华北油田岔39断块回注污水配制可动凝胶试验及应用

余吉良，王志强，邵忠华，张田田　(中石油华北油田分公司采油工程研究院，河北 任丘 062552)

于成杰，晏凤，孙长红　(中石油华北油田分公司第二采油厂，河北 霸州 065700)

张雪梅　(中石油华北油田分公司第一采油厂，河北 任丘 062552)



华北油田岔39断块回注污水配制可动凝胶试验及应用

余吉良，王志强，邵忠华，张田田(中石油华北油田分公司采油工程研究院，河北 任丘 062552)

于成杰，晏凤，孙长红(中石油华北油田分公司第二采油厂，河北 霸州 065700)

张雪梅(中石油华北油田分公司第一采油厂，河北 任丘 062552)

[摘要]针对中温油藏采用回注污水配液的可动凝胶调驱，研制了包含与聚丙烯酰胺羧钠基交联的金属离子和与酰胺基交联的复合交联剂以及适合回注污水配制的促交剂和添加剂。交联试验结果表明，采用矿化度11061.3mg/L的油田回注污水配制的可动凝胶体系交朕强度高，稳定性好，72℃温度条件下恒温60d，凝胶黏度保持率70%以上。现场应用6口井，取得较好的增产效果，为中温油藏采用回注污水配液的可动凝胶调驱探索了一条新的有效途径。

[关键词]可动凝胶调驱；回注污水； 复合交联；现场应用

可动凝胶调驱是国内各大油田普遍采用的三次采油技术之一，现场应用时一般采用清水配液，每年调驱需要大量的清水。随着油田的开发，综合含水不断上升，油田污水量逐年上升，大量污水需要回注地下，而华北油田淡水资源严重匮乏，采用回注污水配制可动凝胶是今后调驱技术的发展趋势，因此迫切需要开展回注污水配制可动凝胶试验研究。试验证明，若只是简单地将清水配液条件下成熟的可动凝胶配方用于油田回注污水配液中，凝胶交联强度和稳定性明显变差[1～3]。华北油田岔39断块储层温度72℃，在该温度条件下，单纯采用有机铬交联，凝胶稳定性差；采用酚醛树脂交联剂，初交时间长，影响交联效果。为此，笔者研制了同时能与聚丙烯酰胺的羧钠基和酰胺基交联的复合交联体系。

1可动凝胶调驱原理

可动凝胶调驱是采用接近于聚合物驱浓度的聚合物溶液，加入少量交联剂，通过地面注入设备在接近注水速度的条件下注入地层使其优先进入吸水性好的高渗透孔道或层段，在地层温度条件下交联形成粘弹体，一方面可动凝胶具有一定的强度，可对地层中的高渗孔道产生堵塞作用，使后续注入水产生绕流作用至中低渗孔道，起到调剖作用；另一方面，由于可动凝胶本身具有一定的可动性，在后续注入水的推动下在高渗透孔道中缓慢向地层深部运移，产生像聚合物一样的驱油效果。

2试验

2.1试验仪器设备

恒温烘箱(上海实验仪器厂)、MARS流变仪(德国哈克公司)、电子天平、高温实验瓶等。

2.2试验原料

1)聚合物。含有梳型结构的KYPAM[4,5]，分子量大于2400×104,水解度20%～25%，北京恒聚化工集团有限公司生产。

2)复合交联剂。有机金属离子、羟甲基酚树脂和多甲基多胺的复合交联剂[2]，实验室自制。

3)促交剂。由既能促使聚丙烯酰胺与金属离子交联，同时又能促使羟甲基酚与聚丙烯酰胺交联的原料按一定比例复配而成。

4)添加剂。由EDTA、有机酸盐等按一定比例复配而成。

2.3黏度测定

采用MARX流变仪测定样品黏度，根据待测样品的状态选择适合的转子和剪切速率，该试验中凝胶黏度在7.34s-1剪切速率下测量。

2.4成胶时间

在常温下，先将所需各种原料配成水溶液，按试验配方在高温瓶中配成调驱溶液，放入模拟储层温度(72℃)的烘箱中，在不同时间取出，观察和记录样品外观，记录样品由溶液变为凝胶的时间。

2.5试验条件

模拟油藏储层温度72℃，配制可动凝胶用水为油田回注污水，矿化度11061.3mg/L。

3试验结果与讨论

3.1聚合物浓度的影响

试验用水为岔39断块现场回注污水，回注污水水质分析情况见表1。

表1　污水水质分析

图1　聚合物浓度对凝胶性能影响

在初步试验的基础上，选定复合交联剂浓度和促交剂浓度均为1500mg/L，改变聚合物浓度，将配制好的样品装入高温实验瓶中，放入72℃的烘箱内，观察形成凝胶时间，5d后测凝胶黏度，试验结果见图1。

由图1可以看出，由于采用油田回注污水配制，在聚合物浓度低于1000mg/L时凝胶5d不交联，在聚合物浓度达到1000mg/L以上时，随聚合物浓度的增加凝胶黏度增加，交联时间缩短。根据以往经验，凝胶黏度高于1000mPa·s时才具有较好的稳定性能，结合试验结果同时考虑成本，选择聚合物浓度1250～2000mg/L。

3.2复合交联剂浓度的影响

定聚合物浓度1500mg/L、 促交剂浓度1250mg/L，分别加入不同浓度的交联剂，将配制好的样品装入高温实验瓶中，放入72℃的烘箱内，观察形成凝胶时间，5d后测凝胶黏度，试验结果见图2。由图2可以看出，随复合交联剂浓度的增加凝胶黏度增加，但当交联剂浓度大于2000mg/L后，凝胶黏度变化不大；随交联剂浓度的增加，交联时间变短。根据试验结果选择复合交联剂浓度1500～2000mg/L。

3.3促交剂浓度的影响

图2　复合交联剂浓度对凝胶性能影响

选定聚合物浓度1500mg/L, 交联剂浓度1500mg/L，分别加入不同浓度的促交剂，将配制好的样品装入高温实验瓶中，放入72℃的烘箱内，观察形成凝胶时间，5d后测凝胶黏度，试验结果见图3。由图3可能看出，随促交剂浓度增加，凝胶黏度增加，交联时间缩短，但当促交剂浓度达到1500mg/L后凝胶黏度增幅较小。根据试验结果选择促交剂浓度1250～1500mg/L。

3.4添加剂浓度的影响

通过试验发现，该交联体系采用污水配液条件下交联形成凝胶的交联时间仅2～3h，交联时间短，存在现场施工安全隐患。根据交联原理分析，交联时间短的原因主要是聚丙烯酰胺和有机铬的交联所致，对此，选用比乙酸络合铬离子能力更强的原料作为添加剂控制交联时间，通过试验研制了由有机酸盐、EDTA等组成的添加剂。

选定聚合物浓度1500mg/L，复合交联剂浓度1500mg/L, 促交剂浓度1250mg/L，分别加入不同浓度的添加剂，将配制好的样品装入高温实验瓶中，放入72℃的烘箱内，观察形成凝胶时间，5d后测凝胶黏度，试验结果见图4。由图4可以看出，随添加剂浓度的增加，交联时间延长，凝胶黏度有极大值。根据试验结果，优选添加剂浓度200～500mg/L，交联时间在5～8h，保证现场施工顺利进行。

图3　促交剂浓度对凝胶性能影响　　　　　　　　　　　　图4　添加剂浓度对凝胶性能影响

3.5稳定性考察

图5　凝胶稳定性考察

根据上述试验，分别选定以下2个配方：配方①为聚合物浓度1500mg/L、复合交联剂浓度1500mg/L、促交剂浓度1250mg/L、添加剂浓度200mg/L；配方②为聚合物浓度1800mg/L、复合交联剂浓度1500mg/L、促交剂浓度1250mg/L、添加剂浓度500mg/L。将配制好的样品分别装入10个高温实验瓶中，定期取出测定凝胶黏度，试验结果见图5。由图5可以看出，2个配方72℃恒温考察 60d凝胶黏度均保持在1000mPa·s以上，折合凝胶黏度保持率(60d黏度值与5d黏度值之比)在75%以上，说明该配方体系采用污水配制具有较好的稳定性。

4现场应用

岔39断块平均渗透率77mD，平均孔隙度21.6%，属中孔中渗储层，断块储层温度72℃。2014年至2015年采用配方①利用断块回注污水配液，共现场试验6口井，吸水剖面得到明显改善，视吸水指数下降，对应油井累计增油3250t，取得较好的增产效果。典型井岔19-107井在2014年3月25日至5月7日调驱，采用配方①，累计注入凝胶2493m3，注入压力11～15.9MPa。施工前后生产对比，日注水由调驱前的25m3上升至50.13m3，上升25.13m3，油压由7.51MPa上升至17.79MPa，上升10.28MPa，视吸水指数由3.3m3/(d·MPa)下降至2.8m3/(d·MPa)，下降0.5m3/(d·MPa)。对应4口油井，3口油井见到增油效果，累计增油735t。对应采油井岔19-209井6月19日见效，日产液由38t上升至41t,上升3t；日产油由1.2t上升到5t，日增3.8t；含水由96.8%下降至87.8%，下降9%，取得较好的降水增油效果。说明在该油藏储层物性和温度条件下采用回注污水配制可动凝胶是可行的，可在储层物性、温度和回注污水性质相近的油田推广应用。

5结论

1)结合岔39断块回注污水矿化度、钙镁离子含量和储层温度等特点研制的复合交联剂，采用现场回注污水配制，聚丙烯酰胺浓度1500mg/L条件下,凝胶交联时间可控、黏度高、稳定性好，60d黏度保持率在75%以上，解决了该油藏储层温度条件下回注污水配制可动凝胶稳定性差的问题。

2) 通过6口井的现场应用，对应油井取得较好的增产效果，说明该配方体系能有效封堵高渗孔道从而提高后续注入水波及体积，提高驱油效果。该复合交联体系的研制为采用回注污水配制可动凝胶探索了一条有效途径。

[参考文献]

[1]叶文瀚，王健，王丹翎. 高矿化度油藏弱凝胶调驱剂配方研制及性能评价[J]. 精细石油化工进展, 2014，15(6)：5～8.

[2] 蒲万芬，周明，赵金洲. 有机铬/活性酚醛树脂交联聚合物弱凝胶及其在濮城油田调驱中的应用[J].油田化学，2004，21(3)：260～263.

[3] Gang Wu, JiLiang Yu, Jing You. Research and application of the gel formulation prepared with oilfield waste water[A]. Advances in Energy Science and Equipment Engineering[C].2015：925～928.

[4] 宫兆波，罗强，扎克坚. 有机酚醛聚合物凝胶深部调驱体系孔渗适应性研究[J]. 石油天然气学报(江汉石油学院学报)，2014，36(5)：136～140.

[5] 王凤清，南庆义，游靖. KD-4型可动凝胶调驱体系研究与应用[J]. 石油钻采工艺，2008，30(1)：106～110.

[编辑]赵宏敏

[文献标志码]A

[文章编号]1673-1409(2016)07-0009-04

[中图分类号]TE357.46

[作者简介]余吉良(1973-)，男，高级工程师，现主要从事三次采油技术与管理方面的研究工作;E-mail：cyy_yujil@petrochina.com.cn。

[基金项目]中国石油天然气股份公司重大科技专项(2014E-3507)。

[收稿日期]2015-10-19

[引著格式]余吉良，王志强，邵忠华，等.华北油田岔39断块回注污水配制可动凝胶试验及应用[J].长江大学学报(自科版)，2016,13(7)：9～12.