小分子聚胺類NH-2粘土穩定劑性能評價與現場應用

2014-07-12 02:49:44王志明王建華

石油化工應用 2014年6期

王志明，王建華，許濤，宋奇，楊蕾

（江蘇油田工程院，江蘇揚州 225200）

粘土膨脹和運移是引起水敏性油藏儲層滲透率下降的主要因素，防止發生傷害的常用方法是使用粘土穩定劑[1-2]。目前常見的粘土穩定劑[3]包含無機鹽、無機多核羥基聚合物和有機粘土穩定劑三大類，不同類型粘土穩定劑的適用范圍不同。

隨著油田開發深入，越來越多的難動用儲量投入開發，該類油藏往往存在深層、高溫、低滲、敏感性強特點，常用的粘土穩定劑往往難以適應該類型油藏開發儲層保護的需要。本院與南化集團研究院聯合開發了一種小分子聚胺類粘土穩定劑NH-2，相對分子質量分布范圍在200～500，通過多種實驗手段對其性能進行綜合評價，并在多個區塊開展現場應用試驗，取得了良好的應用效果。

1 實驗部分

采用OFITE動態線性頁巖膨脹儀，評價了常溫和高溫處理后的粘土穩定劑對膨潤土的防膨效果；通過剛玉人造巖心和天然巖心的流動實驗評價了粘土穩定劑的注入性能和綜合防膨效果。通過溶液混合觀察法評價了NH-2與油田常用采油化學劑的配伍性能。

1.1 儀器和藥品

主要儀器：壓樣機、OFITE動態線性頁巖膨脹儀、馬弗爐、流動實驗裝置。

主要藥品：（1）小分子聚胺類粘土穩定劑NH-2及其它油田常用粘土穩定劑（見表1）。

表1 實驗評價所用的粘土穩定劑

（2）其它油田常用采油化學劑：緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑、互溶劑、鐵穩劑，藥劑型號（見表5）。

1.2 實驗內容和方法

1.2.1 膨潤土常溫防膨性能評價常溫下，采用頁巖膨脹儀法評價粘土穩定劑對膨潤土的防膨性能。實驗方法參照《SY-T 5971-94注水用粘土穩定劑性能評價方法》。因壓制的膨潤土巖心片存在厚度差，故對防膨率計算公式進行了修正，根據下述公式計算粘土穩定劑的防膨率：

其中：F-粘土穩定劑相對于蒸餾水的防膨率，%；H0，W-巖心薄片在蒸餾水試樣中的初始高度，mm；PO-巖心薄片在煤油試樣中的最終膨脹率，%；H0，O-巖心薄片在煤油試樣中的初始高度，mm；PW-巖心薄片在蒸餾水試樣中的最終膨脹率，%；H0，X-巖心薄片在粘土穩定劑試樣中的初始高度，mm；PX-巖心薄片在粘土穩定劑試樣中的最終膨脹率，%。

1.2.2 注入性能評價采用中低滲透率的非水敏性剛玉人造巖心，排除水化膨脹作用影響，通過巖心流動實驗考察粘土穩定劑溶液驅替前后注入壓力（或水相滲透率）的變化情況，評價藥劑注入性能。

1.2.3 耐高溫性能評價采用馬弗爐對粘土穩定劑和緩蝕劑溶液進行150℃高溫熱處理6 h，再用頁巖膨脹儀法考察熱處理后粘土穩定劑對膨潤土的防膨性能。

1.2.4 與常用采油助劑的配伍性能評價采用溶液混合觀察法評價粘土穩定劑與本油田常用的其它采油化學劑的配伍性。將緩蝕劑等采油化學劑加入到2%防膨劑溶液中，加入量為1%（質量百分數），觀察溶液有無渾濁、沉淀、分層等現象。

1.2.5 天然巖心防膨效果評價采用天然巖心，通過巖心流動實驗驗證評價粘土穩定劑防膨效果和持久性。先通3%NH4Cl溶液測定巖心基礎滲透率，然后注入5～10 PV粘土穩定劑溶液，再通清水，考察清水驅替后注入壓力（或水相滲透率）的變化情況。

2 實驗結果與討論

2.1 常溫膨潤土防膨性能評價及結果

利用頁巖膨脹儀法測得不同粘土穩定劑對膨潤土的防膨效果（見表2）。結果表明，常溫下，NH-2具有較好的膨潤土防膨性能，能夠顯著降低膨潤土膨脹率，防膨率達40.94%。與油田常用粘土穩定劑相比，常溫膨潤土防膨性能處于中上水平。

表2 粘土穩定劑的常溫防膨性能評價結果

2.2 注入性能評價及結果

注入性能實驗結果（見表3）。實驗結果表明：NH-2注入前后，壓力未發生明顯變化，說明NH-2具有較好的注入性能；TDC-15注入過程中壓力略有升高，但仍能夠順利注入，說明高分子聚合物類型防膨劑注入性能相對較差。

表3 防膨劑注入性能評價

2.3 耐高溫性能評價及結果

耐高溫性能評價結果（見表4）。因高溫條件下粘土穩定劑溶液對實驗用鋼制容器存在腐蝕，故在溶液中加入1%KD-26緩蝕劑。從表4的實驗結果可以看到，熱處理后1%KD-26緩蝕劑的蒸餾水溶液中膨潤土的最終膨脹率為158.4%，與常溫蒸餾水中的膨潤土膨脹率156.7%相當，說明緩蝕劑的加入不影響膨潤土的水化膨脹性能。

實驗結果表明NH-2具有良好的耐溫性能，并與緩蝕劑KD-26存在較好的協同作用，高溫處理后，對膨潤土的防膨效果有所提高；TDC-15高溫處理后，對膨潤土的防膨效果略有下降，耐溫性能較好；RD-02、KD-17和KCl高溫處理后，對膨潤土的防膨效果出現大幅度下降，耐溫性能較差。

2.4 與常規采油助劑的配伍性性能評價及結果

NH-2與油田常用的采油化學劑配伍性評價結果（見表5）。實驗結果表明NH-2與目前江蘇油田常用的各種采用化學劑的配伍性良好。

2.5 天然巖心防膨效果評價及結果

采用WLZ油田T95斷塊天然巖心開展清水傷害評價和防膨效果評價巖心流動實驗。T95斷塊E1f4砂巖孔隙度主要分布范圍14.7%～18.7%，平均17.5%；空氣滲透率主要在（2.19～151）×10-3μm2，平均 38×10-3μm2，屬于中孔、低滲儲層。根據儲層敏感性分析資料，本區E1f4儲層敏感性表現為強酸敏、強水敏、強鹽敏，無速敏-弱速敏。

因本區儲層存在強酸敏特征，故不考慮投加酸性粘土穩定劑RD-02。防膨性能評價巖心流動實驗考查了TDC-15、NH-2兩種類型防膨劑的防膨效果。實驗結果（見圖1）。I是清水傷害曲線，通入清水200 PV時，巖心傷害達26.4%，表明儲層巖石水敏性較強；II是2%TDC-15防膨曲線，通入2%TDC-15溶液時，初始傷害最高達到39.3%，后續清水驅替時，巖心傷害率逐漸降低，最終穩定在3.8%左右；III是2%NH-2防膨曲線，通入2%NH-2粘土穩定劑溶液時，巖心無明顯傷害現象，后續清水驅替時，巖心保持長時間零傷害。