熱敏(可逆)凝膠METKA體系暫堵封竄調(diào)剖實(shí)驗(yàn)研究

張淑穎

摘 要：熱敏（可逆）凝膠METKA體系暫堵調(diào)剖技術(shù)是改善稠油油藏注蒸汽吞吐開采后期開發(fā)效果、提高采收率的新方法。本文通過物理建模進(jìn)行熱敏（可逆）凝膠METKA體系暫堵調(diào)剖技術(shù)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本技術(shù)可以改善蒸汽吞吐開發(fā)效果，提高稠油采收率，為稠油高效開發(fā)提供了有效的措施手段，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：熱敏（可逆）凝膠;METKA體系;技術(shù)研究;提高采收率

前言

遼河油田具有豐富的稠油資源。稠油生產(chǎn)熱采方式是以蒸汽吞吐為主，吞吐采收率比較低，為11%～29%，平均只有18.7%。主要表現(xiàn)為稠油層狀油藏動(dòng)用狀況比較差。與稀油注水開發(fā)相類似，注入蒸汽首先進(jìn)入的是高滲透層位，在無其它措施條件下，其吞吐效果越來越差。由于地層壓力下降，造成井間汽竄，邊、底水侵入，采水期加長，含水上升較快，使地下80%的稠油成為難采儲量。熱敏（可逆）凝膠METKA體系暫堵調(diào)剖技術(shù)，能夠控制汽流方向，調(diào)整吸汽剖面，是最新的熱采暫堵調(diào)剖技術(shù)。該技術(shù)工藝簡單、無毒害、成本低、耐高溫、可提高熱采驅(qū)油效率3.0%-12.0%。該技術(shù)目前在國內(nèi)外稠油熱采調(diào)剖暫堵技術(shù)上處于領(lǐng)先水平。

1 技術(shù)原理

熱敏（可逆）凝膠METKA體系基于纖維素醚、尿素、化學(xué)添加劑和水溶解而成。成膠溫度在40℃—250℃可調(diào)。低溫時(shí)為低粘度流體。高溫時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)槟z體。經(jīng)冷卻又轉(zhuǎn)變?yōu)榈驼扯攘黧w，稱熱敏（可逆）凝膠。加入電解質(zhì)或非電解質(zhì)，可改變成膠的溫度和粘度。

注入蒸汽前將熱敏（可逆）凝膠METKA體系注入到高滲透層。蒸汽注入首先進(jìn)入高滲透層，從而使層內(nèi)溫度升高， METKA體系成膠，封堵大孔道，迫使蒸汽進(jìn)入低滲透層位，調(diào)整吸汽剖面，擴(kuò)大蒸汽的波及范圍，使中低滲透層得以動(dòng)用。在生產(chǎn)階段，隨著儲層溫度降低，凝膠變?yōu)榈驼橙芤?，打開大孔道，成為油、水流動(dòng)的主要通道，從而達(dá)到調(diào)剖增產(chǎn)的目的。[1，2]

2 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究

模擬遼河油田稠油注熱蒸汽開采，研究滲流特性和METKA體系的驅(qū)油能力。通過飽和水模型和對兩個(gè)不同滲透性并聯(lián)圓柱體中殘留石油的反洗過程，研究METKA體系形成凝膠的效果。根據(jù)得到的數(shù)據(jù)，計(jì)算出壓力梯度P， atm/m、過濾速度V、液體的流動(dòng)性k/？， ？m2/（mPa？s）和水驅(qū)油的要素Кd， %。模型滲透性從0.167？m2 到 2.123？m2，并聯(lián)的圓柱體的滲透性有3.4～5.4倍的差異。在試驗(yàn)溫度下從3到12小時(shí)充分從凝膠動(dòng)力學(xué)的角度考慮，選擇自動(dòng)調(diào)溫器的時(shí)間。

2.1 METKA體系的驅(qū)油能力研究

METKA體系含有的尿素，在高溫下會分解出二氧化碳。為了確定在蒸汽周期開采條件下，多少壓力會釋放出二氧化碳。不同重量比的METKA體系和原油放入高壓鍋（容積為150 cm3）內(nèi)，在一天之內(nèi)溫度設(shè)在150℃，自動(dòng)調(diào)溫后，高壓鍋冷卻到℃，然后用壓力計(jì)測量壓力。

試驗(yàn)結(jié)果證明，周期蒸汽開采時(shí)，用METKA體系能夠增加油層壓力20～30大氣壓（atm）。

2.2 METKA體系流變性和滲率體系的物理化學(xué)研究

METKA體系形成凝膠體的選擇，是根據(jù)對凝膠化動(dòng)力學(xué)和流變特性的研究，在現(xiàn)場生產(chǎn)凝膠體。當(dāng)回壓超過在給定的溫度下的飽和水蒸氣壓力時(shí)，膠體是穩(wěn)定的，溫度達(dá)到200℃保持其流變特性不變。在一些試驗(yàn)中，在60℃條件下的油藏模型，膠體形成以后，滲透液重新排列，我們把溫度逐漸增大到90℃-100 0℃， 150℃和 200℃。在每一個(gè)溫度下從水的孔隙體積1到3 開始過濾，直到過濾速度和流動(dòng)性穩(wěn)定為止。過濾模式保持不變，一個(gè)低滲透巖心過濾大部分水，產(chǎn)生的過濾流不返回重新排列。

METKA體系形成的凝膠是可逆的。當(dāng)溫度降低時(shí)恢復(fù)成液體，而溫度再次升高又形成凝膠。允許“打開”和“關(guān)閉”縫隙，并依靠溫度的變化調(diào)節(jié)滲流量。通過水滲流過一個(gè)非均質(zhì)油藏模型研究膠體的可逆性。也許增加溫度會促進(jìn)滲透流的重新排列，在高滲透的模型中流體流度急劇下降，而在低滲透巖心中則是“開放”的。溫度降到40℃-20℃時(shí)，滲透流再次產(chǎn)生而滲透水重新排列，滲透速度和液體流動(dòng)性在高滲透模型中恢復(fù)，大部分滲透穿過這個(gè)模型的現(xiàn)象再一次出現(xiàn)。在甲基纖維素的基礎(chǔ)上利用凝膠這種獨(dú)有的特性，在蒸汽吞吐開采時(shí)達(dá)到增產(chǎn)的目的是可能的，與熱處理的效果是一樣的。

如果降低油藏模型中的溫度， 凝膠會轉(zhuǎn)換成溶液，用泵打入足夠量的液體，這樣將有可能替換掉油藏模型中一部分凝膠體系。在這種狀態(tài)下，油藏模型的特性將完全恢復(fù)。以后再次注入凝膠體系，接著升高溫度，滲透流的重新排列將再次發(fā)生。

當(dāng)用METKA體系形成的凝膠調(diào)節(jié)非均質(zhì)油藏模型中的滲透流時(shí)，記錄下進(jìn)入低滲透柱體中的主要用量，在一些情況下會引起滲透流重新排列，降低經(jīng)過高滲透性縫隙滲透流的流速，增加通過低滲透性縫隙滲透流的流速和保持非均質(zhì)油藏模型中液體流動(dòng)性不變，還伴隨著來自高和低滲透地區(qū)的驅(qū)油，結(jié)果是增加了水替代油這個(gè)因素。

膠體系統(tǒng)的形成證明了非均質(zhì)油藏模型的高效性，其縫隙滲透性相差3.4～5.4倍，因此推薦調(diào)節(jié)油藏液體滲流量，以便降低產(chǎn)水量而增加高非均質(zhì)油藏蒸汽熱采和蒸汽吞吐的一致性。

因而對流變性和滲率體系的物理化學(xué)研究，正如對METKA體系凝膠體的驅(qū)油能力的研究一樣，證明了調(diào)節(jié)滲透流的功效，以及增加稠油蒸汽開采一致性的功效。對蒸汽吞吐油藏，在稠油儲層的堵水和封堵汽竄方面用METKA體系是可行的。

3 研究結(jié)論

1）物理模擬研究表明，熱敏可逆凝膠METKA體系在多孔介質(zhì)中成膠后具有良好的可逆性及良好的封堵性，稠油井在注蒸汽開發(fā)過程中，注入熱可逆凝膠METKA體系溶液段塞，可以改善吞吐效果，提高稠油采收率，技術(shù)上可行。

2）現(xiàn)場應(yīng)用效果表明，，熱敏可逆凝膠METKA體系獨(dú)有的高溫成膠特性，起到了封堵高滲層，調(diào)控了滲流，阻止氣竄和消除氣錐的作用，提高了注蒸汽開采效率。

3）熱敏可逆凝膠METKA體系應(yīng)用于薄互層狀油藏、層間矛盾突出、油層動(dòng)用不均、井間干擾嚴(yán)重的汽竄井封竄效果顯著。

4）熱敏可逆凝膠METKA體系處理油層工藝技術(shù)簡單，易操作，無毒害，無污染。其前景廣闊，有利于推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]佟曼麗編.高分子化學(xué)[M].西南石油學(xué)院.1984

[2]萬仁溥.采油工程手冊[M].北京.石油工業(yè)出版社.2000

（中油遼河油田公司錦州采油廠? 遼寧 凌海? 121209）