疏水締合聚合物弱凝膠適用性評價及應用

張忠林，趙 麗，曹寶格

（1.陜西延長石油（集團）有限責任公司，陜西西安 710075；2.西安石油大學石油工程學院，陜西西安 710065）

特低滲透油藏儲層孔隙喉道微小，流體滲透能力差，常采用壓裂投產(chǎn)，裂縫系統(tǒng)復雜，注水開發(fā)時水淹、水竄嚴重，無效水循環(huán)現(xiàn)象突出[1-6]。常規(guī)的調(diào)堵技術由于堵劑未能有效封堵裂縫或者油井微裂縫被堵劑堵塞影響儲層微裂縫中的油不能流入井中[7-9]導致調(diào)堵效果差。文獻[10，11]表明，弱凝膠可以進入油層深部有效封堵大裂縫出水通道，有效啟動中小裂縫中剩余油，改善其滲流能力，提高驅油效果。為充分發(fā)揮弱凝膠深部調(diào)驅作用，解決特低滲透油藏注水開發(fā)效果差的問題，本文將研究疏水締合聚合物弱凝膠的適用條件及在非均質油藏中的調(diào)驅效果。

1 實驗條件

1.1 主要儀器

DV-Ⅱ+型布氏黏度儀（美國Brookfield公司），RS-300流變儀（德國哈克公司），驅油裝置（海安石油儀器公司）主要由恒溫箱、平流泵、壓力傳感器、巖心夾持器、手搖泵和中間容器等組成。

1.2 試劑

實驗用水包括蒸餾水、油田水和配制離子水，油田水為 CaCl2水型，組成（見表1），總礦化度78 416 mg/L。實驗用油為延長油區(qū)雙河油田原油與去極性煤油配制的模擬油，在 50℃條件下，密度為0.812 1 g/cm3，黏度為2.21 mPa·s。疏水締合聚合物為四川光亞聚合物化工有限公司生產(chǎn)的AP工業(yè)品，1 077萬相對分子質量，固含量＞90%。交聯(lián)劑和酸度調(diào)節(jié)劑均為天津市科密歐公司生產(chǎn)的分析純工業(yè)品，促凝劑為成都市科龍化工生產(chǎn)的間苯二酚分析純工業(yè)品。

1.3 弱凝膠組成

本文采用疏水締合聚合物3 500 mg/L與交聯(lián)劑1 200 mg/L、促凝劑200 mg/L和酸度調(diào)節(jié)劑100 mg/L形成弱凝膠體系。

2 實驗方法

2.1 弱凝膠基礎性能測試

2.1.1 抗溫、抗鹽性實驗 溫度和耐鹽性是影響弱凝膠體系性能的關鍵因素[12，13]。考察溫度和總鹽度對弱凝膠調(diào)驅劑樣品的成膠性影響，確定體系適用的溫度和鹽度范圍。將配制好弱凝膠調(diào)驅劑樣品置于恒溫箱中，考察測試在不同溫度或者不同鹽度下的成膠時間、膠體黏度以及外觀顏色和彈性。

2.1.2 穩(wěn)定性實驗 將成膠前的締合聚合物弱凝膠調(diào)剖劑裝入不同的瓶中，置于恒溫箱中，觀察在不同時間體系的成膠情況，測量體系的黏度，并觀察體系脫水情況。

2.1.3 抗剪切性實驗 測試在不同剪切速率下或者模擬射孔炮眼高速剪切條件下弱凝膠調(diào)驅體系的成膠時間和黏度指標，考察機械剪切和炮眼剪切對凝膠體系性能的影響。

2.2 弱凝膠對地層封堵性測試

通過單巖心實驗評價弱凝膠調(diào)驅體系的阻力系數(shù)與殘余阻力系數(shù)、突破壓力、封堵率和耐沖刷性；采用高-低滲透率并聯(lián)巖心評價調(diào)驅劑選擇性進入高低滲透層的能力、剖面改善情況和在油藏條件下封堵強度的長期穩(wěn)定性。

2.3 弱凝膠與驅油劑匹配及驅油測試

考察調(diào)驅劑在單一巖心和并聯(lián)雙巖心下的驅油性能。巖心經(jīng)水測滲透率，建立束縛水后，在恒定流量下水驅至不出油，計算水驅油效率[14，15]，注入一定PV的弱凝膠，觀察記錄出口端的出油量，計算注入弱凝膠過程中的驅油效率，密閉放置4 d，在相同流量下繼續(xù)水驅至不出油，計算增加的驅油效率。

3 結果與分析

3.1 弱凝膠基礎性能測試

3.1.1 抗溫、抗鹽實驗 結果表明：溫度越高，成膠時間越短；在40℃～60℃的范圍內(nèi)，溫度越高，成膠后體系黏度越大，而當溫度超過60℃以后，體系成膠后的黏度開始隨著溫度升高而下降，尤其是在溫度超過70℃以后，不僅體系的黏度下降的較多，而且彈性變差。當溶液鹽度介于30 g/L～120 g/L時，體系呈黃色，交聯(lián)，彈性較強，當鹽度為63 g/L時體系黏度最大；當溶液鹽度低于30 g/L和高于120 g/L時，體系呈黃色，交聯(lián)但彈性不好。

3.1.2 穩(wěn)定性實驗 實驗結果表明：放置1 d后，其黏度迅速增大，在放置5 d后其黏度達到最大。隨著放置時間延長，一直到80 d時締合聚合物調(diào)驅劑的黏度仍然比較高，彈性比較好。至放置100 d時，其黏度仍然比較高，但是其彈性開始逐漸變差，放置120 d時調(diào)剖劑出現(xiàn)了微脫水，但仍然具有比較高的黏度。

表1 油田水離子組成（單位mg/L）

3.1.3 抗剪切性實驗

3.1.3.1 機械剪切實驗 當剪切速度較低（3 500 r/min）時，機械剪切對體系成膠時間沒有影響，剪切的時間越長，成膠后體系的黏度有所降低，但幅度不大。當剪切速度接近10 000 r/min時體系的成膠時間延長4倍，體系成膠后的黏度大幅下降，表明高速剪切使聚合物的分子鏈變短，即發(fā)生了機械降解（見圖1）。

圖1 機械剪切對體系黏度的影響

3.1.3.2 炮眼剪切實驗 炮眼剪切使弱凝膠體系成膠時間延長，使體系成膠后黏度下降，體系經(jīng)400 m/d的高速剪切后放置5 d時其黏度為12 680 mPa·s，為沒有剪切時的63.5%。高速剪切可降低體系成膠黏度，延長成膠時間（見表2）。

3.2 弱凝膠對地層封堵性評價

3.2.1 單一巖心注入性實驗

（1）在注入不同滲透率巖心的過程中，隨著注入量的增加，阻力系數(shù)不斷增加；在注入體系和注入量相同的條件下，巖心滲透率越低，注入過程中的阻力系數(shù)越大，當巖心氣測滲透率為258.3 mD時，阻力系數(shù)為35.82。

（2）在不同滲透率巖心堵后繼續(xù)水驅至30 PV的過程中，不同巖心水相滲透率、殘余阻力系數(shù)和封堵率的變化幅度很小，尤其是在水驅至20 PV后滲透率、殘余阻力系數(shù)和封堵率基本不發(fā)生變化（見表3）。同時，不同滲透率的巖心的封堵率都大于97%，突破壓力梯度大于3.9 MPa/m。

3.2.2 并聯(lián)巖心注入實驗 在滲透率級差為5.14～45.4的范圍內(nèi)，實驗前后的水相滲透率和水驅分流量相比：注入弱凝膠后高低滲透巖心滲透率均降低，且高滲透巖心滲透率下降幅度遠大于低滲透巖心，同時，進入低滲透巖心的水明顯增多，高低滲透率層的流量分配得到了良好的改善（見表4）。

3.3 驅油性能評價

3.3.1 單巖心實驗 在弱凝膠注入量0.1 PV～0.7 PV時，隨著注入量增加，驅油效率增加值越大；在其注入量為0.1 PV～0.3 PV內(nèi)，增加幅度比較大；當注入量超過0.3 PV后，驅油效率的增加幅度逐漸變小（見表5）。3.3.2 并聯(lián)巖心實驗 在不同滲透率級差的巖心組合實驗中，注入弱凝膠后均能提高驅油效率，且滲透率級差比較大時，調(diào)驅后總的驅油效率提高值越大，最大可提高驅油效率38.3%（見表6）。

表2 弱凝膠經(jīng)巖心剪切后成膠情況

表3 不同注入倍數(shù)下的殘余阻力系數(shù)

表4 不同滲透率級差組合巖心實驗

表5 單巖心驅油實驗結果

表6 并聯(lián)巖心驅油效果結果

4 現(xiàn)場應用

本次調(diào)驅在延長石油低（特低）滲透油藏共實施五口井，對應受益油井25口，經(jīng)對比分析：調(diào)驅前對應油井平均日產(chǎn)液165.85 m3，日產(chǎn)油73.68 t，平均含水48%，調(diào)驅后現(xiàn)階段平均日產(chǎn)液172.75 m3，日產(chǎn)油119.4 t，平均含水18.7%，調(diào)驅前與調(diào)驅后對比平均日增液6.9 m3，日增油45.72 t，平均含水下降了29.3%。

5 結論

疏水締合聚合物弱凝膠體系具有一定的抗溫性、明顯的抗鹽性、穩(wěn)定性較好、良好的抗剪切性能，具有很強的選擇性封堵能力，能優(yōu)先有效封堵高滲透率巖心，使后續(xù)注入水更多地進入低滲透率巖心，提高巖心驅油效率，適用于中高礦化度裂縫性或非均質較強的特低滲透油藏。

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