一種高強(qiáng)度凝膠堵劑的研制與應(yīng)用

吳海寧（天津大港油田濱港集團(tuán)博弘石油化工有限公司， 天津 300280）

一種高強(qiáng)度凝膠堵劑的研制與應(yīng)用

吳海寧（天津大港油田濱港集團(tuán)博弘石油化工有限公司， 天津 300280）

聚合物凝膠類堵劑被廣泛應(yīng)用各大油田調(diào)剖堵水作業(yè)，取得了較好的應(yīng)用效果。但因油田的長(zhǎng)期注水開(kāi)發(fā)、沖刷，油水井間形成水流優(yōu)勢(shì)通道、特大孔道，導(dǎo)致油井含水上升甚至水淹，發(fā)生嚴(yán)重的水竄現(xiàn)象。而目前使用的聚合物凝膠類堵劑普遍存在強(qiáng)度偏低，穩(wěn)定性差的問(wèn)題，難于適用存有特大孔道、水竄嚴(yán)重的油藏調(diào)剖作業(yè)。因此，通過(guò)室內(nèi)摸索實(shí)驗(yàn)研究，開(kāi)發(fā)出一種高強(qiáng)度聚合物凝膠堵劑。應(yīng)用大港油田采油三廠官109-1斷塊家45-13井，對(duì)油井家45-15方向的嚴(yán)重水竄問(wèn)題得到有效解決，實(shí)現(xiàn)了水井家45-13的正常注水生產(chǎn)，注水壓力由調(diào)前的日注50m3、壓力14.5MPa，提高到調(diào)后的日注50m3、壓力17Mpa，井組日增油3t。

聚合物凝膠類堵劑；高強(qiáng)度；耐溫；大孔道

我國(guó)從20世紀(jì)50年代開(kāi)始研究和應(yīng)用調(diào)剖堵水技術(shù)，經(jīng)過(guò)近60年的發(fā)展與應(yīng)用，調(diào)剖堵水技術(shù)日趨完善成熟。對(duì)于不同油藏特性和開(kāi)發(fā)階段，油田工程技術(shù)人員開(kāi)發(fā)出1000多種調(diào)堵劑。隨著油田的不斷深入開(kāi)采，長(zhǎng)期水驅(qū)沖刷，導(dǎo)致油藏非均質(zhì)性日趨嚴(yán)重，形成高水洗地帶以及特大孔道，導(dǎo)致水驅(qū)短路，無(wú)效循環(huán)加劇，引起含水快速上升甚至水淹，影響水驅(qū)開(kāi)采效果。而聚合物凝膠類堵劑是應(yīng)用最為廣泛的一種用于調(diào)剖堵水作業(yè)的堵劑，但因聚合物自身結(jié)構(gòu)，聚合物凝膠類堵劑普遍存在強(qiáng)度低、穩(wěn)定性差等缺陷，制約凝膠類堵劑在一些特殊油藏的應(yīng)用?；诖?，對(duì)聚合物與膠聯(lián)劑進(jìn)行研究與分析，通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，得到一種用于封堵高滲透帶、大孔道的高強(qiáng)度凝膠堵劑，現(xiàn)場(chǎng)使用表明，該堵劑具有很好的封堵、封竄作用，取得良好的現(xiàn)場(chǎng)效果。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 堵劑配制

通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)篩選，選擇分子量為1500×104的HTPW-102聚合物，BHJ-103交聯(lián)劑（無(wú)機(jī)鉻交聯(lián)劑、穩(wěn)定控制劑、還原劑多種物質(zhì)組成），大港油田采油三廠官109-1斷塊家五站注入水配制。

1.2 組分濃度和配方優(yōu)化

表1

1.3 成交時(shí)間和強(qiáng)度

用家五站注入水配制膠聯(lián)聚合物，放于80℃恒溫烘箱，觀察交聯(lián)過(guò)程和測(cè)定膠聯(lián)強(qiáng)度。

圖1 成交時(shí)間與強(qiáng)度

結(jié)果表明，堵劑在1h內(nèi)，溶液粘度變化不大，這樣有利堵劑的泵入，堵劑向地層深部運(yùn)移。堵劑5h基本成膠，保障在地層條件成膠，可有效避免堵劑在復(fù)雜地層條件不成膠問(wèn)題。

2 堵劑性能評(píng)價(jià)

2.1 礦化度對(duì)堵劑性能的影響

礦化度對(duì)堵劑成膠時(shí)間和強(qiáng)度都有一定影響。為此，用氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉配制不同礦化度（總硬度1000mg/L）模擬水，配制交聯(lián)聚合物溶液，放80℃恒溫烘箱觀察成膠時(shí)間和強(qiáng)度。

圖2 礦化度對(duì)堵劑性能影響

成膠時(shí)間隨著礦化度的增加而延長(zhǎng)，強(qiáng)度變化不大，稍有增加，是因?yàn)楦邇r(jià)金屬離子對(duì)堵劑有促膠作用，可在高礦化度條件下使用，尤其適用高硬度鹽水。

2.2 溫度對(duì)堵劑性能的影響

溫度是影響凝膠堵劑的一個(gè)重要因素，溫度的高低直接影響堵劑的成膠時(shí)間和強(qiáng)度。為此，用家五站注入水配制膠聯(lián)聚合物溶液，不同溫度下放置24h，觀察聚合物的成膠強(qiáng)度。

圖3 溫度對(duì)堵劑性能影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，堵劑隨著溫度的升高，強(qiáng)度增加。

2.3 穩(wěn)定性

高溫條件下，聚合物凝膠類堵劑易降解、脫水破膠。為觀察堵劑的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，用家五站注入水配制堵劑溶液，放80℃恒溫烘箱觀察其穩(wěn)定性，見(jiàn)圖4。

結(jié)果表明，堵劑在一周，成交強(qiáng)度達(dá)到最大值。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，堵劑強(qiáng)度先增加，存放30d后緩慢降低，存放90d，堵劑未脫水，強(qiáng)度仍高達(dá)34×104MPa?s。

圖4 凝膠穩(wěn)定性

2.4 堵塞性能

為考察堵劑封堵大孔道能力，用松散石英砂模擬填充巖心，考察堵劑的封堵能力。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：①制作模擬巖心。②對(duì)巖心預(yù)處理并測(cè)試水相空白滲透率。③配制堵劑溶液，把配制好的膠聯(lián)聚合物溶液0.5pv擠入通過(guò)模擬巖心，放于80℃恒溫烘箱恒溫24h，④測(cè)試凝膠封堵后的模擬巖心水相滲透率。

表2

堵塞實(shí)驗(yàn)表明，高強(qiáng)度凝膠堵劑對(duì)滲透率為12.58um2、56.42um2的堵塞率分別為95.4%、98.2%，具有非常好的封堵能力。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

家45-13井是大港油田采油三廠官109-1塊的一口注水井，因受益油井家45-15方向存在嚴(yán)重水竄，采用周期注水，因受益油井供液逐漸變差，家45-15、家43-15分別于12年12月、13年3月相繼電泵轉(zhuǎn)抽，但井組穩(wěn)產(chǎn)基礎(chǔ)薄弱。家45-13在12年11月采用體膨顆粒調(diào)剖劑進(jìn)行調(diào)剖處理，施工期間家45-15方向見(jiàn)到顆粒調(diào)剖劑，調(diào)剖未成功。

為能有效封堵家45-15方向高滲透帶，2013年9月20日～9月30日注入高強(qiáng)度凝膠0.455%BHJ-103交聯(lián)劑+0.6%HTPW-102聚合物50m3和0.581%BHJ-103交聯(lián)劑+0.8%HTPW-102聚合物50m3，合計(jì)強(qiáng)凝膠100m3，侯凝72h。調(diào)剖后，實(shí)現(xiàn)家45-13正常注水，注入壓力從調(diào)前日注50m3、壓力14.5MPa，提高到調(diào)后日注50m3、壓力17MPa，對(duì)應(yīng)油井見(jiàn)效明顯，截至2013年11月累計(jì)增油204t，有效封堵了家45-15方向大孔道，抑制住水竄。

[1]崔小琴，夏永勝，梁法書(shū).適用于高溫高鹽大孔道地層堵水劑的室內(nèi)研究.精細(xì)石油化工進(jìn)展，2005,(6),8.

[2]張桂意，高國(guó)強(qiáng)，柴德民,等.預(yù)膠聯(lián)水膨體調(diào)剖劑的室內(nèi)評(píng)價(jià)與應(yīng)用.精細(xì)石油化工進(jìn)展，2003.4（4）：4～7.

[3]李宜坤，賈和，蔡磊.國(guó)內(nèi)堵水調(diào)剖的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).鉆采工藝，2006,(29)5.

吳海寧(1980-)，本科學(xué)士，山東省平度人，化工助理工程師，從事三次采油用聚丙烯酰胺、調(diào)驅(qū)調(diào)堵類產(chǎn)品的研發(fā)。