改性酚醛树脂凝胶调剖体系在中温地层的应用

陈 龙 于立新 史 磊 唐文英 景荣华 段丽莎

（1.中国石油大学（华东），山东青岛 266580；2.中国石油华北油田分公司，河北任丘 062552）

在水驱油藏开发过程中受到油层非均质、裂缝等影响，开发后期水驱前沿突破，综合含水急剧上升，急需要稳油控水。弱凝胶调驱体系注入地层后，既可以改善油藏非均质性，又可以改善水驱油流度比，从而提高面积和体积波及系数，增加水驱油藏的采收率。在中温油藏中，受到温度的影响，以部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）为主剂，Cr3+、Al3+及甲醛、苯酚、硫脲等为交联剂的凝胶体系稳定性较差，从而影响了其在该类油藏中提高采收率的应用。因此，为提高中温油藏用弱凝胶体系的稳定性，借鉴华北油田弱凝胶调驱现场实践经验［1］及调剖堵水技术研究进展［2-5］，开展了以改性酚醛树脂［6-7］为交联剂的中温凝胶调剖剂研究。

1 聚合物浓度确定

1.1 不同浓度聚合物溶液的黏度

采用Mars 流变仪测定样品黏度，设定适合的测量参数剪切速率（7.34 s-1）对不同浓度的聚合物黏度进行测量，结果如表1。可以看出，聚合物配制的水溶液黏度随浓度的增大而增大。

表1 聚合物黏度随浓度的变化关系（污水）

1.2 聚合物浓度影响实验

根据中温地层的特点，选定交联剂Ⅰ（改性酚醛树脂）复配交联剂Ⅱ（铵盐）的交联体系，并加入一定量的促交剂、添加剂（苯酚）以及除氧剂（钠盐），进行不同浓度的聚合物对成胶性能的影响实验。

按配制浓度要求将聚合物用西6-1 污水配制成一定浓度于125 mL 高温瓶中，加入促交剂浓度 1 000 mg/L，交联剂Ⅱ浓度500 mg/L，添加剂浓度500 mg/L，除氧剂浓度500 mg/L，交联剂Ⅰ浓度 3 000 mg/L，搅拌均匀后放入70 ℃烘箱中，考察一定时间后用Mars流变仪在7.34 s-1下测定其凝胶黏度，结果如表2。

表2 聚合物浓度对凝胶性能的影响

由表2 可以看出，随聚合物浓度增加凝胶黏度增大。聚合物要达到一定浓度才具有较好的稳定性，且考察在聚合物浓度过高时易产生析水现象，选定聚合物浓度2 000～5 000 mg/L。

2 交联剂浓度确定

2.1 交联剂Ⅰ浓度对凝胶黏度的影响

选定促交剂浓度1 000 mg/L、交联剂Ⅱ浓度500 mg/L、添加剂浓度500 mg/L、除氧剂浓度500 mg/L、聚合物浓度2 500 mg/L，进行不同浓度的交联剂Ⅰ对成胶性能的影响实验，结果如表3，试验说明，随交联剂Ⅰ浓度的增加，凝胶黏度增大，但交联剂Ⅰ浓度达到一定时，凝胶黏度趋于稳定，且考察在交联剂Ⅰ浓度过高时易产生析水现象，选定交联剂Ⅰ浓度污水配方2 500～5 000 mg/L。

表3 交联剂Ⅰ浓度对凝胶性能的影响

2.2 交联剂Ⅱ浓度对凝胶黏度的影响

选定促交剂浓度1 000 mg/L、添加剂浓度500 mg/L、除氧剂浓度500 mg/L、聚合物浓度2 500 mg/L、交联剂Ⅰ浓度3 000 mg/L 进行不同浓度的交联剂Ⅱ对成胶性能的影响实验，结果见表4。

表4 交联剂Ⅱ浓度对凝胶性能的影响

由表4 可以看出，随交联剂Ⅱ浓度的增加，凝胶黏度增大，交联剂Ⅱ浓度达到一定时，凝胶黏度达到最大值，再增加交联剂Ⅱ，凝胶黏度值逐渐降低，且易出现析水现象。根据实验，综合成胶强度考虑，选定交联剂Ⅱ浓度为700～1 200 mg/L。

3 促交剂浓度确定

选定交联剂Ⅱ浓度500 mg/L、除氧剂浓度500 mg/L、添加剂浓度500 mg/L、聚合物浓度2 500 mg/L、交联剂浓度3 000 mg/L 进行不同浓度的促交剂对成胶性能的影响实验，结果如表5。

表5 促交剂浓度对凝胶性能的影响

由表5 可以看出，随促交剂浓度的增加，凝胶黏度增大，促交剂浓度达到一定时凝胶黏度达到最大值，再增加促交剂，则凝胶黏度值逐渐降低，且易出现析水现象。综合考虑，选定促交剂浓度为700～1 200 mg/L。

4 添加剂浓度确定

选定促交剂浓度1 000 mg/L、交联剂Ⅱ浓度 1 000 mg/L、除氧剂浓度500 mg/L、聚合物浓度2 500 mg/L、交联剂Ⅰ浓度3 000 mg/L 进行不同浓度的添加剂对成胶性能的影响实验，结果如表6。

表6 添加剂浓度对凝胶性能的影响

由表6 可以看出，随添加剂量的增加成胶时间逐渐缩短，随添加剂浓度的增加，凝胶黏度增大，但达到一定浓度后，凝胶黏度值趋于稳定，综合成胶强度考虑，选定添加剂浓度为300～500 mg/L。

5 不同聚交比体系稳定性实验

按配制浓度要求将聚合物用西6-1 污水配制成一定浓度于125 mL 高温瓶中，加入浓度1 000 mg/L促交剂、浓度1 000 mg/L 交联剂Ⅱ、浓度500 mg/L 添加剂、浓度500 mg/L 除氧剂，最后加入一定浓度交联剂Ⅰ，搅拌均匀后放入70 ℃烘箱中，考察一定时间后用Mars 流变仪在7.34 s–1下测定其凝胶黏度，如表7。

根据实验结果，推荐聚交比m（聚交物） ∶m（交职剂I）=4 ∶5。将实验结果用于华北油田西6 断块中温油藏调剂，注入过程中压力上升平稳，施工压力由11 MPa 升至16 MPa，爬坡压力5.0 MPa。

6 结论

（1）通过合理控制聚交比等参数，制得可适用于70 ℃地层温度的凝胶调剖体系，该体系具有成胶黏度可控、热稳定性好等特点。

表7 聚合物及交联剂Ⅰ不同配比试验

（2）复合调剖体系各成分性能好，推荐比为4 ∶5，长期稳定性考察，可半年不破胶。

（3）现场实践证明，该调剖体系可有效封堵地层中的高渗透水流通道，比单纯采用无机调剖剂或有机调剖剂效果好，对应油井增油量高，有效期长。

［1］ 赫恩杰，杜玉洪，罗承建，等. 华北油田可动凝胶调驱现场试验［J］.石油学报，2003，24（6）：64-68.

［2］ 纪朝凤，葛红江. 调剖堵水材料研究现状及发展趋势［J］. 石油钻采工艺，2002，24（1）：54-57.

［3］ 李宇乡，唐孝芬，刘双成. 我国油田化学堵水调剖剂的开发与应用现状［J］. 油田化学，1995，12（1）：88-91.

［4］ 韩学强. 国外高含水油田堵水、调剖、封堵大孔道配套技术及应用［M］. 北京：石油工业出版社，1994

［5］ 万仁溥，罗英俊. 采油技术手册［M］. 北京：石油工业出版社，1991：61-139.

［6］ 徐寿昌. 有机化学［M］. 2 版.北京：高等教育出版社，1993.

［7］ 雷燕，吴峰，陆丹，等. 实用化工材料手册［M］. 广州：广东科技出版社，1994.