選擇性堵水劑配方的確定

侯晉

油井堵水是降低采出液的出水率何提高勘探開發(fā)效益的一類重要技術(shù)。控制油層出水有很多方法：當(dāng)油層和水層明顯分割，可選擇在含水層設(shè)置非滲透性的永久性屏障，如水泥漿、超細(xì)水泥、樹脂或有機(jī)凝膠；當(dāng)油層和水層在同一層位，工藝上又無法確保油層與水層分隔開的油氣井，為達(dá)到降水增油的目的，需要采用具有高度選擇性的堵水劑。對于選擇性堵水劑，最關(guān)鍵的性能是堵水劑不但要具有良好的堵水性，而且還要具有良好的選擇性。這樣對于堵水劑配方的確定在整個工作環(huán)節(jié)中就顯得尤為重要。選擇性堵水作為穩(wěn)油控油的重要措施之一，受到了普遍重視。影響堵水劑配方確定的因素有很多，本文通過用實(shí)驗(yàn)數(shù)學(xué)顯示，擬從HPAM加量、Ca-Ls加量、交聯(lián)劑加量、pH調(diào)節(jié)劑加量對成膠時間和凝膠強(qiáng)度的影響四個方面探討。

一、HPAM加量對成膠時間和凝膠強(qiáng)度的影響

固定Ca-Ls加量為1.5%(以溶液質(zhì)量計，下同)，交聯(lián)劑加量為0.5%，pH值調(diào)節(jié)劑加量為0.25%，HPAM的濃度在0.2%～0.9%的范圍內(nèi)變化，養(yǎng)護(hù)溫度為50℃，考察HPAM加量對堵水劑體系的成膠時間及凝膠強(qiáng)度的影響，結(jié)果見表1.1

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由表1.1可知,凝膠的強(qiáng)度隨著聚丙烯酰胺濃度的增大而逐漸增大，成膠時間隨著聚丙烯酰胺濃度的增大而逐漸縮短。當(dāng)聚丙烯酰胺濃度達(dá)到一定值(0.7%)時，凝膠強(qiáng)度和成膠時間的變化都隨著聚丙烯酰胺濃度的增加而減緩。由于聚丙烯酰胺是主要的膠凝物質(zhì)，在反應(yīng)中起主導(dǎo)作用，其濃度的大小直接影響著凝膠強(qiáng)度和成膠時間，所以要選擇合適的聚丙烯酰胺加量。當(dāng)聚丙烯酰胺加量為0.7%時，凝膠強(qiáng)度72.3Pa·s，成膠時間8.0h，可以滿足現(xiàn)場的應(yīng)用。若繼續(xù)增加聚丙烯酰胺加量，雖然可以提高凝膠強(qiáng)度，但成膠時間縮短，不利于現(xiàn)場施工。因此，聚丙烯酰胺加量以0.7%為宜。故確定聚丙烯酰胺濃度在0.7%左右時為最佳。

二、Ca-Ls加量對成膠時間和凝膠強(qiáng)度的影響

固定HPAM加量為0.7%,交聯(lián)劑加量為0.5%，pH值調(diào)節(jié)劑加量為0.25%，考察木質(zhì)素磺酸鈣加量對體系成膠時間和凝膠強(qiáng)度的影響，結(jié)果見表1.2。

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由表1.2可見，木質(zhì)素磺酸鈣主要是一種增強(qiáng)劑，對堵水體系的成膠時間影響較小，而對堵水體系的凝膠強(qiáng)度影響較大，從表可以看出，隨著木質(zhì)素磺酸鈣加量增加，凝膠強(qiáng)度迅速增加，當(dāng)木質(zhì)素磺酸鈣加量大于1.5%后，凝膠強(qiáng)度濃隨木質(zhì)素磺酸鈣加量的增加而減緩，且成膠時間幾乎不變。因此，從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，確定木質(zhì)素磺酸鈣最佳加量為1.5%。

三、2.4.3交聯(lián)劑加量對成膠時間和凝膠強(qiáng)度的影響

固定HPAM加量為0.7%,Ca-Ls加量為1.5%，pH值調(diào)節(jié)劑加量為0.25%，考察交聯(lián)劑加量對體系成膠時間和凝膠強(qiáng)度的影響，結(jié)果見表2.5。

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由表1.3可見,交聯(lián)劑加量對成膠時間和凝膠強(qiáng)度均有影響，隨著交聯(lián)劑加量增加，成膠時間縮短，凝膠強(qiáng)度逐漸增加，交聯(lián)劑加量大于0.5%時，凝膠強(qiáng)度大于70 Pa·s，成交時間8.0h。繼續(xù)增加交聯(lián)劑加量，雖然可提高凝膠強(qiáng)度，但繼續(xù)養(yǎng)護(hù)10d左右，凝膠出現(xiàn)脫水現(xiàn)象。因此，交聯(lián)劑加量不能大于0.5%。

四、pH調(diào)節(jié)劑加量對成膠時間和凝膠強(qiáng)度的影響

固定HPAM加量為0.7%，Ca-Ls加量為1.5%，交聯(lián)劑加量為0.5%，考察pH值調(diào)節(jié)劑加量對堵水劑體系的成交時間和凝膠強(qiáng)度的影響。為了不改變凝膠強(qiáng)度的條件下改變成膠時間，本實(shí)驗(yàn)選擇了一種pH值調(diào)節(jié)劑，在加熱條件下，緩慢的改變體系的pH值，抑制交聯(lián)反應(yīng)的進(jìn)行，縮短了成膠時間，但凝膠強(qiáng)度基本不變。由表2.6可看出，隨著pH值調(diào)節(jié)劑加量增加，成膠時間增加，而凝膠強(qiáng)度變化不大。因此，pH值調(diào)節(jié)劑加量為0.25%為宜。小結(jié)：

一種合適比例配方在生產(chǎn)作業(yè)過程中是不可或缺的。通過實(shí)驗(yàn)優(yōu)選出堵水劑的最佳配方為：HPAM加量0.7%，Ca-Ls加量1.5%，交聯(lián)劑加量0.5%，pH值調(diào)節(jié)劑加量0.25%。在此配方下，凝膠強(qiáng)度為72.3 Pa·s。成膠時間為8h。