閆文華,苑光宇,楊 開,艾 鵬,郭志強,譚洪艷

(1.大慶石油學院,黑龍江大慶163000;2.中國石油遼河油田公司金馬油田股份有限公司;3.中國石油大慶油田有限責任公司采油四廠;4.中國石油大港油田公司采油研究院;5.中國石油大慶油田責任有限公司天然氣銷售中心)

兩種樹脂類堵劑堵水效果室內(nèi)實驗研究

閆文華1,苑光宇1,楊 開2,艾 鵬3,郭志強4,譚洪艷5

(1.大慶石油學院,黑龍江大慶163000;2.中國石油遼河油田公司金馬油田股份有限公司;3.中國石油大慶油田有限責任公司采油四廠;4.中國石油大港油田公司采油研究院;5.中國石油大慶油田責任有限公司天然氣銷售中心)

兩種堵劑分別為酚醛樹脂和脲醛樹脂凝膠體系,在非均質(zhì)巖心和三管并聯(lián)巖心上分別對兩種體系的阻力系數(shù)、突破壓力、堵水率、驅(qū)油效率、耐沖刷性等動態(tài)參數(shù)進行了實驗和相應(yīng)分析研究,結(jié)果表明脲醛樹脂堵劑的阻力系數(shù)比酚醛樹脂低,可泵性好,其堵水率、突破壓力梯度要略高于后者;在水驅(qū)基礎(chǔ)上兩者均可以提高采收率15%以上,且有較好的耐沖刷性。

酚醛樹脂;脲醛樹脂;阻力系數(shù);突破壓力;堵水率;驅(qū)油效率;耐沖刷性;熱穩(wěn)定性

地層的不均質(zhì)性使注入水沿高滲透孔道突入油井。水對高滲透層的沖刷,使地層的不均質(zhì)性更加嚴重,從而使水更易沿高滲透層突入油井[1],嚴重的造成油層水淹。隨著油田開發(fā)進入晚期,油層水淹愈來愈嚴重,油井出水會嚴重影響經(jīng)濟效益,使經(jīng)濟效益好的井降為無工業(yè)價值的井[2]。通過堵水調(diào)剖可降低含水量,緩解層間和層內(nèi)矛盾,實現(xiàn)控水穩(wěn)油的目的[3]。

酚醛樹脂是世界上最早實現(xiàn)工業(yè)化的合成樹脂,迄今已有近百年的歷史。它原料易得,成本低廉,經(jīng)固化后的產(chǎn)品具有良好的耐熱性能和力學性能,且性能穩(wěn)定[4]。脲醛樹脂成膠強度大,價格低廉,應(yīng)用也較為廣泛。為更好的發(fā)揮堵劑的堵水效果,將酚醛樹脂或脲醛樹脂加入到聚合物溶液中[5],與聚合物中的酰胺基團反應(yīng)形成粘彈性凝膠,有效封堵大孔道,降低驅(qū)替相滲透率,同時加入固化劑和緩凝劑,通過調(diào)節(jié)用量來控制成膠時間。這類配方在遼河油田應(yīng)用較多,但是各動態(tài)參數(shù)的研究還有待完善,不同種類巖心和滲透率的堵水效果研究較少,因此通過在非均質(zhì)巖心和三管并聯(lián)巖心上的堵水實驗,系統(tǒng)研究兩種體系的阻力系數(shù)、突破壓力、堵水率、驅(qū)油效率、耐沖刷性等動態(tài)參數(shù),為油田現(xiàn)場施工工藝的確定提供較為完善的理論依據(jù)。

1 室內(nèi)實驗

實驗用油黏度為80mPa·s,使用前經(jīng)微孔濾膜過濾。兩類堵劑分別選取兩種配方,序號分別為1、2、3、4(1、2號為酚醛樹脂類堵劑,3、4號為脲醛樹脂類堵劑),成膠情況見表1。

在溫度65℃下,將巖心抽真空飽和地層水,飽和油后水驅(qū)10倍孔隙體積,然后注入堵劑,并依據(jù)中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準(SY/T5590-2004),評價堵劑的各項參數(shù)。

表1 實驗所用堵水劑成膠情況

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 非均質(zhì)巖心堵水效果

實驗選用平均滲透率為900×10-3μm2的三層非均質(zhì)巖心在飽和油的情況下進行堵水劑堵水實驗。實驗是在水驅(qū)結(jié)束時,注入0.6PV的凝膠體系,達到成膠時間后,進行水驅(qū),至含水到達98%止,記錄壓力、流量、采收率等參數(shù),評價堵水劑的封堵效果,實驗結(jié)果見表2。從中可以看出,在非均質(zhì)巖心上,酚醛樹脂的阻力系數(shù)均在60以上,脲醛樹脂基本在25以下,初始粘度較大的堵劑其阻力系數(shù)要高于初始粘度較小的,這說明阻力系數(shù)的大小和注入堵劑的初始粘度成正比。兩種酚醛樹脂體系注入時阻力系數(shù)相差不多,兩種脲醛樹脂體系的阻力系數(shù)也基本一致,而酚醛樹脂的阻力系數(shù)高于脲醛樹脂,這是因為酚醛樹脂體系的初始粘度高于脲醛樹脂。

阻力系數(shù)是λl與λp之比,公式簡化后即為Pp與Pl之比,也就是堵劑達到設(shè)計注入量時的注入壓力與水驅(qū)結(jié)束時的穩(wěn)定壓力之比,阻力系數(shù)與堵劑注入壓力成正比關(guān)系,因此,阻力系數(shù)可以作為衡量堵劑注入能力的量度,阻力系數(shù)越大,說明堵劑注入壓力越大,可泵性越差。

表2 非均質(zhì)巖心堵水實驗結(jié)果

四種堵劑的堵水率值在83.2%～91.3%,脲醛樹脂堵水率略好于酚醛樹脂,而堵水后都能在水驅(qū)基礎(chǔ)上,再提高采收率18%以上。非均質(zhì)巖心滲透率存在層間差異,具有一定強度的堵劑注入地層時,優(yōu)先進入高滲透層,在注入方向上承受一定的地層壓力,隨注入壓力的升高,才會有少量堵劑進入中滲透層。當堵劑成膠后再進行水驅(qū),水會選擇未被堵死的中、低滲透層推進,這樣在出口端仍然有流量,所以與均質(zhì)巖心相比,堵水率有所下降;水在進入中低滲透層進行推進后,可進一步開發(fā)中低滲透層的剩余油,因此,會在水驅(qū)基礎(chǔ)上進一步提高采收率。

將表2中兩塊巖心在堵水后繼續(xù)水驅(qū)20倍孔隙體積,評價堵劑的耐沖刷性(表3)。

由表3看出,當該堵水劑在巖心中成膠,且被注入水突破而繼續(xù)被水沖刷的過程中,沖刷壓力有逐漸增加的趨勢,隨著注入量的不斷增大,壓力穩(wěn)定。這表明隨著注入水量的逐漸增加,在驅(qū)替過程中,凝膠內(nèi)部不斷吸水膨脹,使水相滲透率不斷降低,出現(xiàn)注入壓力上升的趨勢,但上升幅度很小。隨著注入PV數(shù)的增加,流度略有下降,隨后即小幅升高,而后基本穩(wěn)定在較小的數(shù)值上,這證明堵劑對流體的流度控制較好,同時也證明該堵水調(diào)剖劑具有很強的耐沖刷能力,可適用于調(diào)剖堵水作業(yè)。

表3 非均質(zhì)巖心堵水耐沖刷性實驗結(jié)果

2.2 三管并聯(lián)巖心的堵水效果

將滲透率分別為 300×10-3μm2、900×10-3μm2、2000×10-3μm2的柱狀巖心并聯(lián)在一起,在飽和油的情況下,采用分層注入的方式進行堵水劑堵水實驗,做法是在水驅(qū)結(jié)束時,關(guān)閉中、低滲透層,往高滲透層中注入0.3PV的凝膠體系,達到成膠時間后,進行水驅(qū),至含水到達98%止,記錄壓力、流量、采收率等參數(shù),進而評價堵水劑的效果(表4)。

從表4可看出,四種堵劑在三管并聯(lián)巖心中,整體堵水率為82.4%～89.6%,封堵效果較非均質(zhì)巖心稍差,這是因為非均質(zhì)巖心是籠統(tǒng)注入,且注入量較大(0.6PV),但在注入量相同的情況下,四種堵劑在三管并聯(lián)巖心上的采收率提高值為14.9%～ 17.3%。比非均質(zhì)巖心采收率略低,但是幅度仍然較大。

表4 三管并聯(lián)巖心堵水實驗結(jié)果

3 結(jié)論與認識

綜合對比兩種堵劑的性能,脲醛樹脂堵劑的阻力系數(shù)比酚醛樹脂低,可泵性好,前者的堵水率、突破壓力梯度要略高于后者,兩者均可以在水驅(qū)基礎(chǔ)上提高采收率15%以上,且均有較好的耐沖刷性。

脲醛樹脂體系的成膠強度比酚醛樹脂更大,封堵效果好,但后續(xù)解堵較為困難,若地層條件較差,易造成油井出砂。

[1] 趙福麟,張貴才,周洪濤,等.調(diào)剖堵水的潛力、限度和發(fā)展趨勢[J].石油大學學報(自然科學版),1999,23 (1):49-52

[2] 柴吉祥.提高化學堵水劑效果關(guān)鍵技術(shù)探討[J].內(nèi)蒙古石油化工,2001,21(2):99-101

[3] 馬濤,張國榮,劉高友,等.GD-2型堵水調(diào)剖劑的性能評價[J].精細石油化工進展,2003,12(9):34-36

[4] 馬榴強,周秀民,李曉林.酚醛樹脂改性研究進展[J].塑料,2004,33(5):39-42

[5] 付美龍,羅躍,何建華,等.聚丙烯酰胺凝膠在裂縫孔隙雙重介質(zhì)中的封堵性能[J].油氣地質(zhì)與采收率,2008, 15(3):70-72

TE357

A

1673-8217(2010)01-0115-03

2009-09-08;改回日期:2009-10-24

閆文華,教授,1967年生,1989年畢業(yè)于大慶石油學院,現(xiàn)主要從事提高油氣采收率、油氣田開發(fā)方面的研究工作。

編輯:劉洪樹