一種高強度凝膠堵劑的研制與應用

吳海寧（天津大港油田濱港集團博弘石油化工有限公司， 天津 300280）

一種高強度凝膠堵劑的研制與應用

吳海寧（天津大港油田濱港集團博弘石油化工有限公司， 天津 300280）

聚合物凝膠類堵劑被廣泛應用各大油田調剖堵水作業，取得了較好的應用效果。但因油田的長期注水開發、沖刷，油水井間形成水流優勢通道、特大孔道，導致油井含水上升甚至水淹，發生嚴重的水竄現象。而目前使用的聚合物凝膠類堵劑普遍存在強度偏低，穩定性差的問題，難于適用存有特大孔道、水竄嚴重的油藏調剖作業。因此，通過室內摸索實驗研究，開發出一種高強度聚合物凝膠堵劑。應用大港油田采油三廠官109-1斷塊家45-13井，對油井家45-15方向的嚴重水竄問題得到有效解決，實現了水井家45-13的正常注水生產，注水壓力由調前的日注50m3、壓力14.5MPa，提高到調后的日注50m3、壓力17Mpa，井組日增油3t。

聚合物凝膠類堵劑；高強度；耐溫；大孔道

我國從20世紀50年代開始研究和應用調剖堵水技術，經過近60年的發展與應用，調剖堵水技術日趨完善成熟。對于不同油藏特性和開發階段，油田工程技術人員開發出1000多種調堵劑。隨著油田的不斷深入開采，長期水驅沖刷，導致油藏非均質性日趨嚴重，形成高水洗地帶以及特大孔道，導致水驅短路，無效循環加劇，引起含水快速上升甚至水淹，影響水驅開采效果。而聚合物凝膠類堵劑是應用最為廣泛的一種用于調剖堵水作業的堵劑，但因聚合物自身結構，聚合物凝膠類堵劑普遍存在強度低、穩定性差等缺陷，制約凝膠類堵劑在一些特殊油藏的應用。基于此，對聚合物與膠聯劑進行研究與分析，通過室內實驗，得到一種用于封堵高滲透帶、大孔道的高強度凝膠堵劑，現場使用表明，該堵劑具有很好的封堵、封竄作用，取得良好的現場效果。

1 實驗方法

1.1 堵劑配制

通過室內實驗篩選，選擇分子量為1500×104的HTPW-102聚合物，BHJ-103交聯劑（無機鉻交聯劑、穩定控制劑、還原劑多種物質組成），大港油田采油三廠官109-1斷塊家五站注入水配制。

1.2 組分濃度和配方優化

表1

1.3 成交時間和強度

用家五站注入水配制膠聯聚合物，放于80℃恒溫烘箱，觀察交聯過程和測定膠聯強度。

圖1 成交時間與強度

結果表明，堵劑在1h內，溶液粘度變化不大，這樣有利堵劑的泵入，堵劑向地層深部運移。堵劑5h基本成膠，保障在地層條件成膠，可有效避免堵劑在復雜地層條件不成膠問題。

2 堵劑性能評價

2.1 礦化度對堵劑性能的影響

礦化度對堵劑成膠時間和強度都有一定影響。為此，用氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉配制不同礦化度（總硬度1000mg/L）模擬水，配制交聯聚合物溶液，放80℃恒溫烘箱觀察成膠時間和強度。

圖2 礦化度對堵劑性能影響

成膠時間隨著礦化度的增加而延長，強度變化不大，稍有增加，是因為高價金屬離子對堵劑有促膠作用，可在高礦化度條件下使用，尤其適用高硬度鹽水。

2.2 溫度對堵劑性能的影響

溫度是影響凝膠堵劑的一個重要因素，溫度的高低直接影響堵劑的成膠時間和強度。為此，用家五站注入水配制膠聯聚合物溶液，不同溫度下放置24h，觀察聚合物的成膠強度。

圖3 溫度對堵劑性能影響

實驗結果表明，堵劑隨著溫度的升高，強度增加。

2.3 穩定性

高溫條件下，聚合物凝膠類堵劑易降解、脫水破膠。為觀察堵劑的長期穩定性，用家五站注入水配制堵劑溶液，放80℃恒溫烘箱觀察其穩定性，見圖4。

結果表明，堵劑在一周，成交強度達到最大值。隨著時間的延長，堵劑強度先增加，存放30d后緩慢降低，存放90d，堵劑未脫水，強度仍高達34×104MPa?s。

圖4 凝膠穩定性

2.4 堵塞性能

為考察堵劑封堵大孔道能力，用松散石英砂模擬填充巖心，考察堵劑的封堵能力。

實驗過程：①制作模擬巖心。②對巖心預處理并測試水相空白滲透率。③配制堵劑溶液，把配制好的膠聯聚合物溶液0.5pv擠入通過模擬巖心，放于80℃恒溫烘箱恒溫24h，④測試凝膠封堵后的模擬巖心水相滲透率。

表2

堵塞實驗表明，高強度凝膠堵劑對滲透率為12.58um2、56.42um2的堵塞率分別為95.4%、98.2%，具有非常好的封堵能力。

3 現場應用

家45-13井是大港油田采油三廠官109-1塊的一口注水井，因受益油井家45-15方向存在嚴重水竄，采用周期注水，因受益油井供液逐漸變差，家45-15、家43-15分別于12年12月、13年3月相繼電泵轉抽，但井組穩產基礎薄弱。家45-13在12年11月采用體膨顆粒調剖劑進行調剖處理，施工期間家45-15方向見到顆粒調剖劑，調剖未成功。

為能有效封堵家45-15方向高滲透帶，2013年9月20日～9月30日注入高強度凝膠0.455%BHJ-103交聯劑+0.6%HTPW-102聚合物50m3和0.581%BHJ-103交聯劑+0.8%HTPW-102聚合物50m3，合計強凝膠100m3，侯凝72h。調剖后，實現家45-13正常注水，注入壓力從調前日注50m3、壓力14.5MPa，提高到調后日注50m3、壓力17MPa，對應油井見效明顯，截至2013年11月累計增油204t，有效封堵了家45-15方向大孔道，抑制住水竄。

[1]崔小琴，夏永勝，梁法書.適用于高溫高鹽大孔道地層堵水劑的室內研究.精細石油化工進展，2005,(6),8.

[2]張桂意，高國強，柴德民,等.預膠聯水膨體調剖劑的室內評價與應用.精細石油化工進展，2003.4（4）：4～7.

[3]李宜坤，賈和，蔡磊.國內堵水調剖的現狀及發展趨勢.鉆采工藝，2006,(29)5.

吳海寧(1980-)，本科學士，山東省平度人，化工助理工程師，從事三次采油用聚丙烯酰胺、調驅調堵類產品的研發。