二元驱窜聚井选择性就地调堵技术研究

于晓洋 王子健

摘 要：为了进一步提高二元驱替效率，必须对窜聚地层进行调堵。以锦16块二元复合驱区块为研究对象，提出利用二元体系驱替过程中残留在岩石孔道内一定浓度和质量的聚合物来实现调堵的技术路线。通过絮凝剂筛选实验，研制出可使残余聚合物在岩石孔道内就地絮凝的调堵剂；通过岩心模拟评价实验，优化了絮凝剂的注入参数。结果表明，锦16块二元复合驱油后采取选择性就地调堵技术，能够改善驱替液的波及系数和洗油效率，进一步提高原油采收率。

关 键 词：就地调堵；二元驱；聚合物；模拟评价；岩石孔道；絮凝剂

中图分类号：TE357 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）08-1740-05

Abstract： In order to enhance the flooding efficiency， we must carry out profile control and water shutoff for polymer breakthrough formations. In this paper， taking Jin-16 block as a research object， the method that uses certain concentration and quality of polymer remained in the rock pores during binary system flooding to achieve profile control and water shutoff was proposed. By the flocculant-screening experiment， plugging agent to make the residual polymer in-situ flocculation in rock pores was developed； By core evaluation experiments， injection parameters of the flocculant were optimized. The results show that the selective in-situ profile control and water plugging technology used in Jin-16 block can improve the sweep coefficient and displacement efficiency of injected water to enhance oil recovery.

Key words： binary compound flooding； polymer； simulation evaluation；rock tunnel； flocculant

辽河油田锦16块注水开发己有二十多年的历史，目前大多数油井综合含水达到了90%以上，区块采出程度高于40%，己经进入双高开采阶段。该区块在开发上己经经历了细分层系、加密井网、调剖堵水、周期注水等调整和综合治理，取得了一定的效果。但是由于断块纵向上、平面上剩余油分布口趋复杂，挖掘难度越来越大，常规方法无法控制断块的含水上升和减缓产量的递减。如何采取新技术、新方法在水驱基础上进一步提高原油采收率，增加可采储量就是当务之急。

随着油田开发的不断深入，油井含水不断上升，为调整层間、层内出现的矛盾，达到控水稳油的目的，化学调剖成为一项重要措施。如前所述，在聚合物—表面活性剂二元体系驱后结束之后，会在地层中存在一定浓度和质量的聚合物—表面活性剂二元体系残留液，然而其再利用技术也越来越得到重视和青睐。目前。在进行堵水调剖作业时，利用地下聚合物残留溶液，调整井的吸水剖面，减缓舌进现象，提高水的波及效率和洗油效率，从而减少剩余油和残余油的体积，进而提高原油采收率，加快石油行业的发展。

1 实验部分

1.1 主要材料

使用辽河油田锦州采油厂的聚合物[1-3]（分子量1 800万）自制聚合物溶液进行阳离子絮凝剂的筛选。

通过在现场实际[4-6]和室内实验室所储物质的实际情况，以及化学初步判断，在实验室中初步筛选出来的无机盐有， FeCl3、ZnCl2、AlCl3、NiCl2、CoSO4、CuCl2等六种作为絮凝剂溶质。分别利用这六种无机盐，配置一定浓度的聚合物絮凝剂，进行聚合物絮凝实验，从中筛选出来的能够使锦采聚合物发生絮凝反应的阳离子絮凝剂，观察絮凝情况，并在可行的情况下，对絮凝的沉淀进行量化处理，找出有效果的絮凝剂。

1.2 实验方案

（1）配制聚合物溶液。用电子分析天平称取0.5 g锦州采油厂聚合物，同时称取1 000 mL蒸馏水。将称量好的蒸馏水在搅拌器下搅拌，使蒸馏水涡流，并将聚合物缓缓地加入有涡流的蒸馏水，待到所有聚合物进入水中后，使用搅拌器搅拌2 h。

（2）取FeCl3、ZnCl2、AlCl3、NiCl2、CoSO4、CuCl2等六种实验室用晶体各1.5 g，各配成150 mL、浓度为1%的絮凝剂溶液，如图1所示。

（3）将聚合物溶液以150 mL为单位均匀分开若干份，与上述各个絮凝剂溶液以1∶1的体积比混合，即向6个装150 mL的广口瓶中加入150 mL不同絮凝剂溶液，将6个样品瓶放入恒温箱中，温度控制在50 ℃，并保温24 h。

（4）将各个溶液中的絮凝沉淀过滤，烘干，称重，并记录在表。

聚合物絮凝实验初始现象；聚合物絮凝实验24 h的实验现象，如图1所示。

通过实验实际观察，可得，在NiCl2、CoSO4两种种溶液中，无明显沉淀现象，故排除以上两种溶液作为聚合物絮凝剂的可能。FeCl3、ZnCl2、AlCl3、CuCl2四种溶液与聚合物絮凝的沉淀质量见表1。

从表1与图2可以看出，在这些絮凝剂中，存在絮凝效果的有FeCl3、ZnCl2、AlCl3、CuCl2，其中絮凝效果的优劣顺序为FeCl3> ZnCl2>AlCl3> CuCl2。所以在后续实验进行中的絮凝实验[9，10]，可用以上四种溶液进行絮凝剂配制。

余下的NiCl2、CoSO4两种絮凝剂中两种溶液的絮凝效果都不理想。故不再予以考虑使用。

对以上图表数据进行汇总得出图2。

1.3 聚合物絮凝剂浓度优化实验

1.3.1 实验结果

（1）氯化铁作为絮凝剂的实验结果

在配制一定浓度和质量的锦采聚合物溶液之后，根据给定的浓度即0.05%、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、1%、1.5%配制完成的FeCl3溶液

由图3可知，混合后的两种溶液产生了一定量的絮凝沉淀，而且产生沉淀的质量随絮凝剂浓度的增加而增加。

聚合物溶液分别与FeCl3溶液反应所得沉淀物质质量，见表2。

将上表数据经过绘图的分析，得到产生沉淀质量与氯化铁絮凝剂浓度的关系曲线。如图4所示。

从图4中可以看出， FeCl3絮凝剂实验所得到的沉淀质量与絮凝剂浓度关系曲线的趋势是，开始时，产生沉淀的质量随着FeCl3絮凝剂的浓度的增加而增加。产生的沉淀的质量也很多当絮凝剂浓度增加到一定数值之后，产生沉淀的质量将趋于平缓，甚至是不再变化。这说明当絮凝剂浓度增加到这个数值的时候，絮凝剂与聚合物溶液恰好完全反应，而且产生的沉淀值所对应的浓度值就是我们所寻求的浓度最优值。

（2）氯化锌作为絮凝剂实验结果

在配制一定浓度和质量的锦采聚合物溶液之后，根据给定的浓度即0.05%、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、1%、1.5%所配制完成的ZnCl2溶液，如图5所示。

由图5可知，混合的两种溶液发生明显的絮凝剂反应产生了絮状沉淀。而且沉淀的质量随着絮凝剂浓度的增加而增加。将所有混合液过滤掉上层清液后，在滤纸上烘干称重，记录结果，见表3。

将上表数据经过绘图的分析，在图表上展示出来，如图6所示。

如前所述，在图6的ZnCl2浓度与聚合物溶液产生沉淀质量的关系曲线上，仍旧表现与FeCl3实验曲线相同的变化规律，即开始时，产生沉淀的质量随着ZnCl2絮凝剂的浓度的增加而增加，产生沉淀的质量也很可观；当絮凝剂浓度增加到一定数值之后，产生沉淀的质量的变化很小。同样也存在一个最优值，当浓度超过这个最优值后，产生的沉淀将不再变化。

（3）氯化铝作为絮凝剂实验结果

在配制一定浓度和质量的锦采聚合物溶液之后，根据给定的浓度即0.05%、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、1%、1.5%所配制的AlCl3溶液，如图7所示。

由图7可知，混合后，溶液产生了一定量的絮状沉淀，而沉淀的质量也是随着絮凝剂浓度的增加而增加。将所有溶液过滤掉上层清液后，在滤纸上烘干称重，记录结果，见表4。

将上表数据经过绘图的分析，在图表上展示出来，如图8所示。

从图8中可以看出， AlCl3絮凝剂实验所得到的沉淀质量与絮凝剂浓度关系曲线的趋势在絮凝剂浓度小于0.7的时候，产生的沉淀的质量也是随着絮凝剂浓度的增加而增加；但是在絮凝剂浓度小于0.7的时，产生的沉淀的质量却是随着絮凝剂浓度的增加而减小。同时，结合产生沉淀的质量的大小，可知，沉淀的量的变化并不明显。

（4）氯化铜作为絮凝剂实验结果

在配制一定浓度和质量的锦采聚合物溶液之后，根据给定的浓度即0.05%、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、1%、1.5%所配制的CuCl2溶液，如图9所示。

由图9可知，混合后的混合体系较为浑浊。体系中产生了一定量的絮凝沉淀。将所有溶液过滤掉上层清液后，在滤纸上的滤渣烘干称重，记录结果，见表5。

将上表数据经过绘图的分析，在图表上展示出来，如图10所示。

从上图不难看出，CuCl2絮凝剂实验所得到的沉淀质量与絮凝剂浓度关系曲线的趋势是近似一条均匀上升的直线，即产生的沉淀的质量随着絮凝剂浓度的增加而增加。且直线的斜率很小，产生沉淀的质量随实验用的CuCl2絮凝剂浓度的增加而增加，但是产生的沉淀的量不是很多。

1.3.2 实验数据与分析

FeCl3、ZnCl2、AlCl3、CuCl2等四种絮凝剂和辽河锦州采油厂聚合物反应所得沉淀物质质量数据汇总之后，得出AlCl3和CuCl2两种絮凝剂与聚合物反应产生沉淀的质量随絮凝剂浓度的变化不明显[11，12]。因此，在后续实验中，不考虑使用这两种絮凝剂；然而，随絮凝剂浓度的增加， FeCl3和ZnCl2两种絮凝剂与聚合物絮凝产生沉淀的质量增加，当浓度达到0.7%时，絮凝沉淀质量增加趋于平缓。

2 结 论

（1）在三维纵向非均质岩心模型上，二元复合驱（SMG与石油磺酸盐）可以在聚驅基础上提高采收率13%以上，SMG驱可以在聚驱基础上提高采收率10%以上。在离子筛选实验中，絮凝效果的优劣顺序为氯化铁（FeCl3）>氯化锌（ZnCl2）>氯化铝（AlCl3）>氯化铜（CuCl2）。在后续实验中可用以上四种溶液进行絮凝剂配制。

（2） 絮凝剂效果最好的两种絮凝剂为氯化铁（FeCl3）和氯化锌（ZnCl2）两种絮凝剂。

（3） 两种絮凝剂的最佳浓度是0.7%。

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