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    我國油藏天然能量不足,大多數都依靠注水補充油藏能量進行開發;由于油藏的非均質性和不利的流度比,注入水容易沿高滲透層及高滲透區不均勻推進,在縱向上形成單層突進、舌進,在橫向上形成指進,造成注入水的波及體積小,嚴重影響了水驅的開發效果。因此,要想改善注水開發效果就要想法提高注入水的波及體積,目前,在注水井上進行化學調剖是提高注水波及體積改善水驅開發效果最經濟有效的方法;在注水井中,通過注入化學調剖劑,在縱向上,調剖劑可封堵高滲透層或增加高滲透層的滲流阻力,減小高滲透層的吸水能力,啟動低滲透層或增加低滲透層的吸水量,調整吸水剖面、擴大垂向波及系數;在平面上,調剖劑可對后續注入水分流,使原來沿高滲透、低滲流阻力方向流動的水改變流向,擴展到低滲透區,將剩余油的原油驅出,改善注水開發效果,提高水驅采收率。注水井化學調剖成敗關鍵是化學調剖劑的性能和對處理油藏的適應性,針對我國油藏特點,目前已研發了近十大類數百種配方體系;不同種類的調剖體系,適用于特定的油藏條件,針對注入水流動通道主要是基質孔隙且不在裂縫和微裂縫的油藏,一般認為,選擇注入性和流動性好的交聯聚合物凍膠為主要調剖劑。
1.交聯聚合物凍膠調剖原理及自主研發體系特點
    由于交聯聚合物凍膠調剖劑成本低、現場配液簡單、成膠時間和凍膠強度易控,目前,在注水井調剖實施方案中,應用比較廣泛,這類調剖劑的調剖機理是以物理堵塞為主并兼具吸附和動力捕集作用,其中物理堵塞是由于聚合物分子鏈上有許多反應基團與交聯劑發生交聯作用,形成網狀結構,這種網狀結構把水包含在晶格結構中形成具有粘彈性的凍膠體,這種粘彈性凍膠體在油層孔隙介質中間形成物理堵塞,阻止水流通過或改變水流方向;交聯聚合物凍膠調剖劑具體作用機理表現在如下四個方面:①滲透率下降作用:聚合物與交聯劑發生交聯反應,使地層滲透率下降,高滲透區下降得更加明顯,下降幅度的大小與聚合物和交聯劑的濃度和配比有關;②油層非均質性的降低作用:注水井注入交聯聚合物凍膠調剖劑后,可以調整注水井的吸水剖面,油水井間的高滲透帶得到降低,使后續注入水接觸較大的油層;③滯留與捕集作用:部分交聯體系分子及分子鏈上的極性基團卷縮在孔道中(滯留與捕集),阻礙水流動;④吸附作用:分子鏈上的極性基團與巖石表面相互吸附,提高了調剖劑的殘余阻力,增強了封堵效果。
    目前普遍使用的交聯聚合物凍膠類調剖劑,一般選用陰離子聚合物作為調剖劑的主劑,金屬離子或酚醛作為交聯劑,在特定的油藏條件下反應交聯形成凍膠;當油層水礦化度和陰離子聚合物水解度高時,傳統的凍膠調剖劑中的陰離子聚合物會與Ca2+、Mg2+反應生成沉淀,這樣聚合物與交聯劑反應不易生成凍膠;即使生成凍膠,但隨著凍膠在地層中放置時間的延長,聚合物中的陰離子與Ca2+、Mg2+繼續反應,使聚合物分子鏈收縮,擠壓出調剖劑中攜帶的水分,使傳統凍膠調剖劑縮水而失去調剖作用。此外,傳統凍膠調剖劑所選用的交聯劑具有選擇性:要么只與酰胺基交聯,要么只與羧鈉基交聯,兩者都導致傳統凍膠調剖劑強度低穩定性差。為了解決傳統凍膠調剖劑存在的問題,我公司研發了兩性離子凍膠調剖劑,以兩性離子聚合物代替傳統的陰離子聚合物,用多羥甲基酚和金屬離子復合的復合交聯劑代替傳統的單一交聯劑,再添加促膠穩定劑,提高了兩性離子凍膠調剖劑的耐溫抗鹽能力和長期穩定性能;通過各組分成膠實驗,得出兩性離子凍膠調剖劑各組分應用范圍和最近配方如表1.1和圖1.1所示:
                                      表1  兩性離子調剖劑各組分應用濃度范圍及最佳配方        

  調剖體系

最佳配方

配方范圍

兩性離子聚合物濃度(mg/L

2000

10003500

交聯劑A濃度(%

0.20

0.100.35

促進劑B濃度(%

0.20

0.100.35



 

                                圖1.1  兩性離子調剖劑各組分不同濃度下的強度
              
    通過各影響因素分析,得出該兩性離子凍膠調剖劑的應用范圍如表1.2所示:
                                  表1.2  兩性離子調剖劑使用油藏條件及性能指標

溫度℃

pH

礦化度mg/L

成膠時間h

成膠強度mP.s

30-80

4-11

<20×104

   4-72(可調)

0.5-10×104(可調)

 

 

    由表1.2可以看出:該調剖劑適用于溫度在30-80°C,礦化度小于20×104mg/L的所有油藏條件,成膠時間在4-72小時內可調,成膠后強度可在0.5-10×104 mP.s范圍內調整。
2.檢測標準、規定技術指標及檢測評價結果
    任丘市油聯化工有限公司研發了耐溫、抗鹽及成膠性能良好的兩性離子交聯聚合物凍膠調剖劑,并制定了生產檢測評價標準(該標準已由國家技術監督局備案,其掃描件見圖7.3),規定了性能技術指標,規定的性能技術指標和由長慶油田公司化工集團研究所質檢中心檢測結果列于表7.3,圖7.4是化工集團研究所質檢中心質檢報告掃描件,可以看出,該調剖劑各項技術性能指標均優于標準規定的指標。
                                   表1.3   兩性離子調剖劑技術指標及檢測結果

項目

標準指標

檢測結果

溶解時間,h

2

2.0

60成膠時間,h

672

7.5

成膠后黏度,mPa.s

3×104

3.34×104

目測凍膠強度代碼

D

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