适合于分子膜驱调剖剂的研制

田禾茂　刘双岭

分子膜在高渗透层使用效果差，最主要是因为膜剂无法进入低渗透层利用有机阴阳离子吸附反应特性，通过异性离子体系的单层交替分子沉积，生成连续沉积有序的自组装超薄膜，就被驱出。从而在机理层面，就无法起到良好的提高采收率效果。

硅酸凝胶是固态或半固态的胶体体系，它具有以下特性：在注水过程中，硅酸凝胶选择性地进入高含水层，可停止或减少水流入井内：凝胶具有较高的稳定性，可以较长时间起到堵水的作用。从而在理论上，能使后续注入的分子膜转向含油饱和层，进而将油洗出。

1、水玻璃凝胶自身性质研究

1.1 碱性硅酸凝胶活化剂优选

用于制备碱性硅酸凝胶的活化剂的种类很多，所以需要对活化剂进行优选。

活化剂的优选标准为：凝胶强度越强越好，使水玻璃的胶凝时间必须达到施工所需时间范围之内，而活化剂的使用浓度则应当尽量低一些。而且尽量勿刺激性气味和对人体有害物质。

碳酸铵、氯化铵等铵盐，加热后有刺激性气味，对人体有害，而间苯二酚、苯酚、甲醛具有毒性，同样不是非常适合作为优先选择。所以本次试验活化剂不使用这几种化学物质。

下面在碳酸氢钠、柠檬酸和乙酸乙酯中进行优选。

分别配置100ml浓度为1%、2%、3%、3.5%、4%和5%的碳酸氢钠、柠檬酸和乙酸乙酯溶液，分别缓缓倒入100ml浓度为15%的模数为3.4的水玻璃溶液中，制成碱性硅酸凝胶体系。70℃侯凝并观察凝胶强度，如表4-2所示：

从表1-2中，我们可以看出，柠檬酸在较低浓度时也能使水玻璃活化成凝胶，且在同样浓度活化剂时，柠檬酸水玻璃体系生成的凝胶强度最强。碳酸氢钠次之，乙酸乙酯效果最差。

柠檬酸为有机酸，同时也是食用酸，适当的剂量对人体无害。在这里，我们优选柠檬酸为本次碱性硅酸凝胶实验的活化剂。

1.2 凝胶体系稳定性研究

配制体系浓度为水玻璃含量7.5%，柠檬酸浓度为1.9%的碱性硅酸凝胶，分别置于不同温度下，进行观察，观察方法为，用尺子量取胶体长度，再量取总长度，胶体长度占总长度的百分数，即代表凝胶的稳定性大小。

从实验数据中可以看出，在室温下凝胶体系稳定性最好，前二十天，几乎没有脱水，50天后仅脱水7.8%。在利津油田地层温度70℃下，前20天仅脱水10%左右，50天后则脱水51.5%。随着温度的升高，脱水随着时间的变化就越来越严重。这说明随着温度的升高，凝胶时间越短，且强度越高；第二方面，结合在一起的分子的活性越高，相互间排斥的力就越强，从而造成温度越高，越易脱水。

2、硅酸凝胶调剖后分子膜驱体系效果评价

进行并联填砂管驱替实验。按下列步骤进行实验：即模型饱和水→饱和油→水驱至产液中含水率98%→注入一定量堵剂→水驱至产液中再次达到含水率98%→计算采收率增值和分流率。

双管模型以高渗填砂管模拟高渗透层，低渗填砂管模拟低渗透层，实验步骤与单管模型基本相同。

对两个不同渗透率填砂管填砂，进行分别水测渗透率，为2.037μm²和0.832μm²。饱和油，进行驱替，水驱至含水98%为止，注入水玻璃溶胶（体系中水玻璃浓度7.5%，柠檬酸浓度1.9%），侯凝，注入分子膜，放置24h后水驱，计算采收率增值及分流率。

从上表中可以看出，在注入水玻璃调剖剂前，水驱前0.5PV左右，低渗填砂管未出液。高渗填砂管分流率100%，之后分流率逐渐降低到85%左右。而相应的低渗填砂管的分流率增加到15%左右。注入水玻璃溶胶0.3PV时，73.5%流入高渗透填砂管，仅27.5%流入低渗填砂管，侯凝后，注入0.3PV分子膜，92.7%流入低渗填砂管，7.3%流入高渗填砂管。后续水驱可以看出，水驱前期进低渗填砂管出液，大约0.4PV后高渗填砂管出液。低渗填砂管分离率不断降低但是，在水驱3PV后，仍然占总流量的73%。从采收率增值可以看出，后续水驱主要效果集中在低渗透填砂管。可见，分子膜剂成功进入低渗透层，并产生连续的洗油膜。从而证明，分子膜复配硅酸凝胶体系取得了较好的提高采收率效果。可以在底水锥进严重、含水率高的井，进行此体系增产。

3、结论

（1）柠檬酸在较低浓度时也能使水玻璃活化成凝胶，且在同样浓度活化剂时，柠檬酸水玻璃体系生成的凝胶强度最强。碳酸氢钠次之，乙酸乙酯效果最差。柠檬酸为有机酸，同时也是食用酸，适当的剂量对人体无害。所以优选柠檬酸为本次碱性硅酸凝胶实验的活化剂。

（2）硅酸凝胶成胶后，为刚性，与外部液体交换量小，在烧杯中成胶后的胶体上倒入分子膜，放入70℃烘箱，1天后观察，未发生沉淀或者絮状物。取硅酸凝胶体系水化后的上层清液，倒入浓度为2.5%的分子膜剂中，未发生沉淀或者絮状物质。说明二者间配伍性较好。

（3）分子膜剂并没有明显的封堵效果。分子膜自身性质决定，在高渗地区，分子膜剂凭借自身粘度，无法进入边边角角，驱替剩余油。需要进行封堵而进入低渗地区才能洗油。实验证明，经过前期的硅酸凝胶调剖分子膜剂成功进入低渗透层，并产生连续的洗油膜。从而证明，分子膜复配硅酸凝胶体系取得了较好的提高采收率效果。可以在底水锥进严重、含水率高的井，进行此体系增产。