雙激發(fā)無機(jī)調(diào)堵劑的研究與評價(jià)

劉俊楠，王 濤

（1.哈爾濱石油學(xué)院石油工程系，黑龍江哈爾濱150027；2.中海油安全技術(shù)服務(wù)有限公司，天津300450)

·石油與鉆掘工程·

雙激發(fā)無機(jī)調(diào)堵劑的研究與評價(jià)

劉俊楠*1，王 濤2

（1.哈爾濱石油學(xué)院石油工程系，黑龍江哈爾濱150027；2.中海油安全技術(shù)服務(wù)有限公司，天津300450)

通過實(shí)驗(yàn)室研究確定了雙激發(fā)無機(jī)調(diào)堵劑的最佳配方：15%礦渣+0.8%激活劑+4%分散劑+ 2.5%緩凝劑。固化時間32h，固化強(qiáng)度大于1.4MPa。調(diào)堵劑初始粘度36 mPa·s，85℃養(yǎng)護(hù)18h粘度小于320mPa·s。對不同滲透率巖芯，調(diào)堵劑的堵水率大于90%。

雙激發(fā)無機(jī)調(diào)堵劑；調(diào)剖堵水；配方優(yōu)選；性能評價(jià)

隨著油田的不斷開采，調(diào)剖堵水技術(shù)在水驅(qū)油藏已成為常規(guī)作業(yè)措施,針對不同的地層特點(diǎn)可選擇相應(yīng)的調(diào)剖劑[1]。聚合物型調(diào)剖劑在水驅(qū)油藏有較高的適應(yīng)性,已得到了廣泛的應(yīng)用,耐高溫蒸汽驅(qū)調(diào)剖劑的研究相對較少,趙金省[2]提出了以含油污泥為主劑的耐高溫調(diào)剖劑,龍華[3]提出了PF樹脂無機(jī)物復(fù)合凝膠耐高溫調(diào)剖劑,超細(xì)水泥堵水工藝蒸汽驅(qū)調(diào)剖劑依然是需要深入研究的技術(shù)難題。本文通過實(shí)驗(yàn)室方法，對一種耐高溫的雙激發(fā)無機(jī)調(diào)堵劑進(jìn)行研究和評價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

實(shí)驗(yàn)材料：主劑高爐礦渣（遼寧鞍山鋼鐵廠，磨細(xì)，過325目篩子）；輔助劑有激活劑、分散劑、緩凝劑等（大慶啟星石油科技有限公司生產(chǎn)）。

實(shí)驗(yàn)儀器：粘度計(jì)、壓力機(jī)、巖芯驅(qū)替裝置等。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

（1）調(diào)堵劑的配制：稱取一定量的分散劑，緩慢加入高速攪拌的水中，使其分散均勻，然后緩慢加入激活劑和緩凝劑，高速攪拌5～10min，最后加入礦渣，高速攪拌制得調(diào)堵劑漿液。

（2）稠化時間測定：將配制好的調(diào)堵劑漿液加入高溫熟化罐中，放入恒溫烘箱中養(yǎng)護(hù)，隔一段時間取出觀察，當(dāng)調(diào)堵劑漿液失去流動性的時間即為稠化時間。

（3）固化強(qiáng)度測定：將配置好的調(diào)堵劑漿液倒入固化模塊中，密封，放入85℃恒溫烘箱中養(yǎng)護(hù)96h，打開模塊取出固結(jié)體，保持兩個端面平整，放在壓力機(jī)上測定固結(jié)體強(qiáng)度。

（4）調(diào)堵劑粘度測定：將配好的調(diào)堵劑分別加入高溫高壓熟化罐中，放入恒溫烘箱中養(yǎng)護(hù)，每隔3h取出一個，利用粘度計(jì)測定調(diào)堵劑粘度。

2 雙激發(fā)無機(jī)調(diào)堵劑配方的確定

通過高爐礦渣及各種添加劑用量對稠化時間和固化時間，固化后強(qiáng)度的影響，優(yōu)選適宜的藥品用量。

2.1 激活劑濃度的優(yōu)選

固定分散劑4%，緩凝劑2%和高爐礦渣11%，改變激活劑加量。將制作的7個試樣裝入高溫高壓熟化罐，并分別放入85℃的烘箱中加熱。觀察各熟化罐中調(diào)堵劑稠化時間和固化時間，并測定固化后強(qiáng)度，如表1所示。

表1 激活劑濃度用量對稠化時間和固化時間、固化強(qiáng)度的影響

2.2 緩凝劑的篩選

固定分散劑4%，高爐礦渣11%，0.8%的激活劑，改變緩凝劑加量。將制作的7個試樣裝入高溫高壓熟化罐，并分別放入85℃的烘箱中加熱，觀察各熟化罐中調(diào)剖劑稠化時間和固化時間,并測定固化后強(qiáng)度，如表2所示。

表2 緩凝劑用量對稠化時間和固化時間、固化強(qiáng)度的影響

2.3 礦渣用量的影響

固定分散劑4%和上述實(shí)驗(yàn)優(yōu)選的激活劑0.4%、緩凝劑2.5%，改變礦渣用量。將制作的5個試樣裝入高溫高壓熟化罐，并分別放入85℃的烘箱中加熱，觀察各樣熟化罐中調(diào)剖劑稠化時間和固化時間，并測定固化強(qiáng)度，如表3所示。

表3 礦渣用量對稠化時間、固化時間和固化強(qiáng)度的影響

通過以上實(shí)驗(yàn)可以看出，調(diào)堵劑的稠化時間、固化時間和固化強(qiáng)度受礦渣和各種輔助劑的加量共同影響。調(diào)堵劑的稠化時間和固化時間與激活劑和礦渣的加量成反比，與緩凝劑的加量成正比。調(diào)堵劑固化強(qiáng)度與激活劑和礦渣的加量成正比，與緩凝劑的加量成反比，最終確定了調(diào)堵劑的最佳配方：15%礦渣+0.8%激活劑+4%分散劑+2.5%緩凝劑。

3 雙激發(fā)無機(jī)調(diào)堵劑性能評價(jià)

3.1 溫度對調(diào)堵劑粘度的影響

將調(diào)堵劑分別放入不同溫度的烘箱中，養(yǎng)護(hù)3h，利用粘度測定儀對雙激發(fā)無機(jī)調(diào)堵劑漿液粘度進(jìn)行測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 溫度對雙激發(fā)無機(jī)調(diào)堵劑漿液粘度影響

3.2 養(yǎng)護(hù)時間對調(diào)堵劑粘度的影響

利用粘度測定儀對不同養(yǎng)護(hù)時間下調(diào)堵劑漿液粘度進(jìn)行測試，實(shí)驗(yàn)溫度為85℃，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 85℃條件下不同養(yǎng)護(hù)時間對雙激發(fā)無機(jī)調(diào)堵劑漿液粘度影響

3.3 調(diào)堵劑對巖芯的封堵率

實(shí)驗(yàn)為直徑2.5cm、長10.0cm的石英砂填砂管,注入5.0PV清水測定原始滲透率,在9.5μm2左右。注入2.0PV調(diào)堵劑,在80℃養(yǎng)護(hù)48 h,再用清水測滲透率,計(jì)算封堵率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 封堵率實(shí)驗(yàn)

4 結(jié)論（1）確定了雙激發(fā)無機(jī)調(diào)堵劑的最佳配方：15%礦渣+0.8%激活劑+4%分散劑+2.5%緩凝劑。初始粘度為36mPa·s，85℃條件下養(yǎng)護(hù)18h后粘度小于320mPa·s。

（2）雙激發(fā)無機(jī)調(diào)堵劑固化時間32h，固化后抗壓強(qiáng)度可達(dá)1.4MPa。對不同滲透率的巖心的堵水率大于90%。

[1] 劉一江,王香增.化學(xué)調(diào)剖堵水技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1999：15-18.

[2]趙金省,李兆敏,孫輝,等.適于蒸汽吞吐井的含油污泥調(diào)剖劑的研制試驗(yàn)[J].石油天然氣學(xué)報(bào),2007,29(2):108-111.

[3]龍華,王浩,趙燕.GH-高溫調(diào)剖劑的研制與應(yīng)用[J].特種油氣藏,2002,9(5):89-90.

The research and evaluation of the double excitation inorganic adjustable plugging agent

LIU Jun-nan1,WANG Tao2
(1.The Oil Engineering Department of Harbin Petroleum Collage, Harbin Heilongjiang 150027,China;2.Safety Technology Service Co.,LTD,CNOOC,Tianjin 300450,China)

The best formula of the double excitation inorganic adjustable plugging agent was determined through laboratory research:15%slag+0.8%activator+4%dispersant+2.5%retarder,with a curing time of 32h,and a curing strength over 1.4Mpa. The initial viscosity of adjustable plugging agent is 36mPa.s,and after curing for eighteen hours in 85 degrees Celsius,viscosity is less than 320mPa.s.For cores with different permeability,the water plugging rate of adjustable plugging agent is more than 90%.

double excitation inorganic adjustable plugging agent；profile modification；formula optimization；rating of merit

TE357

A

1004-5716(2015)10-0011-03

2014-10-13

2014-10-16

劉俊楠（1993-），男（漢族），天津人，哈爾濱石油學(xué)院石油工程系在讀本科，研究方向：石油工程。