)條件

高效金屬交聯(lián)劑(以下簡(jiǎn)稱交聯(lián)劑)。攜帶液為清水和油田注入水(礦化度為6778mg/L，鈣、鎂離子含量分別為49.2、6.1mg/L)。聚合物為聚丙烯酰胺，分子量分別為300 萬、500 萬、700 萬、1200 萬、1600萬、1900 萬，水解度均為25%。

實(shí)驗(yàn)用儀器有電熱恒溫箱(規(guī)格型號(hào)為HH－W21－600)，TA 流變儀(規(guī)格型號(hào)為TA2000EX)，電子天平(規(guī)格型號(hào)JA5003)，低速攪拌機(jī)(規(guī)格型號(hào)JJ－1)，巖芯驅(qū)替裝置。實(shí)驗(yàn)用巖心為不同規(guī)格石英砂砸制的人造巖心模型，巖心尺寸4.5cm×4.5cm×30cm，巖心滲透率為0.5～1.2μm2。

2.2 高效調(diào)剖劑的性能評(píng)價(jià)

2.2.1 高效調(diào)剖劑在清水中成膠性能

實(shí)驗(yàn)用清水配制調(diào)剖劑體系，交聯(lián)劑濃度為0.3%，聚合物溶液為不同分子量聚合物配制成的不同濃度溶液，應(yīng)用TA 流變儀分別測(cè)試聚合物溶液粘度、調(diào)剖劑初始粘度以及調(diào)剖劑成膠粘度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1?？梢缘玫?，由于高效調(diào)剖劑成膠性能強(qiáng)，用清水配制的分子量為300 萬以上、濃度為500 mg/L 以上的聚合物溶液就可與交聯(lián)劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成不同強(qiáng)度的凝膠體系。

表1 高效調(diào)剖劑在清水中成膠性能

2.2.2 高效調(diào)剖劑在油田注入水中成膠性能

為了考察高效調(diào)剖劑在油田注入水環(huán)境中的成膠性能，實(shí)驗(yàn)用油田注入水配制調(diào)剖劑體系，應(yīng)用TA流變儀分別測(cè)試調(diào)剖劑初始粘度、調(diào)剖劑成膠粘度以及儲(chǔ)能模量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在水質(zhì)較為復(fù)雜的油田注入水環(huán)境中，分子量為950 萬以上、濃度為500 mg/L 以上的聚合物溶液仍可與交聯(lián)劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成不同強(qiáng)度的凝膠體系。并且聚合物濃度1500mg/L 以上的體系儲(chǔ)能模量大于1.0 Pa。

表2 高效調(diào)剖劑在油田注入水中成膠性能

2.2.3 高效調(diào)剖劑抗剪切性能的實(shí)驗(yàn)

目前凝膠調(diào)剖劑普遍存在機(jī)械剪切導(dǎo)致成膠粘度降低較大或不成膠情況，為了驗(yàn)證高效調(diào)剖劑機(jī)械剪切后，調(diào)剖劑體系成膠性能穩(wěn)定性。室內(nèi)開展了高效調(diào)剖劑未進(jìn)行機(jī)械剪切和進(jìn)行機(jī)械剪切后的成膠對(duì)比實(shí)驗(yàn)，即用低速攪拌機(jī)將配制好的調(diào)剖劑體系以6000 轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進(jìn)行機(jī)械剪切，剪切時(shí)間為3 分鐘，觀察調(diào)剖劑未進(jìn)行機(jī)械剪切和進(jìn)行機(jī)械剪切后的成膠情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可看出，室內(nèi)調(diào)剖劑機(jī)械剪切后，初始粘度降低了40%左右，但調(diào)剖劑的成膠時(shí)間、成膠粘度影響不大。從而進(jìn)一步證明高效調(diào)剖劑抗剪切性能良好。

表3 剪切對(duì)體系性能的影響結(jié)果

2.2.4 高效調(diào)剖劑熱穩(wěn)定性能評(píng)價(jià)

調(diào)剖劑在油層溫度(45℃)條件下保持較好的成膠穩(wěn)定性，是調(diào)剖井長(zhǎng)期有效的保證。為此室內(nèi)開展了高效調(diào)剖劑熱穩(wěn)定性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，既將成膠后的調(diào)剖劑放置在45℃烘箱中，每隔一段時(shí)間測(cè)定調(diào)剖劑的粘度變化情況，觀察調(diào)剖劑長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可看出，高效調(diào)剖劑經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間放置后，成膠粘度變化不大，60 天后粘損率僅為4.3%，120 天后粘損率為8.6%。進(jìn)一步驗(yàn)證了高效調(diào)剖劑具有較好的熱穩(wěn)定性。

表4 高效調(diào)剖劑熱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果

2.2.5 高效調(diào)剖劑巖心驅(qū)替評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

為了進(jìn)一步驗(yàn)證高效調(diào)剖劑巖心的封堵效果，室內(nèi)將高效調(diào)剖劑進(jìn)行巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟:對(duì)石英砂人造巖心模型水驅(qū)—測(cè)水驅(qū)壓力—注1PV 高效調(diào)剖劑—45℃條件下侯凝10 天后—水驅(qū)—測(cè)水驅(qū)突破壓力及穩(wěn)定壓力，并評(píng)價(jià)調(diào)剖劑巖心耐沖刷性。實(shí)驗(yàn)采用的調(diào)剖劑配方為聚合物1500mg/L、2500mg/L，聚交比20∶ 1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，高效調(diào)剖劑對(duì)滲透率為0.9～1.2μm2巖心的封堵率達(dá)99%以上，殘余阻力系數(shù)為950～1450，說明高效調(diào)剖劑對(duì)巖心的封堵效果很好，是較為理想的用于改善水驅(qū)剖面及擴(kuò)大水驅(qū)波及體積的調(diào)剖劑配方。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

高效調(diào)剖劑現(xiàn)場(chǎng)先期試驗(yàn)3 口水井，平均單井注入調(diào)剖劑4200m3，凝膠濃度1000～1500mg/L。措施后平均注入壓力提高4.8MPa，連通14 口油井平均日增油1.3t，平均降含水3.6%，見到較好的增油降水效果。

4 結(jié) 語

(1)室內(nèi)靜態(tài)評(píng)價(jià)表明，高效調(diào)剖劑具有成膠性能強(qiáng)、穩(wěn)定性好、抗剪切性能的特點(diǎn)。

(2)室內(nèi)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說明，高效調(diào)剖劑對(duì)巖心的封堵效果很好，巖心殘余阻力系數(shù)達(dá)為950～1450，是較為理想的用于改善水驅(qū)剖面及擴(kuò)大水驅(qū)波及體積的調(diào)剖劑配方。

(3)探索性現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取得的初步效果，驗(yàn)證了高效調(diào)剖劑現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的可行性，為下一步研究的深入推進(jìn)奠定了良好的基礎(chǔ)。

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