王 亞，薛 杰，張 震，周文斌

（西安石油大學石油工程學院，陜西西安 710065）

在水驅(qū)油及化學驅(qū)油過程中, 非均質(zhì)性地層中滲透率較高巖層的原油能被順利地驅(qū)出, 而滲透率較低巖層的原油仍留在地下,造成了采收率低,開發(fā)成本高的結(jié)果。注水井調(diào)剖技術(shù)是有效的解決手段之一,開始得到重視和發(fā)展。膠態(tài)分散凝膠（CDG）技術(shù)是20 世紀80 年代后期國外發(fā)展起來的油層深部調(diào)剖技術(shù), 該技術(shù)的特點是采用低濃度的聚合物和交聯(lián)劑, 是以分子內(nèi)交聯(lián)為主生成的、彼此獨立、相互連接較弱的凝膠小顆粒組成的膠態(tài)分散體系, 能夠深入到地層深部，增加原有高滲透率水通道的流動阻力, 使后續(xù)注入的驅(qū)替液轉(zhuǎn)向先前未波及到的低滲透層，從而進入地層深部進行調(diào)剖,達到提高采收率的目的。CDG 技術(shù)同時具有調(diào)剖和驅(qū)油的作用，對于提高油田注水開發(fā)效率有著重大意義。

1 CDG調(diào)驅(qū)機理

CDG 是在聚丙烯酰胺（HPAM）和交聯(lián)劑的濃度都很低的情況下，通過分子內(nèi)交聯(lián)和少量的分子間交聯(lián)把聚合物分子聯(lián)結(jié)成分散的膠束懸浮在溶液中，使之形成粘度很低的膠態(tài)分散凝膠，具有膠體溶液的性質(zhì)。表現(xiàn)出沒有一定形狀，具有一定流動性，能進入地層深部，選擇性地堵塞大孔道或高滲透層，使液流轉(zhuǎn)向進入較低滲透層，改善因非均質(zhì)性造成的波及系數(shù)低的問題，從而大幅度的提高這類油藏的采收率。

和常規(guī)的凝膠相比，CDG 沒有形成連續(xù)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在井眼附近注入液的流速很大，壓差也大，HPAM 和交聯(lián)劑之間的交聯(lián)反應未能充分進行，此時的CDG 溶液和未交聯(lián)的HPAM 稀溶液相同，粘度低，便于長時間大劑量地注入地層深部;隨著CDG 液的推進，流速變慢、壓差變低，交聯(lián)反應逐漸完成，CDG 在油層深部的高滲透層表現(xiàn)出凝膠性質(zhì)，迫使后續(xù)流體轉(zhuǎn)向含油飽和度高的低滲透層，提高了驅(qū)油體積和效率。膠態(tài)分散凝膠體系具有調(diào)剖和改善流度比的雙重作用。

2 CDG 調(diào)驅(qū)體系的研究

2.1 CDG 的制備過程

稱取一定量的HPAM 母液于燒杯中, 加入過濾后某油田的注入水，打開攪拌器,勻速加入稱好的一定量聚丙烯酰胺，120 r/min 轉(zhuǎn)速下攪拌2～3 h 后靜置24 h后備用。在稀釋好的一定濃度聚合物溶液中加入交聯(lián)劑，搖勻后再加穩(wěn)定劑,置于一定溫度恒溫箱中，測定CDG 調(diào)驅(qū)體系的性能。

2.2 影響CDG 成膠的因素研究

為了了解聚合物濃度、交聯(lián)劑濃度、溫度和時間對成膠粘度的影響，采用上述配制方法分組配制了若干CDG 樣品，從而對各因素對CDG 性能有可能產(chǎn)生的影響進行比較，思路是單因素試驗法。

表1 實驗數(shù)據(jù)表

方案設(shè)計如下：

第一組：任選溫度為80 ℃，交聯(lián)劑濃度為60 mg/L，HAPM 濃度依次為200、400、600、800 mg/L；

第二組：任選溫度為80 ℃，HAPM 濃度為400 mg/L，交聯(lián)劑濃度依次為60、70、80、90 mg/L；

第三組：任選HAPM 濃度為400 mg/L，交聯(lián)劑濃度依次為60 mg/L，溫度依次設(shè)定為60、80、90、100 ℃分別進行每組試驗，然后測其粘度，并做好記錄。

2.2.1 聚合物濃度對CDG 性能的影響 在交聯(lián)劑濃度60 mg/L 和溫度80 ℃一定的情況下，觀察CDG 的粘度隨聚合物的濃度的變化情況（見表2）。

表2 聚合物的濃度對CDG 成膠粘度的影響

圖1 聚合物的濃度對CDG 成膠粘度的影響

由表2 和圖1 上可以看出，隨著聚合物濃度的增加，形成的凝膠體系粘度不斷增加。因為在其它條件一定時，聚合物濃度越大，聚合物分子間相互碰撞的機率就越多，交聯(lián)點增多，因而使CDG 的粘度增大。

2.2.2 交聯(lián)劑濃度對CDG 性能的影響 聚合物濃度400 mg/L 和溫度80 ℃一定的情況下，觀察CDG 的粘度隨交聯(lián)劑的濃度變化情況（見表2）。

表3 交聯(lián)劑的濃度對CDG 成膠粘度的影響

圖2 交聯(lián)劑的濃度對CDG 成膠粘度的影響

由表3 和圖2 中可以看出在溫度80 ℃，聚合物濃度為400 mg/L 時，交聯(lián)劑的最佳濃度為80～90 mg/L。

2.2.3 反應溫度對CDG 性能的影響 在聚合物濃度為400 mg/L，交聯(lián)劑濃度為60 mg/L 時，設(shè)定不同的溫度，觀察溫度對CDG 體系粘度的影響（見表4）。

表4 溫度對CDG 成膠粘度的影響

圖3 溫度對CDG 成膠粘度的影響

由表4 和圖3 中可以看出CDG 的粘度隨著溫度的增加而增加，在達到90 ℃時達到最大值，而后隨著溫度的增加，粘度下降，這是CDG 受溫度降解作用的結(jié)果。因此，在聚合物濃度為400 mg/L，交聯(lián)劑濃度為60 mg/L 時，反應的最佳溫度為90 ℃。

2.2.4 反應時間對CDG 性能的影響 任選一組實驗，假設(shè)選為：溫度80 ℃，聚合物濃度為400 mg/L，交聯(lián)劑濃度為80 mg/L，反應過程中每隔12 h 測定一次粘度，觀察不同的反應時間后體系粘度的變化（見表5）.

表5 反應時間對成膠粘度的影響

圖4 反應時間對成膠粘度的影響

由表5 和圖4 中可以看出CDG 的粘度剛隨著反應時間的增加逐漸增加，但60 h 后隨著時間的增加，粘度開始下降。因此，較佳的反應時間為60 h 左右。

3 CDG 調(diào)驅(qū)體系性能評價

巖心流動實驗可以評價CDG 在多孔介質(zhì)中的滲流特性,它與CDG 在油層滲流時的狀態(tài)最為接近。在室內(nèi)進行了模擬試驗，通過阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)等參數(shù)來評價調(diào)驅(qū)效果。

3.1 封堵實驗

使用兩塊不同滲透率的人造巖心在合注分采的條件下，評價了配方為聚合物濃度400 mg/L、交聯(lián)劑濃度60 mg/L 的調(diào)剖劑，測定了其突破壓力、吸水剖面變化和堵水效率等各項參數(shù)（見表6）。

從表6 可以看出，對于此種配方，高滲透率巖心吸水剖面由78.7 %下降到49.2 %，低滲透率巖心吸水剖面由10.8 %上升到38.1 %。突破壓力0.34 MPa，封堵效率98.2 %。由此可以推斷，CDG 對于低滲透油層的封堵效果非常有效。

3.2 巖心物理模擬實驗

聚合物調(diào)剖和驅(qū)油實驗過程如下：模型抽真空2.5 h后飽和地層水，測量孔隙度。飽和油至出口不含水為止。在預定驅(qū)替效率下水驅(qū)至模型出口含水率達到98 %。按實驗方案注入CDG，按實驗方案要求注入相應聚合物段塞。水驅(qū)至模型出口含水率達到98 %為止。當水驅(qū)模型出口含水達到98 %后，進行0.2 PV 調(diào)剖處理，然后用CDG 進行驅(qū)油，再水驅(qū)至出口含水達到98 %，模型一提高采收率幅度為15.4 %，最終采收率達到59.6 %；模型二提高采收率幅度為26.5 %，最終采收率達到73.1 %。

說明此條件下，CDG 驅(qū)對低滲透油層進行調(diào)驅(qū)效果比對高滲透層調(diào)驅(qū)的效果好。

4 結(jié)論

（1）通過實驗確定了影響CDG 調(diào)驅(qū)體系性能的因素的最佳范圍；

（2）進行了巖心流動實驗，為礦場先導性試驗做準備。

表6 封堵實驗數(shù)據(jù)

（3）CDG 調(diào)驅(qū)體系可以有效的提高波及系數(shù)和采收率。

（4）CDG 驅(qū)對低滲透油層進行調(diào)驅(qū)效果比對高滲透層調(diào)驅(qū)的效果好。

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