两种树脂类堵剂堵水效果室内实验研究

2010-11-08闫文华苑光宇郭志强谭洪艳

石油地质与工程 2010年1期

闫文华,苑光宇,杨开,艾鹏,郭志强,谭洪艳

(1.大庆石油学院,黑龙江大庆163000;2.中国石油辽河油田公司金马油田股份有限公司;3.中国石油大庆油田有限责任公司采油四厂;4.中国石油大港油田公司采油研究院;5.中国石油大庆油田责任有限公司天然气销售中心)

两种树脂类堵剂堵水效果室内实验研究

闫文华1,苑光宇1,杨开2,艾鹏3,郭志强4,谭洪艳5

两种堵剂分别为酚醛树脂和脲醛树脂凝胶体系,在非均质岩心和三管并联岩心上分别对两种体系的阻力系数、突破压力、堵水率、驱油效率、耐冲刷性等动态参数进行了实验和相应分析研究,结果表明脲醛树脂堵剂的阻力系数比酚醛树脂低,可泵性好,其堵水率、突破压力梯度要略高于后者;在水驱基础上两者均可以提高采收率15%以上,且有较好的耐冲刷性。

酚醛树脂;脲醛树脂;阻力系数;突破压力;堵水率;驱油效率;耐冲刷性;热稳定性

地层的不均质性使注入水沿高渗透孔道突入油井。水对高渗透层的冲刷,使地层的不均质性更加严重,从而使水更易沿高渗透层突入油井[1],严重的造成油层水淹。随着油田开发进入晚期,油层水淹愈来愈严重,油井出水会严重影响经济效益,使经济效益好的井降为无工业价值的井[2]。通过堵水调剖可降低含水量,缓解层间和层内矛盾,实现控水稳油的目的[3]。

酚醛树脂是世界上最早实现工业化的合成树脂,迄今已有近百年的历史。它原料易得,成本低廉,经固化后的产品具有良好的耐热性能和力学性能,且性能稳定[4]。脲醛树脂成胶强度大,价格低廉,应用也较为广泛。为更好的发挥堵剂的堵水效果,将酚醛树脂或脲醛树脂加入到聚合物溶液中[5],与聚合物中的酰胺基团反应形成粘弹性凝胶,有效封堵大孔道,降低驱替相渗透率,同时加入固化剂和缓凝剂,通过调节用量来控制成胶时间。这类配方在辽河油田应用较多,但是各动态参数的研究还有待完善,不同种类岩心和渗透率的堵水效果研究较少,因此通过在非均质岩心和三管并联岩心上的堵水实验,系统研究两种体系的阻力系数、突破压力、堵水率、驱油效率、耐冲刷性等动态参数,为油田现场施工工艺的确定提供较为完善的理论依据。

1 室内实验

实验用油黏度为80mPa·s,使用前经微孔滤膜过滤。两类堵剂分别选取两种配方,序号分别为1、2、3、4(1、2号为酚醛树脂类堵剂,3、4号为脲醛树脂类堵剂),成胶情况见表1。

在温度65℃下,将岩心抽真空饱和地层水,饱和油后水驱10倍孔隙体积,然后注入堵剂,并依据中华人民共和国石油天然气行业标准(SY/T5590-2004),评价堵剂的各项参数。

表1 实验所用堵水剂成胶情况

2 实验结果与分析

2.1 非均质岩心堵水效果

实验选用平均渗透率为900×10-3μm2的三层非均质岩心在饱和油的情况下进行堵水剂堵水实验。实验是在水驱结束时,注入0.6PV的凝胶体系,达到成胶时间后,进行水驱,至含水到达98%止,记录压力、流量、采收率等参数,评价堵水剂的封堵效果,实验结果见表2。从中可以看出,在非均质岩心上,酚醛树脂的阻力系数均在60以上,脲醛树脂基本在25以下,初始粘度较大的堵剂其阻力系数要高于初始粘度较小的,这说明阻力系数的大小和注入堵剂的初始粘度成正比。两种酚醛树脂体系注入时阻力系数相差不多,两种脲醛树脂体系的阻力系数也基本一致,而酚醛树脂的阻力系数高于脲醛树脂,这是因为酚醛树脂体系的初始粘度高于脲醛树脂。

阻力系数是λl与λp之比,公式简化后即为Pp与Pl之比,也就是堵剂达到设计注入量时的注入压力与水驱结束时的稳定压力之比,阻力系数与堵剂注入压力成正比关系,因此,阻力系数可以作为衡量堵剂注入能力的量度,阻力系数越大,说明堵剂注入压力越大,可泵性越差。

表2 非均质岩心堵水实验结果

四种堵剂的堵水率值在83.2%～91.3%,脲醛树脂堵水率略好于酚醛树脂,而堵水后都能在水驱基础上,再提高采收率18%以上。非均质岩心渗透率存在层间差异,具有一定强度的堵剂注入地层时,优先进入高渗透层,在注入方向上承受一定的地层压力,随注入压力的升高,才会有少量堵剂进入中渗透层。当堵剂成胶后再进行水驱,水会选择未被堵死的中、低渗透层推进,这样在出口端仍然有流量,所以与均质岩心相比,堵水率有所下降;水在进入中低渗透层进行推进后,可进一步开发中低渗透层的剩余油,因此,会在水驱基础上进一步提高采收率。

将表2中两块岩心在堵水后继续水驱20倍孔隙体积,评价堵剂的耐冲刷性(表3)。

由表3看出,当该堵水剂在岩心中成胶,且被注入水突破而继续被水冲刷的过程中,冲刷压力有逐渐增加的趋势,随着注入量的不断增大,压力稳定。这表明随着注入水量的逐渐增加,在驱替过程中,凝胶内部不断吸水膨胀,使水相渗透率不断降低,出现注入压力上升的趋势,但上升幅度很小。随着注入PV数的增加,流度略有下降,随后即小幅升高,而后基本稳定在较小的数值上,这证明堵剂对流体的流度控制较好,同时也证明该堵水调剖剂具有很强的耐冲刷能力,可适用于调剖堵水作业。

表3 非均质岩心堵水耐冲刷性实验结果

2.2 三管并联岩心的堵水效果

将渗透率分别为 300×10-3μm2、900×10-3μm2、2000×10-3μm2的柱状岩心并联在一起,在饱和油的情况下,采用分层注入的方式进行堵水剂堵水实验,做法是在水驱结束时,关闭中、低渗透层,往高渗透层中注入0.3PV的凝胶体系,达到成胶时间后,进行水驱,至含水到达98%止,记录压力、流量、采收率等参数,进而评价堵水剂的效果(表4)。

从表4可看出,四种堵剂在三管并联岩心中,整体堵水率为82.4%～89.6%,封堵效果较非均质岩心稍差,这是因为非均质岩心是笼统注入,且注入量较大(0.6PV),但在注入量相同的情况下,四种堵剂在三管并联岩心上的采收率提高值为14.9%～ 17.3%。比非均质岩心采收率略低,但是幅度仍然较大。