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        興古潛山油井無機凝膠堵水劑的研發(fā)

        2014-08-15 00:51:32王燕遼河油田公司興隆臺采油廠工藝研究所遼寧盤錦124010
        化工管理 2014年24期
        關(guān)鍵詞:潛山水劑交聯(lián)劑

        王燕(遼河油田公司興隆臺采油廠工藝研究所 遼寧 盤錦 124010)

        興隆臺潛山區(qū)域構(gòu)造上位于遼河坳陷西部凹陷中南部,北接陳家洼陷,南接清水洼陷,西鄰盤山洼陷,東為冷家深陷帶,整體為被三個生油洼陷所包圍的基巖潛山,呈典型的“洼中之隆”形態(tài),為新生古儲型潛山油藏 。

        潛山油藏裂縫發(fā)育,儲集空間類型以構(gòu)造裂縫為主,且多為中高角度縫,平均縫寬10-100微米,宏觀構(gòu)造裂縫以北東向展布,平均裂縫密度為40條/米;

        經(jīng)過5年開發(fā),目前已有15口油井見水,見水井綜合含水達33.1%。在油藏Ⅲ段見水井逐漸增多表明油藏底水已相對活躍,隨著潛山油藏壓力逐漸下降將會加大底水上竄,造成油井含水上升加劇。

        一、研究思路

        針對潛山油藏具有雙重孔隙介質(zhì)、裂縫發(fā)育、油藏溫度高的特性,高溫堵劑研究重點在堵劑的高溫穩(wěn)定性及油流通道的保護。

        1.油流通道的保護

        堵水過程中必須在封堵高含水裂縫(水流通道)的同時,盡可能降低堵劑對低含水裂縫的封堵或干擾,在成功封堵高含水裂縫后,通過底水轉(zhuǎn)向、井底流壓增大,發(fā)揮低含水裂縫等部位的潛力,保證堵水后的生產(chǎn)能力等問題。

        2.堵劑的高溫穩(wěn)定性

        能持續(xù)封堵高含水裂縫(或降低水相滲透率),由于潛山油藏埋藏深,溫度高(160℃),因此封堵材料的高溫熱穩(wěn)定性是實現(xiàn)有效封堵及措施有效期的保證。同時需滿足注入、安全等工藝要求。

        二、室內(nèi)研究與實驗

        通過對出水井作取樣或井筒撈樣進行水性分析,多數(shù)油井水性分析表明興古潛山油藏水性礦化度在5000-15000mg/l,水性以CaCl2型為主。

        1.高溫暫堵材料研究

        在160℃下進行靜態(tài)降解性能評價。160℃條件下,有機凝膠顆粒2-3天內(nèi)可實現(xiàn)完全降解,聚酯類纖維材料(30μm)5天內(nèi)未觀察出明顯的水解。受實驗手段限制,未對泡沫的高溫穩(wěn)定性進行評價。

        然后,利用并聯(lián)填砂管進行了泡沫及有機凝膠顆粒作用下分流能力測試(并聯(lián)填砂管極差20-25);分流能力測試基礎(chǔ)上,測試了低滲透巖心的滲透率恢復(fù)值,滲透率恢復(fù)測試為160℃下放置下放置3d后實驗值。

        2.高溫堵劑研究

        (1)基于成垢助劑的分散凝膠堵水劑

        基于增強劑的硅酸鹽凝膠堵水劑具有高的強度,利用其形成分散的微凝膠顆粒,基于吸附、成垢等作用,增加優(yōu)勢通道流動阻力。

        潛山模擬地層水配制不同濃度硅酸鹽溶液,與助劑混合,通過觀察凝膠的狀態(tài)可見,在一定濃度范圍內(nèi),復(fù)合硅酸鹽與成垢離子可形成分散的凝膠狀態(tài);一定條件下也可形成整體凝膠。具體凝膠的狀態(tài)取決于硅酸鹽及助劑離子濃度。

        通過巖心驅(qū)替試驗測試分散凝膠的封堵能力,由注入及封堵情況可見,堵劑具有良好的注入性能,封堵程度∝涂層段塞數(shù);其次,對巖心的封堵程度∝滲透率,這有利于選擇性降低部分大開度裂縫的滲透率,保護低滲層,這主要是由其分散凝膠的狀態(tài)所決定的。

        (2)基于多功能團交聯(lián)劑的抗溫凝膠堵劑

        技術(shù)原理

        制備一種多功能團的大分子交聯(lián)劑,使AM在其作用下形成高分子凝膠。這種情況下,一方面交聯(lián)點之間的分子鏈增多,且聚合分子鏈的活動空間增大,另一方面大分子交聯(lián)劑起到了類似混凝土中石子一樣的作用。因此,AM凝膠的熱穩(wěn)定性、韌性等性能有望得以大幅改善。

        多功能團交聯(lián)劑的制備

        制備方法

        制備穩(wěn)定的AM反相微乳液,通過光引發(fā)、聚合得到納米級交聯(lián)微球組成的溶液。以N-羥甲基丙烯酰胺為化學改性劑,在交聯(lián)微球結(jié)構(gòu)上引入C=C雙鍵等活性功能基團。產(chǎn)物利用無水乙醇沉淀、丙酮洗滌、真空干燥5h后得白色或淺黃色粉末,即為多功能團交聯(lián)劑。

        試驗結(jié)果及分析

        所制備的多功能交聯(lián)劑粒徑小于40μm的粉末比例為73%。產(chǎn)物紅外譜圖顯示,在波數(shù)為1630.1 cm-1處的一個很強的吸收峰,是由于C=C雙鍵伸縮振動引起的;波數(shù)在1686.3 cm-1處為酰胺中的C=O鍵引起的;在3194.7 cm-1處為脂肪族仲胺NH伸縮;其他吸收峰還有:2913.5 cm-1處為烷烴反對稱伸縮;1448.0處為CH 2烷烴變角。因此,可推斷出在微凝膠分子結(jié)構(gòu)中順利引入了具有反應(yīng)性的C=C雙鍵。

        地下固化時間控制

        多功能團交聯(lián)劑條件下,以丙烯酰胺(AM)、2—丙烯酰胺—2—甲基丙磺酸鹽(AMPS)、乙烯基二甲基硅氧烷為聚合單體,TBPB(苯甲酰)為引發(fā)劑,F(xiàn)S為緩凝劑進行了160℃條件下固化時間的測試。試驗結(jié)果表明,TBPB濃度20 mg/L,阻聚劑濃度10 mg/L條件下,靜態(tài)固化時間可保持在6-6.5小時左右,為礦場工藝安全提供了保證。

        固化后利用質(zhì)構(gòu)儀與以N,N-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑制得的產(chǎn)物強度進行了對比,結(jié)果顯示基于多功能交聯(lián)劑的凝膠強度為后者的8.2倍。

        可見,多功能交聯(lián)劑有效提高了凝膠的強度,此外,其韌性也大幅度提高。

        高溫熱穩(wěn)定性

        在160℃、地層模擬水條件下,堵劑在高溫密封罐中放置,定期測試堵劑強度表征其熱穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定測試結(jié)果表明,160℃下,材料發(fā)生熱降解,這與材料本身固有的特性有關(guān),但7個月后堵劑強度為8.7kpa,仍具有良好的強度,滿足工藝需要。

        結(jié)論及建議

        增強劑的硅酸鹽凝膠堵水劑提高了其強度,基于成垢助劑的硅酸鹽凝膠堵水劑降低了其風險,滿足高溫裂縫油藏封堵工藝要求,高溫裂縫油藏堵水段塞組合方式,為下一步的礦場應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。但如下3個方面的工作仍有待加強。

        (1)進一步探索高溫有機凝膠堵劑的特性;

        (2)基于興古潛山復(fù)雜裂縫儲層模型,進一步細化對復(fù)雜裂縫中堵劑封堵行為的認識;

        (3)研究出適合于高壓、超深地層的堵劑注入工藝,進一步優(yōu)化潛山裂縫油藏堵水工藝參數(shù),耐溫、抗壓能力堵水工藝管柱的研制。

        [1]張紹槐,羅亞平,等.保護儲集層技術(shù).北京:石油工業(yè)出版社,1993.

        [2]楊世儒等主編.堵漏技術(shù).北京:化學工業(yè)出版社,2003,(3):158-162.

        [3]嚴瑞瑄編.水性高分子.北京:化學工業(yè)出版社,1998,(6):71-77.

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