一种新型高效调剖剂的研制及评价

李 萍

(大庆油田有限责任公司 采油工程研究院，黑龙江 大庆163453)

调剖技术是稳油控水工作的一项重要措施，通过对高渗透、特高渗透层的封堵，扩大了注入流体的波及范围，防止注入流体的无效或低效循环，降低了油井含水率，提高了采收率。目前凝胶调剖剂普遍存在机械剪切导致成胶粘度大幅降低或不成胶、不成胶以及凝胶可控性差(交联剂分离，吸附，与地层成分反应)等问题，针对上述问题，笔者通过调剖剂化学分析及室内物理模拟实验，研究出一种具有成胶性能强、稳定性好的新型高效调剖剂，开展了高效调剖剂机理及室内评价研究。

1 高效调剖剂原理

高效调剖剂主要由高效金属交联剂、主剂(水解聚丙烯酰胺)、稳定剂等组成。高效金属交联剂可将高分子水解聚丙烯酰胺由线性结构被交联形成网状结构的物质，从而形成凝胶体系。目前的堵水调剖剂体系中，因大量使用各种高分子聚合物，使交联剂的选择及制备也逐渐成为保证体系效果的重要因素之一。不同的交联剂具有不同的性质，有时，即使是同一种类型的交联剂因制备方式不同，也会有不同的性质。

高效金属交联剂是一种有机铬，主要原料包括Na2Cr2O7，NaOH，Na2S2O4，CH3COOH，稳定剂等。制备化学反应简式为:

制备出的成品为亮绿色澄清液体，加入一定的稳定剂可以保证有机铬交联剂在长时间内保持稳定。并与聚合物溶液发生交联反应产生强度不同的凝胶体系。

2 室内实验

2.1 实验条件

高效金属交联剂(以下简称交联剂)。携带液为清水和油田注入水(矿化度为6778mg/L，钙、镁离子含量分别为49.2、6.1mg/L)。聚合物为聚丙烯酰胺，分子量分别为300 万、500 万、700 万、1200 万、1600万、1900 万，水解度均为25%。

实验用仪器有电热恒温箱(规格型号为HH－W21－600)，TA 流变仪(规格型号为TA2000EX)，电子天平(规格型号JA5003)，低速搅拌机(规格型号JJ－1)，岩芯驱替装置。实验用岩心为不同规格石英砂砸制的人造岩心模型，岩心尺寸4.5cm×4.5cm×30cm，岩心渗透率为0.5～1.2μm2。

2.2 高效调剖剂的性能评价

2.2.1 高效调剖剂在清水中成胶性能

实验用清水配制调剖剂体系，交联剂浓度为0.3%，聚合物溶液为不同分子量聚合物配制成的不同浓度溶液，应用TA 流变仪分别测试聚合物溶液粘度、调剖剂初始粘度以及调剖剂成胶粘度。实验结果见表1。可以得到，由于高效调剖剂成胶性能强，用清水配制的分子量为300 万以上、浓度为500 mg/L 以上的聚合物溶液就可与交联剂发生交联反应，形成不同强度的凝胶体系。

表1 高效调剖剂在清水中成胶性能

2.2.2 高效调剖剂在油田注入水中成胶性能

为了考察高效调剖剂在油田注入水环境中的成胶性能，实验用油田注入水配制调剖剂体系，应用TA流变仪分别测试调剖剂初始粘度、调剖剂成胶粘度以及储能模量。实验结果见表2。实验结果可以看出，在水质较为复杂的油田注入水环境中，分子量为950 万以上、浓度为500 mg/L 以上的聚合物溶液仍可与交联剂发生交联反应，形成不同强度的凝胶体系。并且聚合物浓度1500mg/L 以上的体系储能模量大于1.0 Pa。

表2 高效调剖剂在油田注入水中成胶性能

2.2.3 高效调剖剂抗剪切性能的实验

目前凝胶调剖剂普遍存在机械剪切导致成胶粘度降低较大或不成胶情况，为了验证高效调剖剂机械剪切后，调剖剂体系成胶性能稳定性。室内开展了高效调剖剂未进行机械剪切和进行机械剪切后的成胶对比实验，即用低速搅拌机将配制好的调剖剂体系以6000 转/分的转速进行机械剪切，剪切时间为3 分钟，观察调剖剂未进行机械剪切和进行机械剪切后的成胶情况。实验结果见表3。从实验结果可看出，室内调剖剂机械剪切后，初始粘度降低了40%左右，但调剖剂的成胶时间、成胶粘度影响不大。从而进一步证明高效调剖剂抗剪切性能良好。

表3 剪切对体系性能的影响结果

2.2.4 高效调剖剂热稳定性能评价

调剖剂在油层温度(45℃)条件下保持较好的成胶稳定性，是调剖井长期有效的保证。为此室内开展了高效调剖剂热稳定性能评价实验，既将成胶后的调剖剂放置在45℃烘箱中，每隔一段时间测定调剖剂的粘度变化情况，观察调剖剂长期热稳定性能。实验结果见表4。从实验结果可看出，高效调剖剂经过长时间放置后，成胶粘度变化不大，60 天后粘损率仅为4.3%，120 天后粘损率为8.6%。进一步验证了高效调剖剂具有较好的热稳定性。

表4 高效调剖剂热稳定性评价结果

2.2.5 高效调剖剂岩心驱替评价实验

为了进一步验证高效调剖剂岩心的封堵效果，室内将高效调剖剂进行岩心驱替实验。实验步骤:对石英砂人造岩心模型水驱—测水驱压力—注1PV 高效调剖剂—45℃条件下侯凝10 天后—水驱—测水驱突破压力及稳定压力，并评价调剖剂岩心耐冲刷性。实验采用的调剖剂配方为聚合物1500mg/L、2500mg/L，聚交比20∶ 1。实验结果表明，高效调剖剂对渗透率为0.9～1.2μm2岩心的封堵率达99%以上，残余阻力系数为950～1450，说明高效调剖剂对岩心的封堵效果很好，是较为理想的用于改善水驱剖面及扩大水驱波及体积的调剖剂配方。

3 现场试验

高效调剖剂现场先期试验3 口水井，平均单井注入调剖剂4200m3，凝胶浓度1000～1500mg/L。措施后平均注入压力提高4.8MPa，连通14 口油井平均日增油1.3t，平均降含水3.6%，见到较好的增油降水效果。

4 结 语

(1)室内静态评价表明，高效调剖剂具有成胶性能强、稳定性好、抗剪切性能的特点。

(2)室内岩心驱替实验进一步说明，高效调剖剂对岩心的封堵效果很好，岩心残余阻力系数达为950～1450，是较为理想的用于改善水驱剖面及扩大水驱波及体积的调剖剂配方。

(3)探索性现场试验取得的初步效果，验证了高效调剖剂现场应用的可行性，为下一步研究的深入推进奠定了良好的基础。

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