基于核磁共振T2分布的自生氣可膨脹泡沫凍膠調(diào)堵機(jī)制

齊 寧, 陳國彬, 李柏楊, 汪 洋, 梁 沖, 高夢斐, 董長銀, 林遠(yuǎn)平

(1.中國石油大學(xué)石油工程學(xué)院,山東青島 266580; 2.中國石油化工股份有限公司東北油氣分公司,吉林長春 130000;3.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院,河北廊坊 065007; 4.中國石油玉門油田分公司鉆采工程研究院,甘肅酒泉 735019)

基于核磁共振T2分布的自生氣可膨脹泡沫凍膠調(diào)堵機(jī)制

齊 寧1, 陳國彬1, 李柏楊1, 汪 洋2, 梁 沖3, 高夢斐1, 董長銀1, 林遠(yuǎn)平4

(1.中國石油大學(xué)石油工程學(xué)院,山東青島 266580; 2.中國石油化工股份有限公司東北油氣分公司,吉林長春 130000;3.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院,河北廊坊 065007; 4.中國石油玉門油田分公司鉆采工程研究院,甘肅酒泉 735019)

邊底水活躍油藏常采用大劑量多段塞調(diào)堵或打人工隔板抑制底水上升。為解決傳統(tǒng)工藝堵劑用量大、成本高的問題,研制在地層可自發(fā)膨脹的自生氣泡沫凍膠體系,以成膠強(qiáng)度、成膠時(shí)間、成膠體積為評價(jià)指標(biāo),通過正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)選最優(yōu)體系,分析自生氣可膨脹泡沫凍膠性能的影響因素。結(jié)果表明:自生氣泡沫凍膠體系具有體膨倍數(shù)高、封堵性能好的優(yōu)點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)邊底水水侵治理、封堵封竄的目的;在溫度為60 ℃、pH值為6.5～7.4時(shí)體系性能最佳,此時(shí)成膠時(shí)間28 h,成膠強(qiáng)度G級,體膨倍數(shù)超過300%;注入的泡沫凍膠對巖心大孔隙進(jìn)行了有效封堵,減少了巖心的非均質(zhì)性差異,泡沫凍膠具有顯著的體膨調(diào)堵性能;可通過調(diào)節(jié)pH值實(shí)現(xiàn)對自生氣可膨脹泡沫凍膠性能的調(diào)控,以滿足不同儲層堵劑的差異性放置需求。

泡沫凍膠; 自生氣; 體膨型堵劑; 調(diào)堵機(jī)制; 核磁共振

隨著水驅(qū)油田進(jìn)入高含水開發(fā)后期,儲層非均質(zhì)性差異進(jìn)一步加大,油井含水上升速度快,出水嚴(yán)重,造成了大量注入水的無效循環(huán)。為有效控水多采用大劑量多段塞調(diào)堵方式[1]或打人工隔板抑制底水上升。為降低作業(yè)成本,一般采用泡沫凍膠調(diào)堵用劑[2-7],它是在傳統(tǒng)的凍膠基礎(chǔ)上伴注氣體形成的,兼具凍膠的強(qiáng)封堵性及泡沫的賈敏效應(yīng)調(diào)堵功能。Asghari等[8]研制了一種封堵酸蝕蚓孔的泡沫凍膠體系,由高分子聚合物HPAM、Cr3+離子交聯(lián)劑以及兩種表面活性劑(CD 1045和Ultrez 10)反應(yīng)生成,能在成膠的過程中產(chǎn)生穩(wěn)定的泡沫;王冰等[9]研制出一種用于注水井調(diào)剖的凝膠發(fā)泡體系;閆?？〉萚10]采用二次交聯(lián)泡沫凍膠體系用于水平井層內(nèi)堵水,該堵調(diào)液注入地層中經(jīng)過兩次交聯(lián)過程形成泡沫凍膠,能夠防止注入過程中地層水對其造成的稀釋,且能對高滲透層形成封堵,同時(shí)產(chǎn)生氣體被凍膠包覆,形成以凍膠為外相的泡沫凍膠體系,防止油井過早水侵。但是這些泡沫凍膠多是由外加氣源形成[11],施工工藝較為復(fù)雜,調(diào)堵成本偏高。筆者采用水介質(zhì)分散型聚丙烯酰胺乳液作為主劑研制自生氣可膨脹泡沫凍膠調(diào)堵體系,體系中加入膨脹劑與交聯(lián)劑,無須外加氣源[12],以實(shí)現(xiàn)邊底水水侵治理、封堵封竄的多重效果。

1 自生氣可膨脹泡沫凍膠的制備

1.1 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器

實(shí)驗(yàn)試劑:水介質(zhì)分散型聚丙烯酰胺乳液(固含量為45.51%,陰離子型聚丙烯酰胺有效含量為26%,相對分子質(zhì)量為7×106,陰離子含量為14.23%,勝利化工有限責(zé)任公司)、膨脹劑PZ-1(分析純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)、膨脹劑PZ-2(分析純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)、無水亞硫酸鈉(分析純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)、重鉻酸鈉(分析純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)等。

實(shí)驗(yàn)儀器:S-4800冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡(日本日立高新技術(shù)株式會社)、XSP-8CE型生物顯微鏡(上海長方光學(xué)儀器有限公司)、雷磁pH劑(上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司)、BS電子天平(Sartorius科學(xué)儀器有限公司)、數(shù)顯恒溫水浴鍋(金壇市醫(yī)療儀器廠)、電子攪拌器、100 mL比色管、燒杯等。

1.2 評價(jià)指標(biāo)

(1)成膠強(qiáng)度。采用目測代碼法評價(jià)泡沫凍膠的成膠強(qiáng)度,通過倒置試樣瓶,依據(jù)體系的舌長變化評價(jià)體系的成膠強(qiáng)度,強(qiáng)度代碼等級如表1所示。

表1 凍膠強(qiáng)度等級評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

(2)成膠時(shí)間。泡沫凍膠體系達(dá)到代碼強(qiáng)度為F時(shí)所需要的時(shí)間。

(3)成膠體積。自生氣可膨脹泡沫凍膠調(diào)堵體系的一大技術(shù)優(yōu)勢在于體系自發(fā)可膨脹,有一定彈性,處理地層時(shí)用量少,成本低廉。成膠體積定義為體系成膠后體積逐漸膨脹至不再增大時(shí)的體積,即體系成膠后其體積的最大值,表示體系的發(fā)泡能力,成膠體積越大,體系的發(fā)泡能力越強(qiáng)。對于該評價(jià)指標(biāo),以配制基液50 mL為基準(zhǔn),觀察其能夠膨脹到的最大值。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

(1)用乳液配制一定濃度的聚丙烯酰胺水溶液50 mL備用。

(2)將交聯(lián)劑和膨脹劑按比例依次加入聚丙烯酰胺水溶液中,攪拌均勻,使其充分溶解。

(3)將按上述方式配好的溶液倒入100 mL比色管中,置于60 ℃水浴鍋中。

(4)記錄體系的成膠時(shí)間、成膠強(qiáng)度及成膠體積等數(shù)據(jù)。

1.4 正交實(shí)驗(yàn)方案

以水介質(zhì)分散型聚丙烯酰胺乳液為聚合物組分,Na2Cr2O7和Na2SO3作為交聯(lián)劑,膨脹劑由PZ-1和PZ-2組成。以體系的成膠強(qiáng)度、成膠時(shí)間、成膠體積為評價(jià)指標(biāo),設(shè)計(jì)“三因素五水平”正交實(shí)驗(yàn),考查各組分對自生氣可膨脹泡沫凍膠體系性能的影響。正交實(shí)驗(yàn)計(jì)劃表如表2所示。

表2 正交實(shí)驗(yàn)表

2 自生氣可膨脹泡沫凍膠的性能評價(jià)

為對比分析自生氣可膨脹泡沫凍膠性能對各影響因素的敏感性,依實(shí)驗(yàn)方法配制凍膠膠凝液完成后,均置于60 ℃水浴中養(yǎng)護(hù)150 h,觀察體系成膠性能的變化情況。

2.1 聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)對體系性能的影響

采用單因素法,選取0.36% 交聯(lián)劑(Na2Cr2O7+Na2SO3)+0.6 mol/L 膨脹劑(PZ-1+PZ-2)50 mL為基液,在水浴60 ℃條件下,分別調(diào)節(jié)聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6% 進(jìn)行實(shí)驗(yàn),分析聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)對體系性能的影響,圖中成膠強(qiáng)度1～8代表代碼A～H(下同),實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1和圖2。

由圖1和圖2看出,隨著聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,體系成膠強(qiáng)度增大,成膠時(shí)間縮短。體系的成膠體積先增大后趨于水平,當(dāng)聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%時(shí),體系的成膠體積最大,體膨性最優(yōu)。當(dāng)聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.4%以后,體系的成膠體積反而趨于減少,體膨性能變差。這主要是因?yàn)殡S著聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,凍膠膠凝液的交聯(lián)反應(yīng)速度加快,體系成膠時(shí)間縮短,成膠強(qiáng)度增大,限制了生成的氣體在凍膠體中的運(yùn)移與分散,致使體系發(fā)泡能力減弱,體膨性能損失。

圖1 聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)對體系成膠時(shí)間和強(qiáng)度的影響Fig.1 Effect of polymer mass fraction on gel time and gel strength

圖2 聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)對體系成膠體積的影響Fig.2 Effect of polymer mass fraction on gel volume and gel time

2.2 交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對體系性能的影響

采用單因素法,選取0.40% 聚合物+0.6 mol/L 膨脹劑(PZ-1+PZ-2)50 mL為基液,在水浴60 ℃條件下,分別調(diào)節(jié)交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.12%、0.24%、0.36%、0.48%、0.60% 進(jìn)行實(shí)驗(yàn),分析交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對體系性能的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3和圖4。

圖3 交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對體系成膠時(shí)間和強(qiáng)度的影響Fig.3 Effect of cross linking agent mass fraction on gel time and gel strength

圖4 交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對體系成膠體積的影響Fig.4 Effect of crosslinking agent mass fraction on gel volume

由圖3和圖4看出,隨著交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,體系成膠強(qiáng)度增大,成膠時(shí)間縮短。體系的成膠體積先增大后趨于水平,當(dāng)交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.36%時(shí),體系的成膠體積最大,體膨性最優(yōu)。

2.3 膨脹劑濃度對體系性能的影響

采用單因素法,選取0.40% 聚合物+0.36% 交聯(lián)劑(Na2Cr2O7+Na2SO3)50 mL為基液,在水浴60 ℃條件下,分別調(diào)節(jié)膨脹劑濃度為0.2、0.4、0.6、0.8和1.0 mol/L 進(jìn)行實(shí)驗(yàn),分析膨脹劑濃度對體系性能的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖5和圖6。

圖5 膨脹劑濃度對體系成膠時(shí)間和強(qiáng)度的影響Fig.5 Effect of expansive agent concentration on gel time and gel strength

圖6 膨脹劑濃度對體系成膠體積的影響Fig.6 Effect of expansive agent concentration on gel volume

由圖5看出,隨著膨脹劑濃度的增加,體系成膠時(shí)間縮短,成膠強(qiáng)度先增大后減小。這主要是因?yàn)榕蛎泟w系在反應(yīng)產(chǎn)生氣體時(shí)會釋放出大量的熱量,產(chǎn)生的熱量能夠加快多核羥橋絡(luò)離子的形成,從而促進(jìn)了體系的交聯(lián)反應(yīng)。但是,隨著膨脹劑濃度的增加,氣體產(chǎn)生速度加快,生成量也在增加,達(dá)到一定界限(膨脹劑濃度0.6 mol/L)時(shí),產(chǎn)生的大量氣體反而會破壞凍膠體的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),致使體系成膠強(qiáng)度降低。

從圖6看出,隨著膨脹劑濃度的增加,氣體生成量增加,體系的體膨倍數(shù)也會增大,但體膨倍數(shù)增大趨勢逐漸變緩。這主要是由于此時(shí)凍膠體系難以束縛住大量的自生氣體,從而導(dǎo)致氣體大量逃逸脫出,致使泡沫凍膠體膨性能變差,此時(shí)無法充分發(fā)揮其體膨性的作用。另外考慮膨脹劑濃度的增大,也會增加堵劑成本。建議膨脹劑的使用濃度控制在0.6 mol/L以內(nèi)。

2.4 pH值對體系性能的影響

采用單因素法,以篩選出的最優(yōu)體系50 mL為基液,在水浴60 ℃條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。因?yàn)轶w系中交聯(lián)劑組分、膨脹劑組分發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)環(huán)境均要求為非堿性環(huán)境,所以分別調(diào)節(jié)pH值約為4.0、5.1、6.0、7.0、7.4(不加酸)的情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn),分析pH值對體系性能的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖7和圖8。

圖7 pH值對體系成膠時(shí)間和強(qiáng)度的影響Fig.7 Effect of pH on gel time and gel strength

圖8 pH值對體系成膠體積的影響Fig.8 Effect of pH on gel volume

由圖7和圖8看出,隨著pH值的升高,體系成膠強(qiáng)度增大,成膠時(shí)間縮短,體系的成膠體積趨于減小,當(dāng)pH值為4.2時(shí),體系的成膠體積最大,但此時(shí)成膠強(qiáng)度最低,不利于泡沫凍膠的穩(wěn)定存在。這主要是由于酸性條件利于膨脹劑組分間的反應(yīng)。體系pH值越低,膨脹劑反應(yīng)速度就越快,短時(shí)間內(nèi)會產(chǎn)生大量氣體。大量產(chǎn)生的氣體會破壞還未充分交聯(lián)的凍膠體,影響了體系的穩(wěn)定性。

2.5 礦化度對體系性能的影響

采用單因素法,以篩選出的最優(yōu)體系50 mL為基液,在水浴60 ℃條件下,分別調(diào)節(jié)體系礦化度為8.5、15、20、25和30 g/L進(jìn)行實(shí)驗(yàn),分析礦化度對體系性能的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖9和圖10。

圖9 礦化度對體系成膠時(shí)間和強(qiáng)度的影響Fig.9 Effect of salinity on gel time and gel strength

由圖9和圖10看出,隨著礦化度的增加,由于無機(jī)鹽對聚合物在水中解離形成的擴(kuò)散雙電層有壓縮作用,使原本舒展的聚合物分子發(fā)生卷曲,致使聚合物與交聯(lián)劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的幾率降低,導(dǎo)致成膠時(shí)間延長,成膠體積有小幅降低,但成膠強(qiáng)度基本不變,這反映了體系具有優(yōu)良的耐鹽性能。

利用掃描電鏡對體系的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察,可以看到大量的無機(jī)鹽層狀晶體(圖11),這來源于乳液本身以及膨脹劑的反應(yīng)副產(chǎn)物,發(fā)現(xiàn)此時(shí)體系依然可以形成穩(wěn)定的泡沫凍膠,證明了體系具有良好的耐鹽能力。

圖10 礦化度對體系成膠體積的影響Fig.10 Effect of salinity on gel volume

圖11 膨脹劑反應(yīng)產(chǎn)生的大量無機(jī)鹽掃描電鏡照片F(xiàn)ig.11 SEM pictures of large amounts of inorganic salts produced by expansion agents

2.6 溫度對體系性能的影響

采用單因素法,以篩選出的最優(yōu)體系50 mL為基液,分別在水浴30、40、50、60和70 ℃條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖12和圖13。

圖12 溫度對體系成膠時(shí)間和強(qiáng)度的影響Fig.12 Effect of temperature on gel time and strength

圖13 溫度對體系成膠體積的影響Fig.13 Effect of temperature on gel volume

由圖12和圖13可知,隨著溫度的升高,成膠時(shí)間迅速降低,但成膠強(qiáng)度也有所降低。溫度的升高,一方面加劇了分子的熱運(yùn)動,促進(jìn)了絡(luò)合反應(yīng),從而使成膠時(shí)間縮短;另一方面也促進(jìn)了膨脹劑的反應(yīng),加快了氣體產(chǎn)生速度,氣體優(yōu)良的可膨脹性及過快的膨脹速度反而破壞了凍膠體形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),致使體系強(qiáng)度下降。

2.7 泡沫凍膠性能影響因素的灰色關(guān)聯(lián)分析

形成強(qiáng)度高、泡沫穩(wěn)定的自生氣泡沫凍膠的關(guān)鍵在于凍膠成膠過程與氣體產(chǎn)生過程的同步問題,為明確泡沫凍膠性能的調(diào)控因素,采用灰色關(guān)聯(lián)方法分析各因素與體系性能的關(guān)聯(lián)程度。

成膠時(shí)間與各因素的關(guān)聯(lián)程度:pH值>聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)>交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)>溫度>膨脹劑濃度>礦化度。

成膠強(qiáng)度與各因素的關(guān)聯(lián)程度:pH值>交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)>聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)>溫度>膨脹劑濃度>礦化度。

成膠體積與各因素的關(guān)聯(lián)程度:膨脹劑濃度>溫度>交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)>pH值>聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)>礦化度。

綜合考慮各因素與成膠時(shí)間、成膠強(qiáng)度、成膠體積的關(guān)聯(lián)程度,可通過調(diào)節(jié)pH值調(diào)控自生氣可膨脹泡沫凍膠體系性能。

3 泡沫凍膠穩(wěn)定性評價(jià)

泡沫凍膠體系的形成過程伴隨著凍膠的交聯(lián)及氣體的產(chǎn)生,是體系自發(fā)膨脹的過程,使用顯微鏡觀察體系各階段的相界面變化情況。配制篩選出的最優(yōu)體系,置于60 ℃水浴中待其成膠,分別取實(shí)驗(yàn)進(jìn)行18 h(體系開始成膠)、26 h(體系成膠穩(wěn)定)、55 h(體系持續(xù)膨脹)時(shí)的泡沫凍膠進(jìn)行觀察,結(jié)果見圖14。

圖14 自生氣可膨脹泡沫凍膠體系微觀實(shí)驗(yàn)Fig.14 Microscopic experiment of authigenic foam gel plugging system

由圖14看出,自生氣可膨脹泡沫凍膠體系無需外在氣源發(fā)泡,體系即可自發(fā)起泡膨脹,且形成的泡沫均勻、穩(wěn)定,這主要是聚合物及凍膠體的存在增加了液膜強(qiáng)度,強(qiáng)化了泡沫體系。待膨脹劑反應(yīng)完畢,氣體不再產(chǎn)生,體膨停止,最終形成泡沫均勻、體系穩(wěn)定的泡沫凍膠體。

4 體膨調(diào)堵機(jī)制

核磁共振可以表征巖石孔隙結(jié)構(gòu)特征的變化。自生氣泡沫凍膠在巖心中會自發(fā)膨脹,通過測定巖石孔隙中含H流體的弛豫特征,觀察巖心孔隙結(jié)構(gòu)的變化,用于描述泡沫凍膠的體膨性能及體膨過程,為分析體膨調(diào)堵機(jī)制提供依據(jù)。

圖15是巖心注入前后可膨脹泡沫凍膠后核磁共振得到的T2譜圖像。可以看出,原始巖心大孔隙居多、小孔隙偏少。注入泡沫凍膠堵劑,40 ℃下放置20 h,進(jìn)行調(diào)堵后的第一次核磁共振,發(fā)現(xiàn)大孔隙減少(橫坐標(biāo)1 000處),小孔隙增多(橫坐標(biāo)10～100處),這說明注入的泡沫凍膠對大孔隙進(jìn)行了有效封堵,同時(shí)部分大孔隙變成小孔隙。40 ℃下放置30 h后進(jìn)行調(diào)堵后的第二次核磁共振,發(fā)現(xiàn)大孔隙進(jìn)一步減少,這反映出注入的泡沫凍膠在巖心孔隙中具有體膨調(diào)堵作用。將該巖心置于60 ℃下8 h后進(jìn)行第三次核磁共振,也發(fā)現(xiàn)了同樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

調(diào)堵前后的巖心進(jìn)行核磁共振并對中截面成像,得到原始巖心、調(diào)堵后第一次、第二次和第三次的成像圖(圖16)。觀察藍(lán)綠偽彩圖,藍(lán)色表示水,綠色表示堵劑,巖心初始孔隙度大、滲透率高,因此飽和水后整個(gè)截面基本全部呈現(xiàn)藍(lán)色。從入口端注入1/4VP的堵劑20 h后,堵劑逐漸向內(nèi)部膨脹,因此入口端呈現(xiàn)密集的綠色,而巖心內(nèi)部有較大范圍稀疏的綠色,呈現(xiàn)藍(lán)綠相間的圖像。繼續(xù)40 ℃下放置10 h后進(jìn)行核磁共振,發(fā)現(xiàn)入口端變化不大而巖心內(nèi)部綠色范圍減小,說明堵劑向其他方向發(fā)生膨脹。60 ℃下放置8 h后進(jìn)行處理后第三次核磁共振,發(fā)現(xiàn)巖心內(nèi)部綠色范圍進(jìn)一步減小,說明堵劑在繼續(xù)膨脹。

圖15 自生氣可膨脹泡沫凍膠在巖心中膨脹過程的T2分布Fig.15 T2 distribution of authigenic foam gel plugging system during swelling in the core

圖16 自生氣可膨脹泡沫凍膠在巖心中膨脹過程的核磁成像Fig.16 MRI of authigenic foam gel plugging system during swelling in the core

5 結(jié) 論

(1)自生氣可膨脹泡沫凍膠體系最優(yōu)配方為:2%水介質(zhì)分散型聚丙烯酰胺乳液+0.36%交聯(lián)劑+0.6 mol/L膨脹劑。在溫度為60 ℃、pH值為6.5～7.4時(shí)體系性能最佳,此時(shí)成膠時(shí)間28 h,成膠強(qiáng)度G級,體膨倍數(shù)超過300%。

(2)自生氣泡沫凍膠的關(guān)鍵在于凍膠成膠過程與氣體產(chǎn)生過程的同步問題,通過灰色關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)pH值對體系的成膠性能影響最大,可通過調(diào)節(jié)pH值實(shí)現(xiàn)對自生氣可膨脹泡沫凍膠性能的調(diào)控。

(3)聚合物及凍膠體的存在增加了液膜強(qiáng)度,穩(wěn)定了泡沫體系。注入的泡沫凍膠對大孔隙進(jìn)行了有效封堵,減少了巖心的非均質(zhì)性差異,同時(shí)截面成像圖也反映出泡沫凍膠具有顯著的體膨調(diào)堵性能。

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MechanismofprofilecontrolandwatershutoffforauthigenicgasexpandablefoamgelbasedonNMRT2distribution

QI Ning1, CHEN Guobin1, LI Boyang1, WANG Yang2, LIANG Chong3, GAO Mengfei1, DONG Changyin1, LIN Yuanping4

(1.SchoolofPetroleumEngineeringinChinaUniversityofPetroleum,Qingdao266580,China; 2.NortheastOilandGasBranch,SINOPEC,Changchun130000,China; 3.LangfangBranchofResearchInstituteofPetroleumExploration&Development,Langfang065007,China; 4.DrillingandProductionEngineeringResearchInstitute,PetroChinaYumenOilfieldCompany,Jiuquan735019,China)

Large-dose and multi-slug plugging method or filling artificial barrier have been widely used to control water coning in active edge and bottom water reservoirs, which will cause the large consumption of plugging agent and high cost. In order to solve this problem, the authigenic gas foam gel plugging system was developed. By means of orthogonal experiments, the optimal formula was selected using gel strength, gel time, and gel volume as evaluation indexes and the influencing factors were analyzed as well. The results show that the authigenic gas foam gel plugging system has the advantages of high volume expansion and outstanding plugging performance, which can achieve the purpose of controlling water invasion, sealing and channeling. The performance of this system is optimum at the temperature of 60 ℃ and pH of 6.5-7.4. The gel time is 28 hours while the gel strength is G grade, whose volume expansion is more than 300%. The injected foam gel is able to alleviate the core heterogeneity difference by plugging the large holes in core. And the characteristic of the authigenic foam gel can be regulated by changing the value of pH to meet the requirements of placing different plugging agents on different locations.

foam gel; authigenic gas; swellable-plugging agent; mechanism of profile control and water shutoff; nuclear magnetic resonance (NMR)

2017-03-19

“十三五”國家科技重大專項(xiàng)(2017ZX005030005)

齊寧(1980-),男,副教授,博士,碩士生導(dǎo)師,研究方向?yàn)椴捎凸こ?。E-mail:qining@upc.edu.cn。

1673-5005(2017)06-0132-08

10.3969/j.issn.1673-5005.2017.06.016

TE 357.4

A

齊寧,陳國彬,李柏楊,等.基于核磁共振T2分布的自生氣可膨脹泡沫凍膠調(diào)堵機(jī)制[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2017,41(6):132-139.

QI Ning, CHEN Guobin, LI Boyang, et al. Mechanism of profile control and water shutoff for authigenic gas expandable foam gel based on NMRT2distribution[J].Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science),2017,41(6):132-139.

(編輯 劉為清)