李月勝，張代森，毛 源，秦延才，唐存知

(1.中石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257200;2.中石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257015)

無(wú)機(jī)微粒交聯(lián)聚合物凝膠深部封竄調(diào)剖劑ZDH的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

李月勝1，張代森2，毛 源1，秦延才1，唐存知1

(1.中石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257200;2.中石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257015)

為改善埕東油田因長(zhǎng)期注水開(kāi)采導(dǎo)致的水竄嚴(yán)重現(xiàn)象，研制了1種無(wú)機(jī)微粒交聯(lián)聚合物凝膠深部封竄調(diào)剖劑ZDH。為確保ZDH在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)采中的實(shí)際應(yīng)用性，對(duì)其進(jìn)行了地層適應(yīng)性及封堵性能的實(shí)驗(yàn)室研究。室內(nèi)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，ZDH能夠滿足溫度60～80℃、礦化度5 000～11 000 mg/L油藏條件的深部封竄的要求;可增加封竄體系強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性;封堵強(qiáng)度≥5 MPa/m，室內(nèi)穩(wěn)定時(shí)間大于180 d;對(duì)滲透率差異較大的單管巖心均具有較強(qiáng)的封堵能力，對(duì)無(wú)隔層非均質(zhì)并聯(lián)巖心具有明顯的調(diào)驅(qū)能力?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，ZDH的注入可使注水井注水壓力增加1.8 MPa，使對(duì)應(yīng)油井增油475 t，開(kāi)發(fā)效果顯著。

ZDH;調(diào)剖劑;凝膠;聚合物;無(wú)機(jī)微粒;注水開(kāi)發(fā);水竄;埕東油田

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.1 實(shí)驗(yàn)用品

無(wú)機(jī)微粒交聯(lián)聚合物凝膠深部封竄調(diào)剖劑ZDH體系配方:溶液pH=5.2;聚丙烯酰胺單體(HPAM):0.3% ～0.8%;交聯(lián)劑:0.4% ～0.6%;延緩劑:0.05% ～0.50%;無(wú)機(jī)微粒:0.5% ～4.0%。

聚丙烯酰胺單體(HPAM)、交聯(lián)劑、延緩劑和無(wú)機(jī)顆粒均為工業(yè)產(chǎn)品，由山東寶莫生物化工股份有限公司提供。聚丙烯酰胺是丙烯酰胺與丙烯酸(鹽)的共聚物;交聯(lián)劑采用Na2Cr2O7和NH4Cl氧化還原體系［1－3］;延緩劑采用含乙二醇的乳酸與丙酸和乙酸的有機(jī)酸復(fù)配體系;無(wú)機(jī)微粒的主要成分是微米級(jí)的SiO2微粒。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 初凝時(shí)間測(cè)定

用毛細(xì)管黏度計(jì)連續(xù)測(cè)量65℃條件下溶液黏度，當(dāng)運(yùn)動(dòng)黏度達(dá)到200 mm2/s時(shí)認(rèn)為，溶液已初凝，該時(shí)刻為初凝時(shí)間。

1.2.2 凝膠強(qiáng)度測(cè)定

采用真空突破壓力測(cè)量?jī)x測(cè)量凝膠強(qiáng)度［4］(BV值)，實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1。

圖1 真空突破壓力測(cè)量?jī)x示意圖

1.2.3 脫水率測(cè)定

將一定質(zhì)量的堵劑凝膠稱(chēng)重得到初始質(zhì)量m1(精確到0.01 g)后，倒入試管密封后置于耐壓玻璃瓶中，放入設(shè)定溫度的烘箱中連續(xù)恒溫烘干，定期取出樣品觀察，并稱(chēng)量剩余凝膠體質(zhì)量m2，脫水率［5］按下式計(jì)算。

2 ZDH溶液地層適應(yīng)性研究

2.1 溫度影響

將配制好的無(wú)機(jī)微粒交聯(lián)聚合物凝膠深部封竄調(diào)剖劑ZDH溶液分別放置于40、45、50、55、60、65、70、75、80℃的條件下并保持恒溫，依次測(cè)量ZDH溶液的成膠時(shí)間［6］，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可以看出，溫度對(duì)ZDH溶液的成膠影響較大，隨著溫度的升高，初凝時(shí)間縮短，溫度高于65℃時(shí)初凝時(shí)間變化不明顯。

圖2 溫度對(duì)凝膠體系成膠時(shí)間的影響

2.2 礦化度影響

分別用5 000、6 000、7 000、8 000、9 000、10 000、11 000 mg/L礦化度的水配制ZDH溶液。將配制好的無(wú)機(jī)微粒交聯(lián)聚合物凝膠深部封竄調(diào)剖劑溶液置于65℃條件下恒溫，分別測(cè)量ZDH溶液的成膠時(shí)間和交聯(lián)強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3、4。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，礦化度對(duì)凝膠體系的成膠強(qiáng)度和交聯(lián)時(shí)間影響較小。隨礦化度的增加，體系的交聯(lián)強(qiáng)度有一定程度的降低，交聯(lián)時(shí)間稍有延長(zhǎng)［7］。

圖3 礦化度對(duì)體系強(qiáng)度的影響

2.3 熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

將配制好的ZDH溶液置于65℃條件下恒溫，測(cè)定ZDH溶液的成膠強(qiáng)度和脫水率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5、6。恒溫初期，ZDH溶液的成膠強(qiáng)度隨恒溫時(shí)間的延長(zhǎng)下降較大，10 d后變化很小;脫水率隨恒溫時(shí)間的延長(zhǎng)變化不大［8］。35 d內(nèi)ZDH溶液的強(qiáng)度損失率小于12.5%，脫水率小于4%。

圖4 礦化度對(duì)交聯(lián)時(shí)間的影響

圖5 恒溫時(shí)間對(duì)凝膠體系強(qiáng)度的影響

圖6 凝膠體系隨恒溫時(shí)間的脫水率變化曲線

3 ZDH溶液封堵能力實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)備2塊不同滲透率的巖心，分別飽和水后，注入1PV的ZDH溶液，密封巖心兩端，然后置于65℃的恒溫箱中，恒溫48 h后取出并清理巖心兩端，將巖心接入巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀中繼續(xù)水驅(qū)，分別測(cè)定ZDH溶液對(duì)不同滲透率單管巖心的封堵強(qiáng)度［9］，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 ZDH溶液對(duì)單管巖心的封堵能力

從表1得知，ZDH溶液對(duì)巖心封堵率大于98%，突破壓力梯度［10］大于10 MPa/m。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ZDH溶液具有較強(qiáng)的封堵能力。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

埕東油田Ng331層油藏含油面積為5.86 km2，石油地質(zhì)儲(chǔ)量為695×104t，埋藏深度為1 120～1 350 m，油層物性好，平均有效孔隙度為37%，空氣滲透率為2 282×10－3μm2，原始含油飽和度為62%，平均地面厚油的密度為0.968 6 g/cm3，黏度為2 113 mPa·s，屬于普通稠油。地層水水型為NaHCO3型，總礦化度為6 450 mg/L。地層溫度為60℃，地溫梯度為0.037℃/m，壓力系數(shù)為0.97～1.00，溫度和壓力系統(tǒng)正常。經(jīng)過(guò)30多年的注水開(kāi)發(fā)，目前綜合含水已達(dá)到98%以上。

2011年4月以來(lái)，埕東油田開(kāi)展無(wú)機(jī)微粒交聯(lián)聚合物凝膠深部封竄調(diào)剖現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，共完成5口注水井的調(diào)剖施工，累計(jì)投入堵劑12 275 m3，平均單井堵劑用量2 455 m3，調(diào)剖數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。進(jìn)行調(diào)剖試驗(yàn)后，5口注水井在注水量基本不變的情況下，平均注水井注水壓力由7.7 MPa增至9.5 MPa，平均增加1.8 MPa;油井共開(kāi)井23口，見(jiàn)效油井11口，見(jiàn)效率達(dá)49.8%，至2011年11月底累計(jì)增油475 t。

表2 調(diào)剖井注水情況統(tǒng)計(jì)

5 結(jié)論

(1)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，無(wú)機(jī)微粒交聯(lián)聚合物凝膠深部封竄調(diào)剖劑ZDH對(duì)地層溫度和礦化度具有較好適應(yīng)性。

(2)ZDH具有成膠時(shí)間可控、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)表明其對(duì)地層大孔道具有較強(qiáng)封堵能力，能實(shí)現(xiàn)深部調(diào)剖。

(3)無(wú)機(jī)微粒聚合物凝膠深部調(diào)剖技術(shù)在埕東西區(qū)現(xiàn)場(chǎng)施工5井次，開(kāi)發(fā)效果顯著。

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Experiment evaluation of ZDH deep channeling blocking agent of inorganicly crosslinked polymer gel

LI Yue－sheng1，ZHANG Dai－sen2，MAO Yuan1，QIN Yan－cai1，TANG Cun－zhi1
(1.Shengli Oilfield Company，SINOPEC，Dongying，Shandong257200，China; 2.Shengli Oilfield Company，SINOPEC，Dongying，Shandong257015，China)

Water channeling has become a serious problem in Chengdong oilfield after long time of water flooding，and ZDH profile control agent which is an inorganic particle crosslinked polymer gel has been developed for blocking deep channeling.Laboratory experiment on reservoir adaptability and blocking performance has been conducted to ensure field applicability of ZDH.The experiment result shows that ZDH is capable of blocking deep channeling under reservoir conditions of 60～80℃ temperature and 5 000～11 000 mg/L salinity;it can increase the strength and thermal stability of the channeling blocking system with blocking strength≥5 MPa/m and indoor stable time over 180 days;it has stronger blocking ability for single core with bigger permeability difference，and has obvious effect of profile control and oil displacement for heterogeneous parallel cores without interlayer.Field test results show that ZDH injection can increase water injection pressure by 1.8 MPa，and increase corresponding oil well production by 475 t.

ZDH;profile control agent;polymer;gel;inorganic particle;water flooding;water channeling;Chengdong oilfield

TE357.6

A

1006－6535(2012)03－0108－03

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.03.028

20111018;改回日期:20120315

中石化股份有限公司科技專(zhuān)項(xiàng)“埕東西區(qū)泡沫復(fù)合驅(qū)油先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)”(P03004)部分內(nèi)容

李月勝(1981－)，男，工程師，2003年畢業(yè)于煙臺(tái)大學(xué)化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)為中國(guó)石油大學(xué)(華東)石油與天然氣工程專(zhuān)業(yè)在讀工程碩士，從事化學(xué)采油工藝技術(shù)研究與應(yīng)用工作。

編輯周丹妮