聚合物微球复合堵水技术

张红梅(中油辽河油田金马油田开发公司,辽宁 盘锦 124010)

前言

海外河油田为注水开发稠油油田，水驱石油地质储量3766×104t。1990年采用注水方式投入开发，储层非均质性严重，原油粘度差别较大，平均原油粘度110-2200mPa.s。注水开发驱油效率低，仅为43.8%，无效产水增加。同时，经过长期的强注强采，油藏非均质性严重，形成高渗透带或大孔道，造成注入水沿着这些大孔道流动，因此注入水的波及系数较低，大部分采油井进入高含水生产阶段。

1.聚合物微球复合堵水技术

聚合物微球复合堵水技术我们是采用聚合物溶液插层方法制备聚合物微球复合材料。首先将单体或聚合物插入有机化处理的层状硅酸盐片层间，破坏硅酸盐的片层结构，使其剥离成厚为1nm、长×宽为100×100nm2的基本单元，并均匀分散在聚合物基体中。

1.1 堵剂配方

聚丙烯酰胺常用的交联剂有酚醛树脂和有机铬两种，因此采用两种交联剂与聚合物微球复合材料交联，形成复合堵剂配方。

配两组相同的聚合物微球复合材料溶液，分别加入有机铬、酚醛树脂交联剂，在65℃下观察成胶情况。实验发现，两种交联剂成胶时间均为2.0-3.5h，但有机铬体系冻胶强度明显高于酚醛树脂成胶体系，因此优选有机铬作为交联剂。

1.2 性能评价

（1）微球复合堵剂的突破压力梯度

考察不同浓度的聚合物微球复合堵剂有机铬和酚醛树脂体系的突破压力梯度，发现对于渗透率介于9.0μm2的填砂管，聚合物微球复合堵剂铬体系突破压力梯度介于0.93-2.40MPa/m，高于复合堵剂酚醛树脂体系突破压力梯度0.81-1.22MPa/m。

（2）微球复合堵剂的封堵率

考察聚合物微球复合堵剂对不同渗透率岩心的封堵情况，结果发现体系的封堵率均大于97%。

表1 聚合物微球复合堵剂体系的封堵率

2.封堵机理

聚合物微球复合材料将聚合物单体先嵌入无机材料的片层中，与交联剂混合均匀注入油藏以后，在地层温度、压力等条件下发生交联反应，产生一种强度较大的纳米级复合堵剂，将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物的韧性、可加工性及耐腐蚀性完美地结合起来，形成典型的轻质高强材料。聚合物微球复合堵剂可以容易的进入油层深部，堵塞大孔道或高渗透层，改善产液剖面。

3.堵水工艺

为了达到好的封堵效果与较长的有效期，采用深部封堵技术，封堵半径为15m，将处理半径分为远井段（8-15m）+近井段（3-8m）+渗滤面段（0.5-3m），相应采取弱聚合物微球复合堵剂+中等强度聚合物微球复合堵剂+高强度聚合物微球复合堵剂。

4.现场试验

依据研究成果，首次在辽河海外河油田现场试验5井次，措施成功率100%，5口井措施前日产油3.7t，日产水84m3,含水95.8%，措施后平均日产油5.6t，日产水100.9m3,含水95.2%，累计增油912t，降水8188m3。

5.效果评价

措施后5口井动液面平均下降252m，说明大的出水孔道得到有效封堵。措施后平均日增油1.3t，平均含水下降0.6%，累计增油912t，降水8188m3。原油按照2220.0元/吨、污水处理费按10元/方计算，经济效益如下：

5.1 产出经济效益=增油量×吨油价格+降水量×每方污水处理费=210.65万元；

5.2 总投入=措施投入=60.75万元；

5.3 净现值=(产出效益-总投入)×(1-30%)=104.93万元

5.4 投入产出比=总投入/产出经济效益=1:3.47。

6.结语

通过对聚合物微球复合堵剂的制备、配方筛选、性能评价、封堵机理等系列研究，得到如下结论：

6.1 建立了聚合物微球复合材料的溶液制备方法并申报专利，溶液制备合成的聚合物微球复合堵水剂具有强度高、流变性好的特点，可以实现深部堵水的目的，也可以应用于深部调剖。

6.2 研发出性能优良的新型聚合物微球复合堵剂，聚合物微球复合堵剂的耐温、耐盐、耐冲刷性能优于常规聚合物冻胶堵剂，聚合物微球复合堵剂成胶后强度是普通聚合物堵剂的1.5倍以上。聚合物微球复合堵剂封堵率>97%，对比常规堵剂可提高4-8%。

6.3 聚合物微球复合堵剂对目的层具有良好的注入选择性，复合堵剂优先进入大孔道或高渗透层段。

6.4 首次在辽河油田开展聚合物微球复合堵水现场试验并取得成功，为稠油注水油田高含水井的有效治理提供了新的途径。

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