防水锁处理剂配方研究

程家家 刘小芳 郭鑫

【摘要】分析水锁效应的形成条件及伤害机理，并以油田水锁减产为例进行详细阐述。此后，针对双河、下二门油田的具体情况，通过一系列的實验配制出了效果最优的复配活性剂体系，并对其性能进行了评价，认为该配方有效的抑制了水锁效应。

【关键词】油气藏开发  水锁效应  防水锁处理剂

水锁效应已成为油气藏开发中普遍存在的问题，是低渗透储层最重要的伤害因素，严重制约油气藏的及时发现、准确评价和经济开发，降低了油气开发采收率。对于喉道半径小于10μm的低渗透储层，水锁损害率可高达70%～90%。目前，国内外对水锁效应都做了大量研究，尤其是其形成条件及伤害机理，但对于如何有效地预防及解除水锁效应至今仍无统一结论。我们在前人的基础上，通过机理研究和现场分析，对水锁现象进行了详细的分析，并结合室内实验，对防水锁处理机配方进行了研究和评价。

一、水锁效应与水锁伤害

水锁效应是指在毛细管中非润湿相驱替润湿相时，润湿相对非润湿相将产生毛管阻力的现象。由于油水界面张力的不同，导致油水出现界面，在微小孔隙中，由于近井地带含水饱和度的上升，油流通道变为非连续相，油滴和水之间的界面张力相互叠加，导致渗流阻力增加，从而造成油井生产含水上升，出水不出油。水锁效应的本质是由于油、气、水及岩石间存在界面张力而产生的附加压力，为毛细管弯液面两侧非润湿相压力与润湿相压力之差。

水锁伤害是由于外来流体侵入油气层影响油水分布而造成的损害。从油水两相体系典型相对渗透率关系可知，水相饱和度稍有增大，油相的相对渗透率就迅速下降，因此，水锁伤害是相对渗透率下降的重要原因。当岩石多孔介质内的流体渗流为油、水两相共渗时，可动水相会对油相渗流产生附加阻力（束缚水不参与渗流），可动水相对油相有效渗透率的伤害即为水锁伤害。水锁伤害程度与原始含水饱和度呈负相关关系，与束缚水饱和度呈正相关关系。外来水侵入地层后，欲将漏失到地层中的水返排出来，就必须克服毛管阻力、贾敏效应阻力和井筒中的液柱压力，否则，滞留在地层的水会降低油相的有效渗透率，这就是水锁伤害的根本原因。对于低渗和特低渗油气藏，初始含水饱和度的值越小，水滴在毛管中、缝中被捕集的趋势越大，被捕集的量也越多;储层渗透率越低，表明孔喉尺寸越小且连通性越差，因而水滴两侧曲界面的压差（即毛管力）越大，水锁损害也就越严重。

二、防水锁处理剂的配方研究及性能评价

（一）配方研究

通过对SATRO、烷基磺酸钠、复配体系以及和防水锁助剂的破乳性能的评价，同时考虑在体系中加入一定量的甲醇，增加体系组分的互溶性及降低体系的界面张力，可以初步得到防水锁处理剂的配方为SATRO+烷基磺酸钠+甲醇+FX-02。（表1）

由以上复配体系的实验现象和界面张力可以看出，当甲醇的浓度加倍时，体系的外观由乳白色变为半透明状，且界面张力呈下降趋势，当甲醇浓度为10%、FX-02浓度为0.02%时界面张力达到4.067×10-3 mN/m，同时综合考虑经济因素，甲醇的加量不可过大，因此可以初步确定防水锁处理剂的配方为0.5%SATRO +0.05%烷基磺酸钠+10.0%甲醇+0.02% FX-02。

（二）性能评价

（1）对防水锁处理剂与原油间的动态界面张力进行评价。进行界面张力测定，实验条件为：旋转滴界面张力仪转速为5800r/min，测试温度为70℃。实验发现，防水锁处理剂与原油之间的动态界面张力随时间的增加而降低，测试时间达到60min时界面张力达到超低且趋于稳定。

（2）对防水锁处理剂抑制原油乳化的能力进行评价。分别用蒸馏水和防水锁处理剂与原油配制乳状液，通过对比吸光度（A）评价防水锁处理剂抑制原油乳化的能力。结果显示，防水锁处理剂对原油乳化的抑制率都超过75%，具有良好抑制原油乳化的能力，能有效防止水锁的发生。

（3）对防水锁处理剂与地层的配伍性进行评价。分别以过滤液为溶剂配置防水锁处理剂各100ml，充分摇匀后静置48h，结果表明，48h后防水锁处理剂的各项指标均无变化，证明该防水锁处理剂的稳定性良好。

（4）对防水锁处理剂的耐温耐盐性进行评价。在一定浓度的表面活性剂溶液中加入NaCl，随着NaCl量的增加，表面活性剂溶液会有新相出现。通过这一方法可判断表面活性剂的耐盐性。

为考察防水锁处理剂的耐温耐盐性可以设计实验如下：分别以矿化度为10000mg/L、20000mg/L、30000mg/L的模拟地层水为溶剂配置防水锁处理剂，放置于60℃、80℃、100℃的环境中24h后观察溶液变化。结果显示，防水锁处理剂在高矿化度、高温条件下体系比较稳定，无新相生成，具有良好的耐温耐盐性。

三、结论

减产问题主要是由低压层原油乳化水锁造成。油井作业释封后，高压层的水进入低压层，低压层原油发生乳化，乳化油滴吸附在岩石表面，加之粘度较大，造成有机物堵塞地层，降低了油相渗透率，并使近井地带含水上升，加剧了水锁损害程度;防水锁处理剂的最终配方为0.5%SATRO+0.05%烷基磺酸钠+10.0%甲醇+0.02% FX-02。防水锁剂各项性能指标良好，能够有效地抑制水锁的产生。