兴古潜山油井无机凝胶堵水剂的研发

王燕(辽河油田公司兴隆台采油厂工艺研究所 辽宁 盘锦 124010)

兴隆台潜山区域构造上位于辽河坳陷西部凹陷中南部，北接陈家洼陷，南接清水洼陷，西邻盘山洼陷，东为冷家深陷带，整体为被三个生油洼陷所包围的基岩潜山，呈典型的“洼中之隆”形态，为新生古储型潜山油藏 。

潜山油藏裂缝发育，储集空间类型以构造裂缝为主，且多为中高角度缝，平均缝宽10-100微米，宏观构造裂缝以北东向展布，平均裂缝密度为40条/米；

经过5年开发，目前已有15口油井见水，见水井综合含水达33.1%。在油藏Ⅲ段见水井逐渐增多表明油藏底水已相对活跃，随着潜山油藏压力逐渐下降将会加大底水上窜，造成油井含水上升加剧。

一、研究思路

针对潜山油藏具有双重孔隙介质、裂缝发育、油藏温度高的特性，高温堵剂研究重点在堵剂的高温稳定性及油流通道的保护。

1.油流通道的保护

堵水过程中必须在封堵高含水裂缝（水流通道）的同时，尽可能降低堵剂对低含水裂缝的封堵或干扰，在成功封堵高含水裂缝后，通过底水转向、井底流压增大，发挥低含水裂缝等部位的潜力，保证堵水后的生产能力等问题。

2.堵剂的高温稳定性

能持续封堵高含水裂缝（或降低水相渗透率），由于潜山油藏埋藏深，温度高（160℃)，因此封堵材料的高温热稳定性是实现有效封堵及措施有效期的保证。同时需满足注入、安全等工艺要求。

二、室内研究与实验

通过对出水井作取样或井筒捞样进行水性分析，多数油井水性分析表明兴古潜山油藏水性矿化度在5000-15000mg/l，水性以CaCl2型为主。

1.高温暂堵材料研究

在160℃下进行静态降解性能评价。160℃条件下，有机凝胶颗粒2-3天内可实现完全降解，聚酯类纤维材料（30μm）5天内未观察出明显的水解。受实验手段限制，未对泡沫的高温稳定性进行评价。

然后，利用并联填砂管进行了泡沫及有机凝胶颗粒作用下分流能力测试（并联填砂管极差20-25）；分流能力测试基础上，测试了低渗透岩心的渗透率恢复值，渗透率恢复测试为160℃下放置下放置3d后实验值。

2.高温堵剂研究

（1）基于成垢助剂的分散凝胶堵水剂

基于增强剂的硅酸盐凝胶堵水剂具有高的强度，利用其形成分散的微凝胶颗粒，基于吸附、成垢等作用，增加优势通道流动阻力。

潜山模拟地层水配制不同浓度硅酸盐溶液，与助剂混合，通过观察凝胶的状态可见，在一定浓度范围内，复合硅酸盐与成垢离子可形成分散的凝胶状态；一定条件下也可形成整体凝胶。具体凝胶的状态取决于硅酸盐及助剂离子浓度。

通过岩心驱替试验测试分散凝胶的封堵能力，由注入及封堵情况可见，堵剂具有良好的注入性能，封堵程度∝涂层段塞数；其次，对岩心的封堵程度∝渗透率,这有利于选择性降低部分大开度裂缝的渗透率，保护低渗层，这主要是由其分散凝胶的状态所决定的。

（2）基于多功能团交联剂的抗温凝胶堵剂

技术原理

制备一种多功能团的大分子交联剂，使AM在其作用下形成高分子凝胶。这种情况下，一方面交联点之间的分子链增多，且聚合分子链的活动空间增大，另一方面大分子交联剂起到了类似混凝土中石子一样的作用。因此，AM凝胶的热稳定性、韧性等性能有望得以大幅改善。

多功能团交联剂的制备

制备方法

制备稳定的AM反相微乳液，通过光引发、聚合得到纳米级交联微球组成的溶液。以N-羟甲基丙烯酰胺为化学改性剂，在交联微球结构上引入C=C双键等活性功能基团。产物利用无水乙醇沉淀、丙酮洗涤、真空干燥5h后得白色或浅黄色粉末，即为多功能团交联剂。

试验结果及分析

所制备的多功能交联剂粒径小于40μm的粉末比例为73%。产物红外谱图显示，在波数为1630.1 cm-1处的一个很强的吸收峰，是由于C=C双键伸缩振动引起的；波数在1686.3 cm-1处为酰胺中的C=O键引起的；在3194.7 cm-1处为脂肪族仲胺NH伸缩；其他吸收峰还有：2913.5 cm-1处为烷烃反对称伸缩；1448.0处为CH 2烷烃变角。因此，可推断出在微凝胶分子结构中顺利引入了具有反应性的C=C双键。

地下固化时间控制

多功能团交联剂条件下，以丙烯酰胺（AM）、2—丙烯酰胺—2—甲基丙磺酸盐（AMPS）、乙烯基二甲基硅氧烷为聚合单体，TBPB（苯甲酰）为引发剂，FS为缓凝剂进行了160℃条件下固化时间的测试。试验结果表明，TBPB浓度20 mg/L，阻聚剂浓度10 mg/L条件下，静态固化时间可保持在6-6.5小时左右，为矿场工艺安全提供了保证。

固化后利用质构仪与以N，N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂制得的产物强度进行了对比，结果显示基于多功能交联剂的凝胶强度为后者的8.2倍。

可见，多功能交联剂有效提高了凝胶的强度，此外，其韧性也大幅度提高。

高温热稳定性

在160℃、地层模拟水条件下，堵剂在高温密封罐中放置，定期测试堵剂强度表征其热稳定性。热稳定测试结果表明，160℃下，材料发生热降解，这与材料本身固有的特性有关，但7个月后堵剂强度为8.7kpa，仍具有良好的强度，满足工艺需要。

结论及建议

增强剂的硅酸盐凝胶堵水剂提高了其强度，基于成垢助剂的硅酸盐凝胶堵水剂降低了其风险，满足高温裂缝油藏封堵工艺要求，高温裂缝油藏堵水段塞组合方式，为下一步的矿场应用奠定了基础。但如下3个方面的工作仍有待加强。

(1)进一步探索高温有机凝胶堵剂的特性；

(2)基于兴古潜山复杂裂缝储层模型，进一步细化对复杂裂缝中堵剂封堵行为的认识；

(3)研究出适合于高压、超深地层的堵剂注入工艺，进一步优化潜山裂缝油藏堵水工艺参数，耐温、抗压能力堵水工艺管柱的研制。

[1]张绍槐，罗亚平，等.保护储集层技术.北京：石油工业出版社，1993.

[2]杨世儒等主编.堵漏技术.北京：化学工业出版社，2003，(3)：158-162.

[3]严瑞瑄编.水性高分子.北京：化学工业出版社，1998，(6)：71-77.