新型调驱剂羧甲基淀粉溶液封堵性能研究

王 博， 李明远

（1.辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁抚顺113001；2.中国石油大学（北京），北京102249）

新型调驱剂羧甲基淀粉溶液封堵性能研究

王 博1， 李明远2

（1.辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁抚顺113001；2.中国石油大学（北京），北京102249）

为了研究新型调驱剂羧甲基淀粉的封堵性能，以相同过滤体积下封堵时间的长短为封堵性能的测定指标，用溶剂法实验室自制羧甲基淀粉进行封堵实验。经研究发现其封堵性能受羧甲基淀粉浓度、溶液矿化度及放置温度和时间的影响。随着羧甲基淀粉浓度和矿化度的增加，溶液的封堵性能提高；在70℃下，溶液的过滤时间随放置时间呈现增大趋势；在90℃下相反，呈减小趋势。

羧甲基淀粉； 封堵性能； 浓度； 矿化度； 放置时间

目前，中国已开发油田多数已处于高含水阶段，生产井的含水率普遍在80%以上。采出液中含水率高给采出液的处理、运输、管道腐蚀等带来许多问题。广泛采用聚合物凝胶调剖技术可以起到封堵高渗透带，降低含水率的作用［1－3］，但是这种聚合物凝胶只能对近井地带进行调剖，调剖范围有限［4］。因而近年来对于深部调剖的研究逐渐发展起来。

我国具有丰富的淀粉资源［5］，改性淀粉作为调驱剂具有明显的资源优势和价格优势。淀粉经变性处理，分子链上增加了羧基，一定程度上改变了淀粉侧链的构成，同时进一步破坏了淀粉的形态。羧基的存在大大提高了水溶性、吸附性和水化能力以及抗盐能力，使得CMS形成沉淀的倾向减弱。CMS的吸附使粒子的扩散双电层斥力和水化膜粘弹性斥力增大，从而提高了调驱剂中粒子的聚结稳定性，保持了粒子的多分散度［6］。利用以上优点，将羧甲基淀粉应用于堵水调剖提高原油采收率领域。通过改变合成条件，结合封堵实验，得到适用于油田使用的新型调驱剂。

1 实验试剂及仪器

1.1 实验试剂

羧甲基淀粉：中国石油大学（北京）提高采收率实验室自制［7］。

温五模拟水：中国石油大学（北京）提高采收率实验室配制，其组成如表1所示。

孤岛模拟水：中国石油大学（北京）提高采收率实验室配制，其组成如表2所示。

纤维素微孔滤膜：孔径为0.8μm膜直径为47 mm，膜厚为100～150μm，北京北化黎明膜分离技术有限责任公司。

表1 温五模拟水离子组成Table 1 The composition of Wenwu stimulation water mg/kg

表2 孤岛模拟水离子组成Table 2 The composition of Gudao stimulation water mg/kg

1.2 实验仪器

过滤实验装置，实验室自制，如图1所示。

恒温箱：江苏海安华达石油仪器厂。

Fig.1 The equipment of filtration experiment图1 过膜实验装置

2 实验方法

2.1 新型调驱剂羧甲基淀粉配制

称取一定量的合成之后的羧甲基淀粉，加入一定量的模拟水，配制成一定质量浓度的羧甲基淀粉。

2.2 过膜实验方法

微孔滤膜过滤实验装置和方法见文献［8］，实验中所用的微孔滤膜由北京化工学校附属工厂提供，孔径为0.8μm，膜直径为47mm，压差为30kPa。

3 实验结果分析

3.1 羧甲基淀粉浓度对溶液封堵性能的影响

为了确定最佳的羧甲基淀粉质量浓度，研究质量浓度对羧甲基淀粉溶液封堵性能的影响，配制不同质量浓度的羧甲基淀粉溶液，分别测定其封堵性能，结果如图2所示。由图2可知，随着羧甲基淀粉溶液质量浓度的增大，其过膜时间变长，封堵性能逐渐增强。分析原因可能为溶液质量浓度增大，溶液中聚集体变大，因而其封堵性能增强。当溶液质量浓度小于1 000mg/L时，由于质量浓度较小，羧甲基淀粉分子均匀分散在溶液中，溶液中粒径较小，溶液基本上无法达到封堵效果。随着质量浓度增大，当溶液质量浓度达到1 500mg/L时，原本分散的羧甲基淀粉分子开始聚集；而且由于支链的影响，聚集体之间开始形成网状结构，其封堵性能显著改善。

Fig.2 Filtration volume of the sodium carboxyl methyl starch system versus filtration time curve on different concentration solution图2 羧甲基淀粉质量浓度对溶液封堵性能的影响

3.2 矿化度对羧甲基淀粉溶液封堵性能的影响

溶液矿化度是影响调驱剂封堵性能的重要因素。为了研究羧甲基淀粉在不同矿化度下的封堵性能，在溶液浓度相同的情况下，配制质量浓度1 500 mg/L两种现场模拟水（温五模拟水和孤岛模拟水）的羧甲基淀粉溶液，测定二者的封堵效果。结果如图3所示。

由图3可知，羧甲基淀粉在两种模拟水中封堵性能差别很大，温五水中的封堵性能远优于孤岛水中。其原因在于两种的模拟水的矿化度存在差别，导致羧甲基淀粉在矿化水中存在形式不同，粒径不同，从而影响溶液的封堵性能。胶体之所以能够在溶液中保持稳定，主要是由于双电层的作用。在矿化度较小的溶液中，羧甲基淀粉以单分子或少量聚集体的形式存在；当溶液的矿化度增大后，分子间发生了聚集现象，溶液中聚集体粒径增大，溶液封堵性能提高。

Fig.3 Filtration volume of the sodium carboxyl methyl starch system versus filtration time curve in Wenwu and Gudao stimulation water图3 羧甲基淀粉加温五模拟水和孤岛模拟水封堵性能

3.3 放置温度和放置时间对溶液封堵性能的影响

调驱剂进入油层并长期发挥作用，就要求调驱剂在油层温度下保持其胶体特性，从而保持其封堵性能。为了模拟调驱剂的使用环境，将羧甲基淀粉和温五模拟水配制成质量浓度为1 500mg/L羧甲基淀粉溶液放置于70℃和90℃烘箱中，放置不同时间分别测定两个温度下封堵性能变化，结果如图4，5所示。

由图4，5中可以看到，在90℃下相比于70℃下保存的溶液其过膜时间较短，封堵性较差。而且90℃保存的溶液随着保存时间的加长，其过膜时间越来越短，封堵性变差了，而70℃保存的溶液则恰恰相反，随着保存时间加长，其过膜时间越来越长，封堵性更好。原因在于羧甲基淀粉在90℃下稳定性持续时间比较短，在水中产生了水解效应，使溶液中胶体的粒径减小，封堵性能变差。

Fig.4 Filtration volume of the sodium carboxyl methyl starch system versus filtration time curve at 70℃on different storage time图4 在70℃下放置时间对羧甲基淀粉溶液封堵性能的影响

Fig.5 Filtration volume of the sodium carboxyl methyl starch system versus filtration time curve at 90℃on different storage time图5 在90℃下放置时间对羧甲基淀粉溶液封堵性能的影响

4 结束语

采用溶剂分步法制得的羧甲基化淀粉，具有较强的封堵性能，能够用于低渗透率、矿化度较高的中温油井的油田化学调驱剂。羧甲基淀粉溶液使用过程中，受到羧甲基淀粉溶液质量浓度、溶液矿化度及放置温度和放置时间的影响。随着羧甲基淀粉溶液质量浓度的增大，其封堵性能越来越好。随着溶液矿化度的增大，溶液的封堵性能增强。

［1］Sydansk R D，Southwell G P.More than 12year’s experience with a successful conformance－control polymer－gel technology［J］.SPEPF，2000，15（4）：270－278.

［2］Zitha P L J，Botermans C W，Hoe K J.Control of flow through porous media using polymer gels［J］.Journal of applied physics，2002，92（2）：1143－1153.

［3］Seright R S，Liang J.A survey of field applications of gel treatments for water shut off［J］.SPE 26991，1994：221－231.

［4］林梅钦，辛见，李明远，等.交联聚合物溶液的热氧化及剪切安定性对其封堵性能的影响［J］.石油学报：石油加工，2009，25（6）：808－810.

［5］林志荣，高群玉，陈莲英，等.羧甲基淀粉的制备和应用［J］.现代食品科技，2005（21）：180－181.

［6］江雄知，崔丽丽，李和平.羧甲基淀粉的合成与应用研究进展［J］.现代食品科技，2008，16（17）：25－25

［7］王博，郭俊吕.反应条件对羧甲基淀粉封堵性能的影响［J］.应用化工，2010，39（11）：1729－1731.

［8］林梅钦，韩飞雪，李明远，等.核微孔滤膜评价交联聚合物溶液封堵性质的研究［J］.膜科学与技术，2003，23（2）：12－14.

（Ed.：WYX，Z）

Plugging Properties of Novel Profile Control Agent Carboxymethyl Starch

WANG Bo1，LI Ming－yuan2

（1.School of Petrochemical Engineering，Liaoning Shihua University，Fushun Liaoning113001，P.R.China；2.China University of Petroleum，Beijing102249，P.R.China）

Received19November2010；revised30December2010；accepted4January2011

To study the plugging properties of novel profile control agent carboxymethyl starch，it uses laboratory－made solvent carboxymethyl starch block experiment as the plugging time under the same filter volume to determine the performance indicators.It is found that the blocking performance is affected by carboxymethyl starch concentration，solution salinity and temperature and time of storage.With increasing the concentration of carboxymethyl starch and salinity，the sealing performance of the solution is improved；the solution of the filtration time is increasing trend at 70℃and is decreasing trend at 90℃with increasing storage time.

Carboxymethyl starch；Plugging properties；Concentration；Salinity；Storage time

.Tel.：＋86－413－6864227；e－mail：wang30227＠eyou.com

TE254.4

A

10.3696/j.issn.1006－396X.2011.01.020

2010－11－19

王博（1983－），女，河北昌黎县，硕士。

1006－396X（2011）01－0086－03