稠油油藏化學(xué)封竄劑的優(yōu)選研究

于浩洋，孫啟冀，郭思汗

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稠油油藏化學(xué)封竄劑的優(yōu)選研究

于浩洋1，孫啟冀1，郭思汗2

（1. 東北石油大學(xué) 石油工程學(xué)院， 黑龍江 大慶 163318； 2. 大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠第三油礦， 黑龍江 大慶 163000）

目前，遼河油田歡127區(qū)已經(jīng)處于高含水、高采出程度、低產(chǎn)、低壓的開發(fā)階段，繼續(xù)進行注氣開采時，汽竄現(xiàn)象成為極為普遍且亟待解決的問題。但由于油井受注汽不同步和地面條件限制等因素的影響，化學(xué)封竄技術(shù)成為解決汽竄問題的主要辦法。化學(xué)封竄劑能夠封堵高滲透區(qū)域，讓注入流體轉(zhuǎn)向注入中低滲透層，從而提高油藏動用程度。為此，針對化學(xué)封竄劑的性能及應(yīng)用進行研究，通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)與室內(nèi)實驗的結(jié)合，優(yōu)選化學(xué)封竄劑并提高其耐溫性及抗鹽性，最終對封堵性能進行相關(guān)計算及評價。以上研究對于化學(xué)封竄劑的優(yōu)選，進一步提高油田采收率具有一定的指導(dǎo)意義和參考價值。

遼河油田；吞吐；汽竄；封竄劑

遼河油田歡127區(qū)塊孔隙度較大且分布不均勻，非均質(zhì)性較強，在多個蒸汽吞吐周期后，生產(chǎn)井中有81口油井發(fā)生過汽竄，占總井數(shù)的47.4％，井間汽竄嚴重，加劇熱能損失，導(dǎo)致注汽井生產(chǎn)效果降低，并嚴重影響油層的動用程度。為改善歡127塊稠油井蒸汽吞吐中后期的吞吐效果提高采收率，基于目前油藏及井身結(jié)構(gòu)特點，本文針對化學(xué)封竄劑進行了一系列室內(nèi)實驗研究，旨在篩選出最優(yōu)的化學(xué)封竄劑類型，對其耐溫性及耐鹽性進行具體分析并給出優(yōu)化措施。

1 化學(xué)封竄劑的比較及選擇

目前現(xiàn)場應(yīng)用的封竄劑主要有固相顆粒型、凝膠型和泡沫型等三大類[1]，每種類型的封竄劑都有各自的優(yōu)缺點，固相顆粒型調(diào)剖封竄劑優(yōu)點為封堵強度高、耐溫性好。缺點為可泵性較差，不易通過機械防砂篩管；凝膠類調(diào)剖體系主劑選擇為部分水解聚丙烯酰胺（HPAM），同時以Cr3+、Al3+苯酚及間苯二酚等為交聯(lián)劑，若油層鹽水礦化度相對較高且溫度較高時，凝膠類調(diào)剖體系穩(wěn)定性由于聚合物的鹽降解、金屬離子降解和熱降解變得非常差，無法達到封竄的要求；泡沫型堵劑封堵汽竄的機理是泡沫能夠使蒸汽的粘度大幅增加，并且使蒸汽的流度降低，從而使后注蒸汽轉(zhuǎn)向至中低滲透層，改善了吸汽剖面的同時提高了蒸汽的波及系數(shù)，最終達到提高采收率的效果，但泡沫型封竄劑存在穩(wěn)定性差等問題。

通過現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果分析研究認為，凝膠調(diào)剖劑好于氣體泡沫劑好于固相調(diào)剖劑，具體結(jié)果如表1所示。

表1 不同藥劑調(diào)剖效果對比表

針對上述情況，結(jié)合歡127塊油藏及井身結(jié)構(gòu)特點，為提高化學(xué)封竄劑封堵效果，延長有效期，優(yōu)選應(yīng)用了熱敏可逆水溶性凝膠為化學(xué)封竄劑。

2 化學(xué)封竄劑性能的室內(nèi)實驗及分析

2.1 纖維素醚的優(yōu)選

熱敏可逆水溶性凝膠是一種高分子聚合物，由纖維素醚-尿素及添加劑等一系列化學(xué)藥劑組成的水溶液，它本身具有獨特的熱可逆性[2,3]。試驗中將相對分子量質(zhì)量不同的甲基纖維素（MC）、羥丙基甲基纖維素（HPMC）、羥乙基甲基纖維素（HEMC）和羥丁基甲基纖維素（HBMC）分別配成質(zhì)量分數(shù)為2.0%的水溶液，分別取溶液50 mL放入比色管中，蓋上塞子，將體系放入90 ℃熱水浴中，恒溫0.5 h，用吸管將凝膠上層自由水取出，測定其質(zhì)量w，利用公式（1）計算析水量。結(jié)果見曲線圖1。

圖1 纖維素凝膠析水量與相對分子質(zhì)量關(guān)系曲線

由圖1可以看出，幾種溶液在相對分子量相同時，羥丙基甲基纖維素（HPMC）凝膠后析水量最少，根據(jù)凝膠時析水量最低原則，熱敏纖維素醚應(yīng)當優(yōu)先選取HPMC。

2.2 凝膠耐溫性的提高

為了提高熱敏可逆水溶性凝膠的耐溫性，實驗中配制質(zhì)量分數(shù)為3.0%的熱敏（可逆）水溶性凝膠水溶液1 000 mL，取高壓鋼瓶兩個，分別裝入上述溶液100 mL，標記為樣品1；再取上述溶液500 mL并添加質(zhì)量分數(shù)為5%的無機鹽類添加劑，標記為溶液b；取2個高壓鋼瓶，分別裝入b溶液100 mL，標記為樣品2；分別在250 ℃及300 ℃的條件下恒溫加熱樣品1和樣品2，24 h后冷卻至室溫，進行成膠實驗，實驗結(jié)果如表2所示。

表2 熱敏可逆凝膠耐溫性評價

由表2可知，熱敏可逆水溶性凝膠溶液加入β后，熱敏可逆水溶性凝膠溶液可以與無機鹽類中的硝酸根結(jié)合，增強凝膠的熱穩(wěn)定性隨著HPMC與硝酸根的結(jié)合而增強，凝膠耐溫性能隨熱穩(wěn)定性的增強而提高，實驗測得加入無機鹽類添加劑后凝膠的耐溫性可高達300 ℃。

2.3 凝膠抗鹽性的提高

地層水的礦化度對熱敏可逆水溶性凝膠HPMC的凝膠強度影響很大[4,5]，實驗過程中，選取不同礦化度的水分別配成質(zhì)量分數(shù)為3%的熱敏可逆水溶性凝膠HPMC水溶液，同時向HPMC溶液中加入相同質(zhì)量的添加劑B，表3分別給出了礦化度不相同時，熱敏可逆水溶性凝膠HPMC凝膠在加入添加劑B和未加入添加劑B時的凝膠強度。

表3 礦化度對HPMC凝膠強度的影響

分析表3結(jié)果可知，凝膠的強度隨礦化度的增加而逐漸變小，熱敏可逆水溶性凝膠HPMC未加添加劑時，凝膠在10 g/L以內(nèi)狀態(tài)下，強度隨礦化度的增加緩慢減??；當?shù)V化度超高于此限定值后，凝膠強度隨礦化度的增加而急劇變小。添加劑B加入熱敏可逆水溶性凝膠HPMC水溶液中后，凝膠耐礦化度程度可以得到顯著的提高，此時，凝膠強度的迅速下降的限定值由未加入添加劑的10 g/L變化為100 g/L。

2.4 封堵性能的評價

利用DT-01型調(diào)剖堵水高溫高壓模擬裝置，采用單管模型和平行填砂管模型評價熱敏凝膠的封堵性能，實驗示意圖分別如圖所示。

圖2 單管模型示意圖

1-平流泵，2-六通閥，3-中間容器，4、5-藥劑罐，6-精密壓力表，7-填砂管，8-量筒

具體測試流程如下：（1）飽和填砂管時使用地層水，滲透率w0是在填砂管堵水前地層溫度下的測定值；

（2）然后用將平流泵的流量設(shè)定為1 mL·min-1，此種情況下注入填砂管1.0 Vp的預(yù)凝膠液，填砂管的堵后水測滲透率在升溫至凝膠溫度以上（90 ℃）下恒溫3h后測定w1；

（3）利用公式（2）計算封堵率。

式中：—堵水率，%；

w0—堵前滲透率，μm2；

w1—堵后滲透率，μm2。

綜上所示，高校大學(xué)生自我效能感與志愿、基層服務(wù)動機呈相關(guān)性。自我效能感越高越能激發(fā)高校大學(xué)生的志愿和基層服務(wù)動機，進而將志愿和基層行為付諸實際行動，在個人自信心、榮譽感、自豪感在志愿和基層活動中可獲得滿足，這種被滿足感能夠激發(fā)和提升了自我效能感，進而產(chǎn)生積極正面的引導(dǎo)和良心循環(huán)。自我效能感與志愿、基層動機之間起到相互促進的作用，因而引導(dǎo)高校大學(xué)生進行志愿與基層服務(wù)時，可以從滿足其自信能力、榮譽感等方面入手，從而提高其參與志愿和基層服務(wù)的積極性。

表4 熱敏可逆凝膠的封堵性能

試驗結(jié)果見表4。結(jié)果表明：封堵率可以達到91.2%，封堵強度可以達到10.6 MPa/m，此實驗結(jié)果能夠滿足現(xiàn)場要求，可以在現(xiàn)場進行試驗。

3 結(jié) 論

（1）經(jīng)過理論分析與實驗研究可在該區(qū)塊使用熱敏可逆水溶性凝膠作為化學(xué)封竄劑，利用此封竄劑在高溫狀態(tài)下，溶液變?yōu)槟z，冷卻時凝膠液化這一熱敏性，將其注入到地層沖洗過的地層高滲透地帶，在催化劑和地層溫場的雙重作用下，凝膠在高滲帶變成凝膠屏。從而達到封堵汽竄通道，擴大蒸汽波及范圍的同時提高采收率。

（2）優(yōu)選出了適合歡127塊油藏特點的一種高分子聚合物熱敏可逆水溶性凝膠化學(xué)封竄劑，是由纖維素醚-尿素及添加劑等一系列化學(xué)藥劑組成的水溶液，它本身具有獨特的熱敏可逆性，在高溫低溫狀態(tài)下，該封竄劑可以由凝膠可逆轉(zhuǎn)化為溶液。耐溫可達300 ℃，封堵率達91.2%，解決了常規(guī)封竄劑強度低，固相顆型堵劑可泵性差、無法通過防砂篩管的難題。

［1］ 蔣賢儒，張國榮，智衛(wèi)東，耿魯營，李振綱，潘赳奔．封堵封竄技術(shù)在孤東油田的應(yīng)用[J]．江漢石油學(xué)院學(xué)報，2001(3)：49-51．

［2］ 趙賁．熱敏可逆水基凝膠調(diào)剖封竄劑及其先導(dǎo)性現(xiàn)場試驗[J]．油田化學(xué)，2008(3)：214-217.

［3］ 楊立軍，喜恒坤．熱敏可逆凝膠調(diào)剖劑的研制與應(yīng)用[J]．大慶石油學(xué)院學(xué)報，2011(3)：55-59．

［4］ 胡紹彬，王鵬，王哲，陳長亮，張成君．耐溫抗鹽凝膠調(diào)剖劑研究進展[J]．當代化工，2015(2)：263-267.

［5］ 白寶君，李宇鄉(xiāng)，高玉軍．區(qū)塊整體調(diào)剖調(diào)剖劑用量優(yōu)化技術(shù)研究[J]．斷塊油氣田，1999(6)：33-35．

Optimal Selection of Chemical Plugging Agents in Heavy Oil Reservoirs

YU Hao-yang1，SUN Qi-ji1，GUO Si-han2

（1. Petroleum Engineering institution in Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318，China；2. The third oil production plant in Daqing Oilfield Limited Corporation, Heilongjiang Daqing 163000，China）

At present, Huan 127 district of Liaohe oilfield is in high water cut, high recovery degree, low yield and low pressure development phase. During continued production of gas injection, the steam channeling phenomenon becomes extremely common and serious. Because of asynchronous steam injection and ground conditions, the chemical sealing technology becomes the main way to solve the problem of steam channeling. The chemical sealing agent is able to block the high permeability zone to make injecting fluid enter to low permeable formation, which improves reservoir producing extent. In this paper, performance and application of the chemical channeling sealing agent were studied. Based on on-site data and experiment data, the channeling sealing agent was optimized, and its temperature tolerance and salt resistance were improved. Finally, the sealing effect was calculated and evaluated.

Liaohe oilfield; huff and puff; steam channeling; channeling sealing agent

TE 39

A

1671-0460（2016）06-1250-03

2016-05-12

于浩洋（1991-），男，黑龍江大慶人，東北石油大學(xué)在讀研究生，研究方向：復(fù)雜流體計算與模擬。E-mail：849323302@qq.com。