中低渗油藏提高调驱剂成胶质量研究与应用

2021-12-10徐海波

石油工业技术监督 2021年11期

徐海波

中国石油辽河油田分公司茨榆坨采油厂（辽宁辽中110206）

科尔沁油田包1块属于中低渗油藏，探明含油面积5.9 km2，地质储量1 795×104t，可采储量271×104t，标定采收率15.1%，油藏埋深890～1 090 m。储层岩性主要为砾状砂岩，平均孔隙度18.4%，平均渗透率84.4 mD。2013年5月优选包32-28、包32-25井组进行弱凝胶调驱试验，对应油井14口，在试验井组取得较好效果的基础上，2014年6月扩大调驱井10口，对应油井31口，至2016年底，12口调驱井平均单井累计注入调驱剂21 724 m3，达到调驱设计注入量的94%。

1 存在问题

在该区块开展调驱施工，夏季出现了调驱剂成胶稳定性差的问题，现场取样15 d后强度下降90%，达不到设计要求，严重影响了调驱效果，调驱区域产量下降。对各调驱点的成胶情况进行调查，2014年4至5月份调驱剂成胶合格率一直维持在100%，但是在6月份成胶合格率下降，8月份仅为61.5%（表1）。

表1 2014年调驱剂成胶合格率统计

合格的调驱剂外观上观察有一定的舌长，同时用布氏黏度计检测其强度在3 000～5 000 mPa·s，注入地层后能够有效封堵高渗层，有效地起到调驱的效果，不合格的调驱剂强度在3 000 mPa·s以下，注入地层后封堵效果较差，很难取得较好的调驱效果。

2 原因分析及解决办法

2.1 原因分析

影响调驱剂成胶性能的潜在因素共有4大类20种。调驱点使用的聚合物均需要到供应站抽检，聚合物的相对分子质量、水解度、固含量、特性黏数都需要检测合格后才可以送到现场使用，而表观黏度则在现场施工时即可以判断，通过对药剂质量5项原因进行检测，确定其对调驱剂破胶没有影响。施工现场的配制环境和配制工艺没有变化，不会对调驱剂破胶产生影响，因此确定影响调驱剂成胶的因素为配制水质。

2.1.1矿化度影响

影响机理：当矿化度较低时，由于盐压缩扩散双电层，减少静电斥力，成胶时间随矿化度的增加而减少；当矿化度较高时，由于盐敏作用使聚丙烯酰胺大分子线团更加蜷曲而不易被交联，且凝胶的稳定性较差，极易破胶，成胶强度随矿化度的增加而降低。

实验方法：包1块注水水性为碳酸氢钠型，因此用分析纯碳酸氢钠与蒸馏水配制不同矿化度的水样，分别加入聚合物和交联剂进行交联反应实验，按设计时间检测调驱剂成胶强度。对比包14块注水的矿化度，确定现场注水中矿化度是否对成胶稳定性有影响。

试验结果表明,矿化度在5 000 mg/L以内时对成胶稳定性几乎无影响，随着矿化度进一步增大，成胶强度及稳定性有所下降。包1块调驱现场注水矿化度为4 022.9 mg/L，在不影响调驱剂成胶的临界值内，因此矿化度不影响调驱剂成胶稳定性。

2.1.2 pH值影响

影响机理：在弱酸环境中，聚合物分子-COOH的电离度较大，-COO-所占比例较高，有利于调驱剂的交联反应。而碱性环境有利于Cr3+交联剂的水解，亦即有利于凝胶的形成。而且碱性条件还有利于聚合物的水解，使分子中电荷基团增加，电荷基团的增加一方面使分子链伸张，交联反应易于进行，另一方面交联点也可能增加，使所成凝胶的强度增大。

实验方法：用盐酸及氢氧化钠调节蒸馏水的pH值，配制不同pH值的水样，分别加入聚合物和交联剂进行交联反应实验，按设计时间检测调驱剂成胶强度。对比包1块注水的pH值，确定现场注水中矿化度是否对成胶稳定性有影响。

试验结果表明,pH值在6～8时对成胶稳定性几乎无影响。包1块调驱用注水pH值为7.91，在不影响调驱剂成胶的临界范围内，因此pH值不影响调驱剂成胶稳定性。

2.1.3 Fe2+影响

影响机理：在包1块施工过程中，是在近乎密闭的调驱罐中配制聚合物，但是仍然有氧溶入溶液中，从而使Fe2+被氧化，生成Fe3+与O2-自由基。O2-自由基的活性很高，通过抽氢反应侵入聚合物主链，生成过氧化物，最终经过重排，进一步促使主链断裂，发生降解。在聚合物链断裂过程中产生的自由基与Fe3+反应，又生成Fe2+。如此造成聚合物的降解循环，聚丙烯酰胺分子被迅速打断，造成调驱剂强度大幅度下降。

实验方法：用分析纯氯化亚铁和蒸馏水配制不同Fe2+浓度的水样，分别加入聚合物和交联剂进行交联反应实验，按设计时间检测调驱剂成胶强度。对比包1块注水的pH值，确定现场注水中矿化度是否对成胶稳定性有影响。

试验结果表明,Fe2+质量浓度在0.1 mg/L以内时对成胶稳定性几乎无影响，随着Fe2+浓度进一步增加，成胶强度及稳定性有所下降，当Fe2+浓度大于0.5 mg/L时药样在7 d内破胶。包1块调驱用注水Fe2+浓度为0.91 mg/L，严重影响调驱剂稳定性，因此Fe2+是影响包1块调驱剂成胶稳定性的因素。

2.1.4溶解氧影响

影响机理：聚合物分子在温度较高的环境中，由于氧自由基的参与，会使其分子链发生断裂现象，从而分子量减小，溶液黏度降低，这就是聚丙稀酰胺的氧化降解。

确认方法：通过现场曝氧实验，消除注水中的溶解氧，之后按顺序单体药剂后，确定现场注水中溶解氧是否对成胶稳定性有影响。

通过实验证明，注水静置4 h消除溶解氧后，调驱剂在10天后仍然破胶，因此溶解氧不是影响包1块调驱剂成胶合格率的主要因素。

2.1.5还原菌影响

影响机理：聚合物可以作为还原菌生长繁殖的碳源，为其生长繁殖提供营养物质。还原菌通过聚合物分子中的羧基作电子供给体，用矿物质盐作末端电子接受体而繁殖。同时羧基的消耗又会促使聚合物的进一步降解，降解的结果又为硫酸盐还原菌的生长繁殖提供更多的营养物质，使硫酸盐还原菌在其中的代谢旺盛且持久。

确认方法：收集不同的文献作参考，找出其中提到的影响调驱剂成胶的还原菌含量的临界值，对比包1块注水中还原菌含量，确定是否影响调驱剂成胶稳定性。

包1块调驱用注水还原菌菌量为103～104个/mL，超过了参考文献中的最高临界值102个/mL，因此还原菌是影响包1块调驱剂成胶稳定性的因素。