性能可控油藏深部調(diào)驅(qū)劑的制備與評(píng)價(jià)

謝興華，張志磊

(勝利油田石油開發(fā)中心，山東東營 257000)

目前，勝坨油田高溫高鹽砂巖油藏經(jīng)過長期的注入開發(fā)，已經(jīng)進(jìn)入高含水和高采出程度階段。注入水沿大孔道低效循環(huán)，使儲(chǔ)層中其他部位波及效率較低，嚴(yán)重影響了驅(qū)油效率［1］。因此，必須對(duì)油藏大孔道進(jìn)行有效的深部調(diào)驅(qū)才能進(jìn)一步提高水驅(qū)采收率。目前，油田常用的深部調(diào)驅(qū)劑主要有無機(jī)水泥類調(diào)驅(qū)劑［2］、樹脂類調(diào)驅(qū)劑［3］、泡沫類調(diào)驅(qū)劑［4］、凝膠類調(diào)驅(qū)劑［5－7］、凍膠類調(diào)驅(qū)劑［8－9］等。其中凍膠類調(diào)驅(qū)劑應(yīng)用最廣泛，主要有無機(jī)交聯(lián)凍膠體系和有機(jī)交聯(lián)凍膠體系。在勝坨油藏溫度為83℃的條件下，無機(jī)交聯(lián)凍膠體系成膠速度過快，但性能不穩(wěn)定;而有機(jī)交聯(lián)凍膠體系成膠速度又過慢，因此就需要找到一種成膠速度適中且性能可控的深部調(diào)驅(qū)體系。本文制備了一種新型復(fù)合交聯(lián)體系，優(yōu)化了體系配方，分析了影響體系性能的因素，并考察了體系在非均質(zhì)條件下的調(diào)驅(qū)效果，為勝坨油田高溫高鹽油藏提供了一種性能可控的深部調(diào)驅(qū)體系。

1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1 試劑及設(shè)備

交聯(lián)主劑為HJ(北京恒聚公司生產(chǎn)，相對(duì)分子質(zhì)量2000×104);交聯(lián)劑為復(fù)合交聯(lián)劑FJ(自制);無機(jī)交聯(lián)劑和有機(jī)交聯(lián)劑;現(xiàn)場注入污水，礦化度為22000mg/L;MCR301安東帕流變儀;驅(qū)油物理模擬試驗(yàn)裝置;烘箱。

1.2 試驗(yàn)條件及評(píng)價(jià)方法

(1)深部調(diào)驅(qū)體系的制備:將交聯(lián)主劑配制成濃度為5000mg/L的聚合物溶液母液，用現(xiàn)場污水稀釋成不同濃度的溶液，加入交聯(lián)劑，放入83℃烘箱成膠待測。

(2)深部調(diào)驅(qū)體系的性能測試:使用安東帕流變儀測定成膠后的深部調(diào)驅(qū)體系的黏度，測試溫度為83℃。

(3)深部調(diào)驅(qū)體系封堵性能評(píng)價(jià):使用單管均質(zhì)模型和雙管非均質(zhì)模型對(duì)深部調(diào)驅(qū)體系的封堵性進(jìn)行評(píng)價(jià)。首先對(duì)模型進(jìn)行水驅(qū)，然后注入一定段塞的深部調(diào)驅(qū)體系，把巖心模型放入83℃烘箱中使體系成膠，最后進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)，考察體系的突破壓力。

2 結(jié)果與討論

2.1 交聯(lián)劑對(duì)成膠速度的影響

向交聯(lián)主劑溶液中分別加入無機(jī)交聯(lián)劑、有機(jī)交聯(lián)劑和復(fù)合交聯(lián)劑，將這3種調(diào)驅(qū)體系放入83℃烘箱中，考察成膠速度及成膠強(qiáng)度。

由圖1可以看出，無機(jī)交聯(lián)體系成膠速度最快，雖然初始黏度較高，但隨著時(shí)間的延長，黏度迅速下降，性能很不穩(wěn)定。有機(jī)交聯(lián)體系成膠時(shí)間較長，且成膠強(qiáng)度較低。而復(fù)合交聯(lián)體系成膠時(shí)間適中，成膠強(qiáng)度最高。隨著時(shí)間的延長，其黏度雖也有一定幅度的下降，但下降幅度不大(成膠15天后)，遠(yuǎn)高于無機(jī)交聯(lián)體系和有機(jī)交聯(lián)體系。因此，復(fù)合交聯(lián)體系在提高成膠強(qiáng)度的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了成膠時(shí)間的可控。

圖1 交聯(lián)劑對(duì)成膠速度的影響圖Fig.1 Effect of cross linker on gelling velocity

2.2 交聯(lián)劑對(duì)成膠強(qiáng)度的影響

向不同濃度的交聯(lián)主劑溶液中加入不同濃度的復(fù)合交聯(lián)劑FJ，然后放入83℃烘箱中，考察交聯(lián)主劑及復(fù)合交聯(lián)劑FJ的濃度對(duì)成膠強(qiáng)度的影響。

由圖2可以看出，隨著加入的交聯(lián)主劑和復(fù)合交聯(lián)劑FJ濃度的增加，最終的成膠強(qiáng)度也在不斷增加，且隨著時(shí)間的延長，都具有較好的成膠穩(wěn)定性。因此，通過控制交聯(lián)主劑和復(fù)合交聯(lián)劑FJ的濃度可以實(shí)現(xiàn)凝膠強(qiáng)度的可控。

圖2 交聯(lián)劑對(duì)成膠強(qiáng)度的影響圖Fig.2 Influence of cross linker on gelling strength

2.3 性能可控的深部調(diào)驅(qū)體系性能影響因素研究

通過對(duì)不同成膠溫度和配制污水對(duì)調(diào)驅(qū)體系黏度的影響研究，考察溫度和配制污水對(duì)體系成膠性能的影響。

2.3.1 溫度對(duì)體系成膠性能的影響

由圖3可以看出，當(dāng)成膠溫度低于85℃時(shí)，體系的成膠速度較慢，72小時(shí)內(nèi)體系的黏度增長緩慢;當(dāng)成膠溫度為85℃時(shí)，在48小時(shí)內(nèi)體系可以完全成膠，且具有較高的成膠強(qiáng)度。

圖3 溫度對(duì)成膠性能的影響圖Fig.3 Effect of temperature on gelling performance

2.3.2 配制污水對(duì)體系成膠性能的影響

分別用清水、曝氧污水和密閉污水配制交聯(lián)主劑母液，用曝氧污水和密閉污水分別稀釋母液。將復(fù)合交聯(lián)劑FJ加入稀釋后的交聯(lián)主劑溶液中，在83℃條件下，考察曝氧污水和密閉污水隨著成膠時(shí)間的延長對(duì)體系成膠強(qiáng)度和穩(wěn)定性的影響。

由表1可以看出，無論是用密閉污水配制母液還是稀釋母液，在老化30天后，體系都出現(xiàn)了嚴(yán)重的破膠脫水現(xiàn)象 (圖4a)，而用曝氧污水配制和稀釋的母液老化30天后，體系的性能穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)破膠脫水現(xiàn)象 (圖4b)。因此，若要使體系具有良好的成膠穩(wěn)定性，必須用曝氧污水配制和稀釋母液。

表1 配制污水對(duì)體系成膠及老化穩(wěn)定性能的影響表Table 1 Influence of sewage on gel forming and aging stability performance單位:mPa·s

2.4 深部調(diào)驅(qū)體系調(diào)驅(qū)效果研究

2.4.1 單管均質(zhì)模型調(diào)驅(qū)效果研究

單管填砂模型的滲透率為3000mD，在實(shí)驗(yàn)溫度為83℃的條件下，考察注入不同濃度的調(diào)驅(qū)體系后體系的封堵效率 (圖5)。

圖4 老化30天后的密閉污水 (a)和曝氧污水 (b)圖Fig.4 Airtight(a)and aeration sewage after 30 days’aging

圖5 不同注入濃度調(diào)驅(qū)體系注入倍數(shù)與壓力的關(guān)系圖Fig.5 Correlation between injection volume and pressure with different concentration displacement system

由表2可以看出，隨著注入體系濃度的增加，突破壓力逐漸增大，同時(shí)體系的封堵效率逐漸增加。注入結(jié)束后，不同濃度體系的封堵效率都在99.5%以上，具有良好的封堵性能。

表2 不同注入濃度的封堵效率結(jié)果表Table 2 Plugging efficiency with different injection concentration

2.4.2 雙管非均質(zhì)模型調(diào)驅(qū)效果研究

非均質(zhì)填砂模型中雙管的滲透率比為5∶1，注入濃度為0.3%×0.15%的調(diào)驅(qū)體系，放入83℃烘箱成膠后，考察雙管的分流量曲線。

由圖6可以看出，在水驅(qū)階段，由于滲透率較大，因此高滲透管的分流量遠(yuǎn)大于低滲透管。在注入調(diào)驅(qū)體系之后，雙管的分流量有一定程度的改善，但高滲透管的分流量仍大于低滲透管。體系成膠后，再進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)，可以看出液流發(fā)生完全反轉(zhuǎn)，產(chǎn)出液只從低滲透管流出，高滲透管完全被封死。因此，在雙管非均質(zhì)模型條件下，這種調(diào)驅(qū)體系對(duì)于高滲透率的水流通道具有良好的封堵性能。

圖6 調(diào)驅(qū)體系在雙管非均質(zhì)模型條件下的分流量曲線圖Fig.6 Flow curves of the flooding system with dual heterogeneous model

2.4.3 雙管非均質(zhì)模型驅(qū)油效果研究

雙管的滲透率比為5∶1。首先將模型飽和油，水驅(qū)之后再注入不同濃度的深部調(diào)驅(qū)體系，考察調(diào)驅(qū)體系的驅(qū)油效果。

由表3可知，隨著體系注入濃度的增加，采收率的提高幅度不斷增大。從高、低滲透管提高采收率的幅度來看，高滲透管隨注入濃度的增大，提高采收率的幅度差別不大;而低滲透管隨著體系注入濃度的增加，提高采收率的幅度有明顯增加，這表明深部調(diào)驅(qū)體系具有良好的封堵高滲透管的效果。

表3 在雙管非均質(zhì)模型條件下調(diào)驅(qū)體系的驅(qū)油效果表Table 3 Displacement efficiency of flooding system with dual heterogeneous model

3 結(jié)束語

(1)復(fù)合交聯(lián)劑FJ與交聯(lián)主劑組成了適合勝坨油藏條件的新型深部調(diào)驅(qū)體系，該體系具有成膠速度和成膠強(qiáng)度可控的優(yōu)點(diǎn)。

(2)隨溫度升高，體系成膠速度變快。在勝坨油藏條件下，具有合適的成膠速度和成膠強(qiáng)度。用密閉污水配制或稀釋的母液具有較好的穩(wěn)定性。

(3)調(diào)驅(qū)體系對(duì)單管均質(zhì)模型的封堵率在99.5%以上。在雙管非均質(zhì)模型中，調(diào)驅(qū)體系對(duì)高滲透管具有良好的封堵作用。驅(qū)油實(shí)驗(yàn)表明，水驅(qū)后注入新型調(diào)驅(qū)體系能大幅度提高原油采收率。

［1］趙冀，蒲萬芬，李科星，等.一種大孔道超強(qiáng)堵劑的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究 ［J］.鉆采工藝，2008，31(5):269－272.

［2］張學(xué)鋒，祝明華，楊順貴.砂巖油藏高含水期封堵大孔道工藝技術(shù)研究及應(yīng)用 ［J］.石油鉆采工藝，1999，21(5):87－90.

［3］王雷，趙立強(qiáng)，劉平禮，等.耐酸高強(qiáng)度改性樹脂堵劑的室內(nèi)評(píng)價(jià) ［J］.地質(zhì)科技情報(bào)，2005，24(2):109－112.

［4］王佩華.泡沫堵水調(diào)剖技術(shù)綜述 ［J］.鉆采工藝，2000，23(2):60－61.

［5］趙娟，戴彩麗，汪廬山，等.水玻璃無機(jī)堵劑研究［J］.油田化學(xué)，2009，26(3):269－272.

［6］王業(yè)飛，曲萍萍，劉巍，等.耐溫耐鹽無機(jī)調(diào)剖劑的室內(nèi)研究 ［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2007，26(5):117－120.

［7］路群祥，劉志勤，賈麗云，等.延遲硅酸凝膠堵劑研究 ［J］.油田化學(xué)，2004，21(1):117－120.

［8］王正良，周玲革.JST耐溫抗鹽聚合物凍膠體系的研究 ［J］.油田化學(xué)，2003，20(3):117－120.

［9］戴彩麗，張貴才，趙福麟.影響醛凍膠成凍因素的研究 ［J］.油田化學(xué)，2001，18(1):24－26.