新型耐高温冻胶堵剂的制备与性能评价

2023-08-16周飞

石油地质与工程 2023年4期

周飞

(中国石油辽河石油勘探局有限公司石油化工技术服务分公司,辽宁盘锦 124010)

油田开发后期进入高含水开发阶段,调剖堵水技术非常重要[1-2]。在众多堵水技术中,冻胶型堵剂仍然处于开发剂发展阶段[3-5]。冻胶型堵剂对油和水有不同流动阻力,兼具成胶时间可调、封堵深度可控的特点,但是多数堵剂在较高温度和矿化度下不具有稳定性[6-7]。

针对这一现状,研究了一种新型耐高温冻胶堵剂,在120 ℃下,堵剂初凝时间为7 h,终凝时间为8 h,终凝强度为H～I。在现场高温条件下长时间进行堵水作业时,具有良好的堵水效果和长期稳定性能。

1 耐高温冻胶堵剂配制方法

聚合物A母液的制备(以100 g为例):用天平称取5 g主剂A粉末,将其放入烧杯中。用天平称量95 g水放入烧杯中。在搅拌器的搅拌下将称好的主剂粉末均匀撒入水中,搅拌至完全溶解。其他药剂分别称取后,在搅拌条件下加入主剂母液中至完全溶解。

母液配置好后,具体实验步骤如下(以配置15 g堵剂为例):①配制20%的稳定剂溶液8 g,用天平称量1.6 g稳定剂、6.4 g水,混合搅拌至溶液均匀;②分别称取主剂、交联剂、缓凝剂、稳定剂、除氧剂以及水;③将所制溶液充分搅拌至全部混合,分别装进药瓶中,然后用压盖机密封;④将药瓶放入温度为120 ℃的烘箱中。

2 新型耐高温冻胶堵剂性能评价

堵水剂的评价方法有很多,在实验室大批量筛选时,多采用目测代码法。将不同编号的样品放入调至地层温度的恒温水浴中,使用Sydansk的GSC(GelStrength Codes)法[8]定性测定样品强度等级,通常将强度达到G的时间称为成胶时间。

2.1 pH值对堵剂性能的影响

配方原pH值为9,在其他条件相同的情况下,配制质量分数为10%的柠檬酸溶液与10 %的氢氧化钠溶液调节堵剂pH分别为14,11,7,5,将样瓶密封后放入120 ℃烘箱中,每15 min观察一次溶液成胶情况(表1)。

表1 pH值对堵剂性能的影响

pH值为14时,冻胶未成胶。pH值为5至11时,冻胶具有高温稳定性,即长时间在高温条件下,冻胶强度不发生变化,且在酸或碱的地层条件下,该堵剂具有良好的成胶效果和高温稳定性。

2.2 堵剂岩性适应能力

取一定量的石英砂,用水清洗后在烘箱中烘干。按照最佳配方配制4组18 g的成胶液,标记5～8号,分别加入0.1倍、0.2倍、0.5倍和1.0倍质量的石英砂(或碳酸钙),用玻璃棒搅拌混合均匀后装入样瓶,放入120 ℃烘箱中,模拟砂岩(或灰岩)岩性对成胶情况的影响。每15分钟观察一次溶液在成胶过程中的变化。岩性适应能力实验结果见表2。

表2 岩性适应能力实验

在高温中存放15 d后,各实验的成胶强度都增强为I。效果最好的是实验8,冻胶和石英砂融合成冻。说明该堵剂在砂岩环境中,具有良好的高温稳定性。

2.3 矿化度对成胶性能的影响

地层水中的盐度是冻胶体系强度与稳定性的重要影响因素之一。地层水盐度主要是由一价离子和二价离子构成。本文模拟地层水由NaCl和CaCl2配制而成。按照最佳配方,配制4组18 g的成胶液,标记9～12号,分别加入一定量的NaCl粉末与CaCl2粉末,搅拌均匀后放入120 ℃烘箱中。配制好的9号至12号溶液均呈乳白色。每15分钟观察一次溶液在成胶过程中的变化。矿化度对成胶性能的影响见表3。

表3 矿化度对成胶性能的影响

堵剂长时间存放于高温下一直保持冻胶强度为I。矿化度对其成冻效果可以说没有影响,反而具有一定促进作用。很好的证明了此堵剂在具有抗盐能力的同时,高温稳定性也很好,在现场作业中不会受到地下水的影响。

2.4 抗剪切能力实验

在现场施工中,成胶液往往受到地层水、风、泵等仪器的剪切作用,造成聚合物发生降解从而影响成胶效果。用磁力搅拌器模拟泵,考察冻胶抗剪切能力。按照最佳配方配制4组18 g的成胶液,标记13～16号,分别设定转速为10、15、20、25 r/s,搅拌时间为10 min,分别装入密封样瓶中,放入120 ℃烘箱中。每15 min观察一次溶液在成胶过程中的变化。堵剂抗剪切能力见表4。