秦 飛， 聞一平， 賴南君， 丁保東， 賈 超， 胡 東， 何 衛(wèi)

(1.中石化西北油田分公司石油工程技術(shù)研究院，烏魯木齊 830011；2.西南石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，成都 610500)

注氣是世界大部分油田提高采收率的重要措施之一[1-2]。而在注氣提高油氣田采收率過程中，由于天然因素[3-8]和人工開發(fā)過程[9-10]導(dǎo)致油藏出現(xiàn)非均質(zhì)性，以及受驅(qū)替流體和地下油氣的不利流度比[11]等因素的影響，使注入氣易出現(xiàn)氣竄現(xiàn)象。氣竄現(xiàn)象的出現(xiàn)，降低了注入氣在儲層中的波及范圍，導(dǎo)致注入氣在儲層中的利用率低、甚至出現(xiàn)無效循環(huán)等不利現(xiàn)象，最終影響氣驅(qū)的增產(chǎn)效果[12]。

目前，用于封堵氣竄的常規(guī)工作液體系包括泡沫體系[13-16]、凝膠體系[17-20]和復(fù)合泡沫凝膠體系[21-24]等。但隨著油氣田開發(fā)逐漸面向高溫、高鹽儲層[T≥120 ℃，總礦化度(total salinity, TS)≥200 g/L]，以上工作液體系均存在化學(xué)穩(wěn)定性差的缺陷，導(dǎo)致其長期封竄性能不佳。因此，針對高溫、高礦化度地層的封竄工作，應(yīng)首先考慮對雙高環(huán)境免疫(或受雙高惡劣環(huán)境影響小)，且長期性能穩(wěn)定的材料作為封竄措施的主劑。

針對上述措施存在的不利情況，提出采用攜帶液-瀝青和核桃殼這一新型封竄體系對高溫、高鹽地層裂縫進行封堵。該體系以瀝青和核桃殼作為封竄主劑，采用黃原膠作為稠化劑，將瀝青與核桃殼攜帶至目的層位，并利用瀝青在高溫環(huán)境中變?yōu)楦唣ち黧w，進而使核桃殼黏結(jié)成為較大團塊對裂縫進行封堵。該體系能夠降低惡劣環(huán)境對稠化劑的長期增黏性能的要求，僅要求攜帶液能夠攜帶瀝青與核桃殼進入目的層位即可；其次，體系中的瀝青、核桃殼原料簡單易得，可根據(jù)實際地層溫度、裂縫孔隙條件分別對瀝青軟化點及兩種材料的粒徑等性質(zhì)進行調(diào)整，兩種封堵材料受地層惡劣環(huán)境影響小，且長期封竄性能良好。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

黃原膠(干粉)，工業(yè)級，純度99%，內(nèi)蒙古阜峰生物科技公司生產(chǎn)；石油瀝青，軟化點分別為60、90、105和 120 ℃，真密度0.98～1.08 g/cm3，河北邯鄲延金化工公司；核桃殼，真密度1.52 g/cm3，河南潔康環(huán)?？萍加邢薰?；試驗配制模擬地層水所用無機鹽均購自成都科龍化工試劑廠，采用的模擬鹽水組成及總礦化度如表1所示，模擬鹽水總礦化度223.07 g/L，密度1.15 g/cm3。

表1 模擬地層水組成

模擬巖心：露頭碳酸鹽巖，基質(zhì)滲透率極低，不參與滲流。巖心長度7.05 cm，直徑3.81 cm；內(nèi)部網(wǎng)格狀裂縫(模擬氣竄通道)，裂縫部分完全對稱，縫寬2 mm，縫半深1 mm(總體深度2 mm)，縫間距7 mm。模擬巖心如圖1所示。試驗前采用環(huán)氧樹脂對兩塊巖心進行膠結(jié)。

圖1 模擬裂縫巖心構(gòu)造情況

1.2 試驗設(shè)備

Mastersizer 2000型激光粒度儀(英國Malvern公司)、Brookfield CAP2000型高剪切錐板黏度計(美國Brookfield公司)、Quanta 450型環(huán)境掃描電鏡(美國FEI公司)、2PB-1040Ⅱ型平流泵(0.01～9.99 mL/min，Pmax=42 MPa，北京衛(wèi)星制造廠)、MF5712型電子氣體流量計(量程0～200 L/min，美國Siargo公司)、巖心夾持器(內(nèi)徑3.80 cm)、活塞容器(Pmax=15 MPa)、SG83-1型雙聯(lián)自控恒溫箱(Tmax=350 ℃)、水熱反應(yīng)釜(V=20 mL，Tmax=200 ℃，Pmax=5 MPa)、壓力傳感器(0～6 MPa)、手搖泵、高壓氮氣、攪拌器、分樣篩。巖心流動試驗所采用流程如圖2所示。

圖2 高溫巖心驅(qū)替試驗流程圖

1.3 耐溫耐鹽封竄體系的配制

取一定體積模擬鹽水，開啟攪拌器，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為500 r/min，在鹽水漩渦臂上勻速灑入一定質(zhì)量黃原膠干粉；待黃原膠全部溶解后(約1 h)，向溶液中緩慢加入一定質(zhì)量及目數(shù)的瀝青粉末、核桃殼顆粒。攪拌4 h后，瀝青粉末及核桃殼顆粒均已均勻分散在黃原膠溶液中，得到耐溫耐鹽封竄體系。圖3所示為防竄體系實物圖，其中黑色固體為瀝青，褐色固體為核桃殼。

1.4 瀝青及核桃殼粒徑的篩選及確定

根據(jù)Abrams[25]提出的1/3架橋規(guī)則，在充填粒徑d*大于地層孔喉平均直徑d的1/3時，充填顆粒會在入口處發(fā)生堵塞，濾液會侵入巖石內(nèi)部；當(dāng)1/7d

固相架橋顆粒核桃殼分別采用55目、110目分樣篩進行篩分；由于瀝青不同于核桃殼，其在高溫環(huán)境中會軟化黏結(jié)，具有“變形蟲”及自動匹配孔隙的能力，故瀝青粉末粒徑滿足注入性即可。此外，采用激光粒度儀對篩分后的瀝青及核桃殼粒徑進行測定。粒徑測定結(jié)果如圖4、圖5所示：核桃殼粒徑中值為329.174 μm，與1/3架橋粒度接近；瀝青粉末粒徑中值為216.618 μm，滿足注入性要求。

圖3 瀝青-核桃殼防竄體系

圖4 核桃殼粒徑分布情況

圖5 瀝青粉末粒徑分布情況

1.5 瀝青高溫黏度及其黏結(jié)核桃殼性能研究

采用Brookfield CAP2000型高剪切錐板黏度計測定4種石油瀝青在130 ℃的表觀黏度，錐板轉(zhuǎn)速6 r/min，剪切速率17.7 s-1。另外，取等質(zhì)量瀝青粉末與核桃殼(兩者粒徑同1.3節(jié))共混，并將混合顆粒加入至高溫反應(yīng)釜中，在130 ℃高溫恒溫箱放置48 h后取出觀察瀝青黏結(jié)核桃殼顆粒情況。

1.6 核桃殼顆粒懸浮性研究

由1.1節(jié)可知，ρ瀝青<ρ鹽水<ρ核桃殼，根據(jù)Stcoks沉降定律，黃原膠溶液可穩(wěn)定懸浮瀝青粉末，由于核桃殼密度明顯高于配制鹽水，因此黃原膠溶液僅依靠黏度對核桃殼進行懸浮。按照1.3節(jié)的方法配制工作液，取質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的核桃殼(粒徑同1.4節(jié))加入至質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%～0.6%的黃原膠溶液，觀察其常溫懸浮核桃殼情況。

在常溫基礎(chǔ)上研究黃原膠溶液在高溫環(huán)境(130 ℃)下的懸浮性能，將黃原膠溶液+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%核桃殼體系置入高溫高壓反應(yīng)釜中，在130 ℃恒溫箱中進行高溫老化，分別在4、8、12、16、20、24和28 h后從反應(yīng)釜取出，觀察核桃殼的高溫懸浮情況。

1.7 封竄體系封竄性能研究

1.7.1 最大注入濃度優(yōu)選

在對封竄體系封堵性能影響因素進行研究前，需對瀝青及核桃殼的最高濃度進行判定。采用黃金分割法[26]配制不同濃度的瀝青及核桃殼(m瀝青∶m核桃殼=1∶1)，利用巖心流動試驗考察體系注入性能，根據(jù)黃金分割法不斷尋優(yōu)得到最大注入濃度。具體分割過程為首先根據(jù)經(jīng)驗定義兩個濃度X1與X2(X2>X1)，對X1、X2注入性進行評價，若X1滿足注入性，而X2不滿足，則依據(jù)黃金分割法確定下兩組試驗點X3與X4，其計算公式如式(1)、式(2)；而后進一步測試濃度X3與X4注入性，在X3與X4之間繼續(xù)使用黃金分割逐步優(yōu)化最大注入濃度。

(1)

(2)

1.7.2 封竄體系封竄性能及其影響因素研究

在確定核桃殼、瀝青粒徑后，還需要對瀝青和核桃殼的濃度，以及瀝青軟化點進行選擇。采用正交試驗法優(yōu)化體系配方，考察以上三組因素對封堵性能的影響情況，設(shè)計因素-水平如表2所示。

表2 正交試驗因素-水平

巖心驅(qū)替試驗步驟：①向巖心夾持器中加入膠結(jié)好的模擬巖心，手搖泵加圍壓至5 MPa，以高壓氮氣瓶作為氣源進行驅(qū)替，采用電子流量計在巖心夾持器尾端出口處測定不同氣驅(qū)氣壓下的氣體流速v0(L/min)；②注入封竄體系，直至巖心夾持器尾端流出封竄體系為止(泵注流速0.25 mL/min)，關(guān)閉巖心夾持器進、出口閥門，高溫老化48 h；③打開夾持器進、出口閥門，再次進行氮氣驅(qū)替，測定不同氣壓下巖心夾持器尾端的氣體流速v1(L/min)，得到延緩氣竄能力數(shù)據(jù)。

巖心流動試驗全程在130 ℃烘箱中進行，為獲得詳細的防氣竄能力數(shù)據(jù)，采用的氣驅(qū)氣壓分別為0.25、1 MPa，測量兩個驅(qū)替氣壓下的封堵能力。封竄體系對裂縫的封堵率按式(3)進行計算[27-29]，以封堵前后通過裂縫巖心的氣體流速下降程度衡量體系封堵性能。

(3)

式(3)中：W為封堵率，%；v0為注封堵劑前氣體流速，L/min；v1為注封堵劑后氣體流速，L/min。

1.8 防竄體系封堵裂縫情況研究

對最優(yōu)方案進行封竄試驗后，剖開巖心觀察防竄體系在巖心裂縫中分布及封堵情況(宏觀)，并取出封竄體系在裂縫內(nèi)部形成的封堵層，采用環(huán)境掃描電鏡對其進行形貌分析，觀察瀝青對核桃殼的黏結(jié)效果(微觀)。

2 結(jié)果及分析

2.1 瀝青高溫黏度及其黏結(jié)性能

由圖6可知，隨著軟化點逐漸升高，石油瀝青在130 ℃環(huán)境下的表觀黏度越大，瀝青軟化點從60 ℃上升至105 ℃，瀝青黏度從3 019 mPa·s增長至8 561 mPa·s，但當(dāng)瀝青軟化點增長至120 ℃時，其黏度僅增至9 561 mPa·s，增長較緩慢，以上4種瀝青的黏度均能滿足黏結(jié)核桃殼的要求。理論上，瀝青黏度越高，對核桃殼的黏結(jié)效果越好，但在實際封堵過程中，不僅要求瀝青能夠牢固地將核桃殼黏結(jié)住，還需要瀝青在軟化后具備一定的流動性，發(fā)揮其“變形蟲”作用，將封竄體系內(nèi)的核桃殼全部黏結(jié)，加厚封堵區(qū)域，增強封堵性能。因此僅憑黏度測試不能對瀝青種類進行選擇。

瀝青作為封竄體系中的黏結(jié)材料，最重要的性能就是黏結(jié)核桃殼的能力。將瀝青粉末與核桃殼共混并觀察其黏結(jié)效果。由圖7可知，對比黏結(jié)前后，黏結(jié)前的瀝青與核桃殼均呈粉末狀，只能采用水平放置俯視觀察；在瀝青高溫黏結(jié)后，均能將黏結(jié)成塊的瀝青-核桃殼餅狀物垂直放置，且不會出現(xiàn)瀝青或核桃殼掉落的現(xiàn)象，試驗所采用的不同軟化點瀝青均能表現(xiàn)良好的黏結(jié)能力。

圖6 不同軟化點瀝青-表觀黏度(130 ℃，17.7 s-1)

圖7 瀝青黏結(jié)核桃殼情況(從左至右軟化點逐漸升高)

2.2 固相顆粒懸浮性能

由圖8可知，當(dāng)黃原膠濃度低于0.2%時，核桃殼顆粒在溶液內(nèi)分布不均，基本沉積于試管底部；當(dāng)黃原膠濃度增至0.3%時，溶液即可將核桃殼顆粒穩(wěn)定懸浮，且分散均勻。但由于實際攪拌過程，尤其在現(xiàn)場施工時，會不可避免混入少量空氣，黃原膠在高溫環(huán)境下易發(fā)生熱氧降解[30-31]，從而降低甚至失去對核桃殼的懸浮性，無法完成深部封堵任務(wù)，因此需要通過高溫懸浮性能進一步優(yōu)化黃原膠濃度。由于黃原膠溶液僅作攜帶用途，滿足其懸浮時間的最低濃度即可，因此對0.3%～0.5%黃原膠溶液的高溫懸浮性進行研究。

圖8 黃原膠懸浮核桃殼情況(25 ℃，從左至右黃原膠濃度0.1%～0.6%)

圖9 高溫懸浮核桃殼情況(T=130 ℃，取樣時間由左至右為4～28 h)

由圖9可知，對0.3%黃原膠溶液在130 ℃高溫環(huán)境老化12 h以內(nèi)，基本不會影響黃原膠溶液懸浮核桃殼的性能；但老化時間達到16 h后，可以觀察到試管底部出現(xiàn)明顯的沉積現(xiàn)象；24 h后，黃原膠溶液基本失去對核桃殼的懸浮能力，溶液所攜帶的核桃殼顆粒全部沉積在試管底部。對質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%黃原膠溶液，在130 ℃環(huán)境下，在前20 h內(nèi)，懸浮核桃殼性能基本不發(fā)生變化；當(dāng)黃原膠溶液高溫24、28 h時，雖然部分核桃殼發(fā)生沉積現(xiàn)象，但溶液對核桃殼還有一定的懸浮能力(溶液中部還懸浮一定量的核桃殼顆粒)。當(dāng)黃原膠濃度增至0.5%，在130 ℃環(huán)境下第24 h時，試管底部開始出現(xiàn)明顯的核桃殼沉降堆積現(xiàn)象，但溶液仍能夠懸浮大部分核桃殼顆粒，至28 h時，與其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%時相同，黃原膠溶液中部僅能懸浮小部分核桃殼顆粒，試管底部沉積情況與其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%時類似。

綜上，黃原膠濃度在0.5%較0.4%對于核桃殼顆粒的高溫懸浮性能并未有明顯改善，且黃原膠溶液僅作為懸浮劑將核桃殼顆粒攜帶至目的層位即可，繼續(xù)增大黃原膠濃度可能會造成現(xiàn)場泵注壓力偏高，綜合考慮施工經(jīng)濟成本，確定黃原膠濃度為0.4%。

2.3 瀝青-核桃殼體系封堵性能及影響因素分析

2.3.1 封竄體系最大注入濃度的確定

圖10所示為黃金分割法優(yōu)化瀝青及核桃殼的最大注入濃度，按照①～⑧的試驗次序考察其余濃度組的注入性。標(biāo)紅部分為注入性差的試驗組，在注入過程中瀝青、核桃殼在巖心入口處發(fā)生堵塞；黑色未標(biāo)紅部分為注入過程未發(fā)生注入端口堵塞的試驗組，試驗過程中壓力較為平穩(wěn)，無增長現(xiàn)象。由圖10可知，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%黃原膠溶液攜帶質(zhì)量比1∶1的瀝青&核桃殼體系，其進入裂縫模型的最高濃度為8%。因此確定2 mm裂縫巖心模型注入該體系的瀝青與核桃殼最大濃度均為8%。

圖10 黃金分割法優(yōu)化最大注入濃度

2.3.2 體系封堵性能正交試驗結(jié)果及分析

根據(jù)1.7.2節(jié)設(shè)置正交方案，其試驗結(jié)果如表3所示，對該試驗結(jié)果進行直觀分析后的指標(biāo)結(jié)果如表4所示。

由表4可知，核桃殼含量、瀝青含量及其軟化點的極差分別為45.837、15.002、4.593。因此三因素對封堵體系封竄能力的影響依次為核桃殼含量>瀝青含量>瀝青軟化點，且核桃殼含量對封竄效果的影響程度要遠高于瀝青含量和軟化點。分析認(rèn)為：核桃殼作為固相架橋顆粒，其d50為330 μm左右，在裂縫通道中起到架起封堵橋梁的作用，若無核桃殼在裂縫中架橋填充部分通道空間，則瀝青無可黏結(jié)位置，達不到封堵目的，故核桃殼含量為影響封竄效果最大的因素；其次，由2.1節(jié)可知，4種瀝青均能夠很好地黏結(jié)核桃殼，黏結(jié)性能差別較小，因此瀝青軟化點對于體系的封竄效果影響最??；瀝青含量決定封竄體系在裂縫中黏結(jié)的緊密程度，影響氣體通過封堵區(qū)域的流量。然而缺少核桃殼在裂縫通道中預(yù)先架橋，瀝青則難以發(fā)揮其黏結(jié)作用，因此瀝青含量影響程度小于核桃殼含量；但不同加量的瀝青可以黏結(jié)不同加量的核桃殼顆粒，因此封竄性能對于瀝青含量變化的敏感性仍要高于瀝青軟化點。

表3 瀝青-核桃殼體系封竄性能正交設(shè)計

表4 三因素四水平試驗評價指標(biāo)

核桃殼含量水平趨勢如圖11所示，隨著核桃殼含量的增大，封堵呈先上升后下降再上升的變化趨勢，分析認(rèn)為：核桃殼含量從2%升至4%時，其占據(jù)裂縫的空間也明顯增大，此時體系對于裂縫的封堵能力得到明顯加強；但在體系中瀝青含量一定時，瀝青所能黏結(jié)核桃殼的含量也因此固定，核桃殼含量繼續(xù)增大(從4%增加至6%)，占據(jù)更多體積，使得體系中瀝青分布更為分散，單一核桃殼顆粒周邊的瀝青顆粒數(shù)量明顯減少，未被黏結(jié)的核桃殼數(shù)目大大增加，形成自由核殼顆粒，而自由核桃殼填充的封堵區(qū)域易被高壓氣流沖垮甚至裹挾，導(dǎo)致封堵效果降低；隨核桃殼含量繼續(xù)增長(從6%上升至8%)，核桃殼顆粒在裂縫中已經(jīng)形成了具有一定厚度且具備較強機械封堵強度的封堵層，導(dǎo)致封堵作用又得以增強。

棕色球體為核桃殼；黑色球體為瀝青顆粒

棕色為核桃殼顆粒；黑色球體為瀝青顆粒

同樣地，如圖12所示，瀝青含量從2%升至4%時，體系中被瀝青黏結(jié)核桃殼的量得到一定提升，由核桃殼堆積產(chǎn)生的孔隙被瀝青進一步填充，氣流通過孔隙阻力得以增加，其封堵率有所上升；而體系內(nèi)的核桃殼含量一定時，體系架橋封堵的能力也隨之確定，隨瀝青含量進一步增大(從4%升至6%)，分布更分散的核桃殼不能有效地建立架橋，此時封堵率隨著瀝青含量的上升出現(xiàn)微弱下降；當(dāng)瀝青含量繼續(xù)增長時(從6%升至8%)，瀝青顆粒自身也可作為架橋顆粒，并通過彼此的高黏性質(zhì)黏結(jié)實現(xiàn)緊密封堵，增大氣流通過裂縫的阻力，導(dǎo)致封堵率在此瀝青含量區(qū)間內(nèi)有所上升。

圖13 瀝青軟化點水平趨勢

瀝青軟化點水平趨勢如圖13所示，隨著瀝青軟化點的上升，其封堵能力出現(xiàn)先升后降的趨勢。分析認(rèn)為：瀝青軟化點升高時(從60 ℃升至90 ℃)，其黏度提升有利于加強瀝青與核桃殼之間黏結(jié)的緊固程度，使封堵層不易被高壓流體裹挾或沖垮，封堵能力得以提升；另外，軟化點90 ℃的瀝青流動性較好，在高溫環(huán)境中由固相轉(zhuǎn)為高黏液相后，因其自身體積增大的緣故，瀝青以“變形蟲”形式自動對周圍的核桃殼架橋孔隙進行填充，減小氣流通道，增大氣流流動阻力。隨瀝青軟化點繼續(xù)升高(從90 ℃升至120 ℃)，其表觀黏度明顯增大，流動性逐漸變差，且高軟化點瀝青內(nèi)部尚有較多未轉(zhuǎn)變?yōu)橐合嗟牟糠?，因此體積變化較小，此時高軟化點瀝青更趨于原地軟化而非向周圍運移并填充核桃殼堆積產(chǎn)生的孔隙，導(dǎo)致封性能下降。此外，該試驗結(jié)果也與2.1節(jié)所得結(jié)論得到了印證：從圖7中高溫前后餅狀面積的變化來看，瀝青軟化點越低，瀝青流動性較好，高溫后的餅狀面積越大，說明瀝青高溫軟化后自動對其周圍核桃殼進行黏結(jié)；而隨瀝青軟化點升高，瀝青流動性差，高溫后的餅狀物面積增大并不明顯，此時瀝青趨向于就地對核桃殼進行黏結(jié)。

隨后，對正交試驗所得的最佳配比A4B4C2進行了驗證，即8%核桃殼+8%瀝青(軟化點90 ℃)方案。所得結(jié)果如表5所示，最優(yōu)方案所得的封堵率達到了91.02%(0.25 MPa)和86.24%(1 MPa)，較之正交試驗中的第15#組有明顯增強。

表5 最優(yōu)方案封堵氣竄能力

2.4 黏結(jié)體系在裂縫中分布情況及其微觀形貌觀察

2.4.1 封竄體系裂縫分布情況

對最優(yōu)組合的封氣竄性能進行測試后，將試驗巖心剖開，觀察封竄體系在網(wǎng)格裂縫模型中的分布情況。其內(nèi)部網(wǎng)格分布情況如圖14所示。

圖14 最優(yōu)組合在裂縫巖心模型分布情況

巖心裂縫內(nèi)部中，黑色固體為瀝青，其內(nèi)部分布的部分褐色顆粒為核桃殼。由圖14可知，封堵體系在巖心內(nèi)部網(wǎng)格裂縫各處均勻分布，在裂縫拐角處轉(zhuǎn)向能力好，有利于封竄體系在裂縫中均勻建立阻力。此外，封竄體系在裂縫中能夠產(chǎn)生一定的堆積高度，并完全占據(jù)裂縫通道，此時體系中的瀝青在高溫環(huán)境下，通過自身高黏特性對核桃殼顆粒進行黏結(jié)，降低氣流在裂縫中通過的半徑，增大氣體流動阻力，進一步提高了體系的封堵效果。

2.4.2 封竄體系微觀形貌觀察

將裂縫巖心剖開后，取出巖心裂縫內(nèi)部的封堵層，對其微觀的黏結(jié)形態(tài)進行觀察，其微觀形貌如圖15所示，圖像中核桃殼呈現(xiàn)疏松多孔的結(jié)構(gòu)，表面較為光滑且黏連成片狀的為軟化后瀝青。由圖15可知，瀝青對核桃殼進行了黏結(jié)和包覆，說明在高溫環(huán)境中，軟化后的高黏瀝青對核桃殼顆粒架橋產(chǎn)生的孔隙作進一步的填充，瀝青在軟化后發(fā)揮了“變形蟲”特性，能夠自動捕捉核桃殼架橋孔隙，使得相鄰的核桃殼之間相互黏結(jié)，在確保核桃殼顆粒形成的封堵區(qū)不被高壓氣流裹挾而發(fā)生運移的同時，增大氣流通過裂縫阻力，增強體系封堵效果。

3 結(jié)論

(1)根據(jù)經(jīng)典架橋理論及實際巖心的裂縫寬度，確定瀝青及核桃殼的粒徑范圍；并根據(jù)黃原膠溶液的常溫、高溫懸浮核桃殼性能，確定黃原膠溶液濃度(0.4%)。

(2)通過正交試驗設(shè)計對封堵體系性能影響因素研究結(jié)果表明，對封竄性能的影響程度依次為核桃殼含量、瀝青含量以及瀝青軟化點，且體系封竄性能對于核桃殼含量的敏感性明顯高于瀝青含量及其軟化點；而不同軟化點瀝青在130 ℃環(huán)境下對核桃殼黏結(jié)效果均良好，黏結(jié)性能差別并不明顯，故對封堵效果影響最?。坏珵r青在對顆粒材料保持黏結(jié)能力的同時，自身也需具備一定的流動能力，擴大黏結(jié)顆粒的范圍；因此不同地層溫度應(yīng)選用不同軟化點的瀝青。

(3)通過正交試驗設(shè)計得到的最優(yōu)方案，其在高溫、高鹽環(huán)境下的封堵率達到了86.24%～91.02%，封氣竄性能得以明顯提升；且環(huán)境掃描電鏡分析結(jié)果顯示，瀝青作為高溫黏結(jié)材料，在高溫環(huán)境下軟化發(fā)揮其“變形蟲”特性，自動填充核桃殼堆積形成的孔隙，并通過包裹和黏結(jié)作用固定分散的核桃殼顆粒，進一步增強體系封堵氣竄的效果。

圖15 不同視野下封堵層微觀形貌

(4)研制的防竄體系對裂縫通道形成了有效封堵，封堵后，氮氣在裂縫巖心出口流量較之封堵前有明顯程度下降。這一體系降低了高溫、高鹽等惡劣油藏環(huán)境對于稠化劑的長期增黏性能要求，僅要求稠化劑攜帶封堵主體(黏結(jié)劑和黏結(jié)顆粒)至目的層位即可完成封堵，稠化劑濃度可綜合地層溫度、地層水礦化度及目的層位距離進行調(diào)整；且黏結(jié)劑、黏結(jié)顆粒材料種類及其粒徑可根據(jù)實際地層溫度、裂縫寬度進行篩選與調(diào)節(jié)，以確保黏結(jié)劑有效充填黏結(jié)顆粒在裂縫內(nèi)部架橋后形成的孔隙空間，進一步降低氣竄程度。由于黏結(jié)劑與黏結(jié)顆粒均為惰性材料，從而保證了防竄體系在惡劣油藏環(huán)境下對氣竄裂縫通道的長期封堵性能。該防竄體系為解決高溫、高鹽裂縫性油藏氣驅(qū)氣竄問題提供了思路和方法上的借鑒，為后續(xù)其他惡劣油藏環(huán)境下的防氣竄體系研制提供了理論支持。