海26塊弱凝膠體膨顆粒調驅體系研究

摘要：通過實驗研究海26調驅體系中體膨顆粒的膨脹能力，以及影響其膨脹能力的主要因素。結果表明，體膨顆粒在水中、在攜帶液中均具有較強的鼓脹能力;體膨顆粒粒徑越小、膨脹能力越強;顆粒與水接觸60min內(nèi)，膨脹速度較快，隨后膨脹速度減緩;溫度、PH值和礦化度，對膨脹能力影響不大，但水中的Ca2+、Mg2+含量越高，膨脹能力越弱;攜帶液的濃度增加，懸浮能力增強;注入泵剪切后體膨顆粒變小、攜帶液懸浮能力略有下降。

關鍵詞：體膨顆粒;吸水能力;吸水膨脹倍數(shù);攜帶液;海26塊

海26塊屬普通稠油注水開發(fā)區(qū)塊，儲層較強的非均質性，多年的注水沖刷，在油水井間形成水流優(yōu)勢通道，形成無效水循環(huán)，依靠常規(guī)注水開發(fā)，提高注水波及體積難度較大。

2013年初開展轉變開發(fā)方式技術攻關，篩選適合海26塊的調驅配方，開展弱凝膠深部調驅先導試驗，其中前置段塞為復合凝膠調驅體系。所謂復合凝膠調驅體系就是以弱凝膠體系為體膨顆粒攜帶液的調驅體系[1]，利用體膨顆粒凝膠封堵能力強的特點，封堵高滲透層，調整縱向吸水剖面[2]，配方為0.2%聚合物+0.15%有機鉻交聯(lián)劑組成的弱凝膠體系+0.3%體膨顆粒。

本文將討論調驅體系中的體膨顆粒的膨脹性能及弱凝膠體系對體膨顆粒膨脹性的影響。

1 不同類型體膨顆粒膨脹能力對比

體膨顆粒膨脹性能評價，是對體膨顆粒進行靜態(tài)吸水倍數(shù)和吸水膨脹倍數(shù)評價[3、4]。所謂吸水倍數(shù)是指體膨顆粒吸水前后的質量之比，吸水倍數(shù)越大，說明吸水能力越強，反之越弱;所謂吸水膨脹倍數(shù)是指體膨顆粒吸水前后的體積之比，吸水膨脹倍數(shù)越大，說明吸水膨脹能力越強，反之越弱。

在室溫條件下，將14種體膨顆粒置于海26塊注入水中吸水膨脹24h，結果顯示，TP4、TP5、TP6、HP1～HP4等7種顆粒吸水倍數(shù)大于12.46，吸水膨脹倍數(shù)大于23.47，表明吸水膨脹能力強，膨脹后顆粒手感柔軟且有彈性，注入地層膨脹后，在一定的壓力下，可以變形、蠕動、堵塞大孔道。

2 體膨顆粒膨脹效果影響因素分析

影響體膨顆粒膨脹效果的主要因素包括顆粒自身粒徑大小、膨脹時間長短、溫度、PH值、礦化度和攜帶液等。

2.1 自身粒徑的影響

將7種顆粒置于海26塊注入水中，在室溫條件下吸水膨脹24h，結果表明，粒徑不同吸水膨脹能力也不同，粒徑越小，吸水膨脹倍數(shù)越大，水化能力越強。

2.2 膨脹時間的影響

在室溫條件下，將6種顆粒置于海26塊注入水中，開展5min、30min、60min、120min、180min、240min的吸水能力測定。結果表明，顆粒與水接觸60min內(nèi)，膨脹速度較快，隨后膨脹速度減緩。同品種顆粒，粒徑小的顆粒，膨脹速度快;粒徑大的顆粒，膨脹速度慢。不同品種顆粒，吸水膨脹速度差異較大，其中HP1膨脹速度最快。

2.3 溫度的影響

在不同溫度下，將6種顆粒置于海26塊注入水中，恒溫放置1h，結果表明，溫度升高，體膨顆粒的吸水膨脹倍數(shù)呈增大趨勢， HP1表現(xiàn)更明顯，室溫（18.5℃）時吸水膨脹倍數(shù)為14.1;55℃時吸水膨脹倍數(shù)為19.89;80℃時吸水膨脹倍數(shù)為20.91。隨著溫度升高，吸水膨脹倍數(shù)增加幅度變小。其余5種顆粒在短時間內(nèi)溫度對其膨脹能力影響不大。

2.4 pH值的影響

在室溫條件下，將體膨顆粒置于PH值分別為3、5、7、9、11的注入水中吸水膨脹24h。結果表明，pH值越小，體膨顆粒的膨脹能力越弱;隨著PH值增大，體膨顆粒的膨脹倍數(shù)增加，但增加的幅度不大。

2.5 礦化度的影響

在室溫條件下，將體膨顆粒置于純凈水、清水、注入水和地層水中吸水膨脹24h。結果表明，吸水膨脹能力受水的總礦化度影響較小，主要與水中Ca2+、Mg2+含量有關，水中的Ca2+、Mg2+含量越高，體膨顆粒的吸水膨脹能力越弱。

3 攜帶液對體膨顆粒的影響

攜帶體膨顆粒注入地層的介質，最常用的有水、聚合物溶液和弱凝膠體系。用水作為攜帶液，由于水的粘度小，懸浮能力弱，體膨顆粒容易下沉到溶液的底部，影響顆粒的注入[5]。針對海26塊實際情況，選擇弱凝膠體系作為體膨顆粒的攜帶液。

3.1 攜帶液濃度的影響

在室溫條件下，用濃度分別為0.05%、0.1%、0.15%的弱凝膠體系與0.5%體膨顆粒配制溶液，靜置24h。結果表明，體膨顆粒的吸水膨脹倍數(shù)與未加弱凝膠體系時基本相同，說明弱凝膠體系濃度對體膨顆粒的吸水膨脹性能沒有明顯的影響。

3.2 攜帶液對體膨顆粒吸水膨脹速度的影響

體膨顆粒在水中的吸水膨脹倍數(shù)最大;加入弱凝膠體系后，吸水膨脹速度相對減慢，弱凝膠體系濃度越大，吸水膨脹速度越慢，吸水膨脹倍數(shù)也相對減小。體膨顆粒吸水膨脹倍數(shù)，與其和攜帶液接觸的時間長短有關，接觸時間越長，吸水膨脹倍數(shù)越大。

3.3 攜帶液對體膨顆粒的懸浮能力

通過攪拌或振蕩實驗，使體膨顆粒充分懸浮在攜帶液中，溶液靜止時，觀察體膨顆粒在攜帶液中懸浮穩(wěn)定的時間。結果表明，隨著攜帶液濃度增高，體膨顆粒下降速度減慢，懸浮穩(wěn)定性越好。

3.4 剪切作用的影響

調驅體系注入地層過程中，注入泵的剪切對弱凝膠體系和膨脹后的體膨顆粒都有一定的影響，剪切后的弱凝膠體系對體膨顆粒的懸浮能力也有一定的影響。

室內(nèi)實驗選擇Wrang攪拌器，在轉數(shù)為3000rpm下強烈剪切10s。結果表明，剪切后的體膨顆粒粒徑變小，剪切后的弱凝膠體系粘度降低，對體膨顆粒的懸浮能力變小。

4 結論

（1）粒徑越小，吸水膨脹能力越強;顆粒與水接觸60 min 內(nèi)，膨脹速度較快，時間越長，吸水膨脹能力越強，60 min之后膨脹速度相對減緩;

（2）溫度升高、pH 值增大時，體膨顆粒的吸水膨脹倍數(shù)增加，但增加的幅度不大;總礦化度對體膨顆粒吸水膨脹能力的影響不大，但 Ca 2+ 和 Mg 2+ 的濃度越大，顆粒的吸水膨脹能力越弱;

（3）加入攜帶液后，體膨顆粒的吸水膨脹倍數(shù)變化不大，但吸水膨脹速度減慢，懸浮能力增強;隨著攜帶液濃度升高，體膨顆粒吸水膨脹速度下降幅度增大，懸浮能力增強。

參考文獻：

[1]李之燕;王學民;陳美華;等.多段塞復合凝膠調驅技術研究與應用[J].石油鉆采工藝;2005;27（2）：35-37.

[2] 張宇.體膨顆粒膨脹能力影響因素研究[J].巖性油氣藏;2013;25（4）：111-115.

[3]賀廣慶;李長春;呂茂森;等.無機有機復合凝膠顆粒調剖劑的研制及礦場應用[J].油田化學;2006;23（4）：334-336.

[4]王志瑤;邵振波;孟靜;等.影響預交聯(lián)體膨顆粒調剖劑膨脹倍數(shù)的因素分析[J].石油天然氣學報（江漢石油學院學報）;2005;27（S2）：392-393.

[5]唐孝芬;劉玉章;楊立民;等. 緩膨高強度深部液流轉向劑實驗室研究[J].石油勘探與開發(fā);2009;36（4）：494-497.

作者簡介：

趙曄（1988-），男，工程師，2011年畢業(yè)于北京化工大學生物工程專業(yè)，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)三次采油提高采收率研究工作。