高溫改性萘酚凝膠流道調(diào)整體系的構(gòu)建

何龍 武俊文 劉廣燕

摘 ? ? ?要：基于一步法構(gòu)建了一種新型AM/AMPS類耐高溫抗高鹽萘酚凝膠流道調(diào)整體系，交聯(lián)劑為雙羥基萘，有別于傳統(tǒng)的苯酚類交聯(lián)劑。該體系于140 ℃下處理1 d，以目測(cè)代碼法表征成膠強(qiáng)度達(dá)到H;高溫高鹽（140 ℃，22×104 mg/L）處理150 d之后，體系出現(xiàn)一定的脫水現(xiàn)象，但脫水率僅為4.6%。相比普通苯酚類交聯(lián)體系，該體系具有超優(yōu)良的耐溫抗鹽性。基于巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)對(duì)體系封堵性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，堵水率為99.82%，堵油率為4.55%，可見(jiàn)體系具有優(yōu)良的油水選擇性。采用微觀可視化模型進(jìn)行封堵機(jī)理研究，結(jié)果表明：體系會(huì)優(yōu)先封堵優(yōu)勢(shì)通道，達(dá)到液流轉(zhuǎn)向的目的，同時(shí)液流在優(yōu)勢(shì)通道中遇到流道調(diào)整體系的阻礙作用，會(huì)對(duì)堵劑條帶形成一定的擠壓，使得堵劑條帶緩慢前移，從而進(jìn)一步提高原油采收率。

關(guān) ?鍵 ?詞：萘酚凝膠;耐溫抗鹽;油水選擇性;流道調(diào)整;微觀可視化

中圖分類號(hào)：TE357 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? 文章編號(hào)： 1671-0460（2020）05-0777-06

Abstract： Using bishydroxynaphthalene as crosslinking agent， a novel AM/AMPS high temperature and high salt-resistant naphthol gel flow path adjustment system was synthesized by one-step method. The experimental results showed that the gel strength reached H level by visual code method after the optimal system was treated at 140 ℃ for 1 day. After 150 days of high temperature and high salinity treatment （140 ℃， 22×104 mg/L），the system had certain dehydration phenomenon， but the dehydration rate was only 4.6%. Compared with the common phenol cross-linking system， the system had excellent temperature and salt resistance. The plugging performance was evaluated based on the core flow experiment. The water shutoff rate was 99.82% and the oil blocking rate was 4.55%. The system showed excellent oil-water selectivity. Based on the microscopic visualization model， the plugging mechanism was studied. The results showed that the system preferentially blocked the dominant channel， achieving the purpose of liquid flow steering. At the same time， when the liquid flow encountered the obstruction of the flow channel adjustment system in the dominant channel， a certain pressing action was formed for the blocking agent strip， so that the strip of the plugging agent moved forward slowly， thereby further enhancing the oil recovery.

Key words： Naphthol gel; Temperature and salt resistance; Oil-water selectivity; Flow path adjustment; Microscopic visualization

塔河油田儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非均質(zhì)性嚴(yán)重，油水流動(dòng)規(guī)律復(fù)雜，注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中含水上升很快，水驅(qū)采收率比較低;原油物性差，地層原油黏度大;油層溫度高（>125 ℃），地層水的礦化度高（19～23×104 mg/L），其中裂縫型油藏堵水難度最大，堵水措施有效率偏低，需進(jìn)一步完善控堵水技術(shù)，來(lái)有效解決塔河裂縫型油藏油井高含水難題，為“十三五”期間塔河油田裂縫型油藏的高效開(kāi)發(fā)以及進(jìn)一步提高采收率提供技術(shù)支撐[1-5]。本文針對(duì)塔河油田上述技術(shù)問(wèn)題，構(gòu)建了一種新型耐高溫抗高鹽的流道調(diào)整體系，以便為油田現(xiàn)場(chǎng)提供一定的理論指導(dǎo)。

1 ?實(shí)驗(yàn)部分

1.1 ?實(shí)驗(yàn)材料

1，5-二羥基萘（南通家凱化工有限公司，含量≥99%，化學(xué)純）;對(duì)苯二酚（鄭州生?；ぎa(chǎn)品有限公司，含量≥99.5%，化學(xué)純）;乙二醇丁醚（濟(jì)南世紀(jì)通達(dá)化工有限公司，含量≥99.5%，化學(xué)純）;硫脲（天津金匯太亞化學(xué)試劑有限公司，含量≥99.5%，化學(xué)純）;甲醛（荊州市靖發(fā)化工有限公司，工業(yè)級(jí)）;聚丙烯纖維（常州筑威建筑材料有限公司）;AM/AMPS聚合物（山東寶莫生物化工股份有限公司，工業(yè)級(jí)）;NaOH（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，分析純）;模擬地層水離子組成如表1所示。

2.3 ?流道調(diào)整體系的成膠時(shí)間

圖7為高溫140 ℃處理下流道調(diào)整體系的黏度隨時(shí)間的變化（所用水為模擬地層水），由圖7可以看出，萘酚凝膠流道調(diào)整體系初始成膠時(shí)間為6 h，初始黏度為95 mPa·s，最終成膠時(shí)間為20 h，20 h后萘酚凝膠成膠強(qiáng)度達(dá)到H，黏度為98 000 mPa·s[12]。

2.4 ?流道調(diào)整體系的封堵性能

圖8為注入萘酚凝膠后油驅(qū)巖心兩端壓力變化曲線圖，由圖8可以看出隨著注入量的增加，巖心兩端壓力逐漸增大，巖心出口端見(jiàn)油，最大突破壓力為7.86 MPa，然后壓力急劇降低，最后達(dá)到平衡，經(jīng)計(jì)算可知堵油率為4.55%。

圖9為注入萘酚凝膠后水驅(qū)巖心兩端壓力變化曲線圖，由圖9可以看出隨著注水量的增加，巖心兩端壓力逐漸增大，注水量略大于6 PV時(shí)，巖心出口端見(jiàn)水，最大突破壓力為2.2 MPa，此后壓力急劇下降。在注水量為6.5～8 PV時(shí)，壓力又逐漸增加至1.9 MPa，說(shuō)明萘酚凝膠被突破后，在巖心的裂縫中發(fā)生了運(yùn)移，形成了再次封堵，經(jīng)計(jì)算可知萘酚凝膠的堵水率為99.82%。

2.5 ?流道調(diào)整體系微觀可視化封堵機(jī)理

2.5.1 ?流道調(diào)整體系的油水選擇性

凝膠收縮的主要原因是原油對(duì)凝膠網(wǎng)絡(luò)的壓縮。充分溶脹后的凝膠的三維網(wǎng)絡(luò)處于拉伸狀態(tài)，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)彈性收縮力非常強(qiáng)，一旦有外界作用破壞了網(wǎng)絡(luò)，由于離子滲透壓的擴(kuò)張和網(wǎng)絡(luò)彈性收縮之間的平衡，網(wǎng)絡(luò)就開(kāi)始收縮，以尋找新的平衡點(diǎn)。圖10為流道調(diào)整體系油水選擇性可視化實(shí)驗(yàn)，圖10中黑色為萘酚凝膠，紅色為油，可見(jiàn)流道調(diào)整體系具有良好的油水選擇性：遇油收縮，遇水膨脹。

2.5.2 ?流道調(diào)整體系的可視化封堵

本文利用可視化裝置明確了流道調(diào)整體系封堵優(yōu)勢(shì)通道從而達(dá)到液流轉(zhuǎn)向的規(guī)律，進(jìn)而分析了萘酚凝膠流道調(diào)整體系在非均質(zhì)性模型中的堵水機(jī)理。

圖11為流道調(diào)整體系進(jìn)入優(yōu)勢(shì)通道形成封堵的實(shí)驗(yàn)圖，由圖11可以看出裂縫模型為非均質(zhì)模型，具有大、中、小三種孔道。由圖11還可以看出水沿大孔道（優(yōu)勢(shì)通道）驅(qū)替模擬油，小裂縫（劣勢(shì)通道）中的模擬油未被波及到。圖11中藍(lán)色圈里的凝膠條帶即為萘酚復(fù)合凝膠。注入萘酚復(fù)合凝膠候凝液時(shí)，候凝液優(yōu)先進(jìn)入優(yōu)勢(shì)通道并在高溫下成膠凝固，從而封堵優(yōu)勢(shì)通道達(dá)到液流轉(zhuǎn)向的目的。

圖12為流道調(diào)整體系封堵優(yōu)勢(shì)通道發(fā)生液流轉(zhuǎn)向從而驅(qū)替較小孔道的實(shí)驗(yàn)圖，由圖12可以看出液流在優(yōu)勢(shì)通道中遇到堵劑的阻礙作用時(shí)，會(huì)對(duì)堵劑條帶形成一定的擠壓作用，使得堵劑條帶緩慢前移：圖中堵劑條帶由于受水的驅(qū)替作用，逐漸前移到模型出口端（藍(lán)色圈示部分）。

3 ?結(jié)論

（1）流道調(diào)整體系于140 ℃下高溫處理1～5 d，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，體系成膠強(qiáng)度越來(lái)越高，以目測(cè)代碼法表征成膠強(qiáng)度達(dá)到H;高溫高鹽（140 ℃，22×104 mg/L）處理150 d之后，體系出現(xiàn)一定的脫水現(xiàn)象，但脫水率僅為4.6%，體系具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性。

（2）基于巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)對(duì)其封堵性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，流道調(diào)整體系堵水率為99.82%，堵油率為4.55%，可見(jiàn)體系具有優(yōu)良的油水選擇性。

（3）基于微觀可視化模型進(jìn)行了封堵機(jī)理研究，結(jié)果表明：體系會(huì)優(yōu)先封堵優(yōu)勢(shì)通道，達(dá)到液流轉(zhuǎn)向的目的，同時(shí)液流在優(yōu)勢(shì)通道中遇到流道調(diào)整體系的阻礙作用時(shí)，會(huì)對(duì)堵劑條帶形成一定的擠壓作用，使得堵劑條帶緩慢前移，從而進(jìn)一步提高采收率。

參考文獻(xiàn)：

[1]張磊， 孫猛， 徐宏明， 等. 塔河油田縫洞型碳酸鹽巖油藏化學(xué)堵水技術(shù)初探[J]. 精細(xì)石油化工進(jìn)展， 2011， 12（9）： 13-16.

[2]劉中春. 塔河油田縫洞型碳酸鹽巖油藏提高采收率技術(shù)途徑[J]. 油氣地質(zhì)與采收率， 2012， 19（6）： 66-68.

[3]吳文明， 秦飛， 歐陽(yáng)冬， 等. 塔河油田碳酸鹽巖縫洞型油藏堵水技術(shù)[J]. 油氣地質(zhì)與采收率， 2013， 20（6）： 104-107.

[4]龍秋蓮， 朱懷江， 謝紅星， 等. 縫洞型碳酸鹽巖油藏堵水技術(shù)室內(nèi)研究[J]. 石油勘探與開(kāi)發(fā)， 2009， 36（1）： 108-112.

[5]周立果， 李旭華. 碳酸鹽巖巖溶縫洞型油藏驅(qū)油及堵水機(jī)理探討[J]. 油氣井測(cè)試， 2005， 14（1）： 17-19.

[6]曹均， 賀振華， 黃德濟(jì)， 等. 孔洞儲(chǔ)層地震波特征響應(yīng)的物理模型實(shí)驗(yàn)研究[J]. 成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)： 自然科學(xué)版， 2003， 30（6）： 576-582.

[7]陳艷玲， 楊問(wèn)華， 袁軍華， 等. 聚丙烯酰胺/醋酸鉻與聚丙烯酰胺/酚醛膠態(tài)分散凝膠的納米顆粒自組織分形結(jié)構(gòu)[J]. 高分子學(xué)報(bào)， 2002， 1（5）： 592-597.

[8]Zhu D.， Hou J.， Meng X.， et al. Effect of different phenolic compounds on performance of organically cross-Linked terpolymer gel systems at extremely high temperatures[J]. Energy & Fuels， 2017， 31（8）： 8120-8130.

[9]Zhu D.， Bai B.， Hou J. Polymer gel systems for water management in high-temperature petroleum reservoirs： a chemical review[J]. Energy & Fuels， 2017， 31（12）： 13063-13087.

[10]劉高文. 熱采用堿木素高溫堵劑研究[J]. 長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版： 理工卷， 2012， 9（1）： 71-73.

[11]張明鋒， 李軍. 新型耐溫堵水調(diào)剖劑的研制與性能評(píng)價(jià)[J]. 科技資訊， 2015， 13（32）： 254-256.

[12]He H.， Wang Y.， Qi Z.， et al. The Study of an Inorganic Gel for Profile Modification in High-Temperature and Low-Permeability Sandstone Reservoirs[J]. Petroleum Science and Technology， 2013， 31（19）： 1940-1947.