一种HPAM／酚醛凝胶体系调剖剂的性能评价及现场应用

朱家杰，曹荣荣 （ 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室 中石油长庆油田分公司油气工艺技术研究院，陕西 西安710018）

寇卫伟 （中石油长庆油田分公司第十采油厂，甘肃 庆城745100）

交联聚合物凝胶调剖堵水技术在全国各大油田均已广泛应用，且取得了较好的增油降水效果［1］。交联聚合物凝胶由水溶性高分子聚合物水化后在一定条件下与一些高价金属离子如Cr3＋、Al3＋等或有机基团发生交联而生成的。聚丙烯酰胺类交联聚合物凝胶是现阶段研究最多、油田运用最广泛的一类凝胶［2，3］。针对一种HPAM／酚醛凝胶体系的抗盐性展开了研究，且对其在地层中的封堵能力进行了试验评价。

1 试验部分

1.1 试验药品及装置

试验药品 聚丙烯酰胺 （HPAM），工业品；醛交联剂，酚交联剂，氯化铵，氯化钠，氯化钙，分析纯。

试验装置 Brookfield DV-Ⅲ旋转黏度计；KD-6007FC型精密电子天平；DZKW-D-1电热恒温水浴锅；多功能岩心驱替装置 （海安石油机械）。

1.2 地层模拟试验

凝胶体系配方为：0．18%HPAM＋0．012%酚交联剂＋0．1%醛交联剂 （配方中百分数为质量分数），体系pH值为3．1～3．5，60℃水浴，凝胶的初凝时间9h。

先用NaCl、CaCl2按质量比1∶1配制矿化度为5000～500000mg／L的水样，然后在水样中分别加入HPAM、酚醛交联剂、氯化铵，60℃水浴，成胶后测其黏度。

1.3 凝胶体系岩心驱替试验

选取人造岩心，采用驱替试验来评价HPAM／酚醛凝胶体系。用模拟地层水溶解HPAM后加入酚醛交联剂，然后将岩心置于水中或聚合物溶液中恒温24h后取出，清洗掉岩心两端的凝胶，用模拟地层水测定其渗透率［4］。

2 结果与讨论

2.1 聚丙烯酰胺凝胶体系的抗盐性

凝胶体系分别加入到矿化度为5000～500000mg／L的水样中，其凝胶黏度如图1所示。凝胶黏度随水样矿化度的增加先下降后趋于稳定，矿化度为5000mg／L时，凝胶黏度最大，可达到361．7Pa·s；当矿化度大于10000mg／L后，凝胶黏度在340～350Pa·s范围内波动，基本保持稳定。

这主要是由于聚丙烯酰胺上带的是负电荷，在淡水中聚丙烯酰胺的链是完全伸展开的，因而露出更多的交联点［4］。随着水样矿化度的增加，体系中Na＋和Ca2＋的质量浓度上升，抑制了聚合物链上羧酸根的离解，使得原来链上因同为负电荷相互排斥而较为舒展的聚丙烯酰胺链变得蜷曲，分子链上的可交联点减少，因而凝胶体系的黏度下降。

图1 不同矿化度下弱凝胶的黏度

2.2 凝胶体系岩心试验评价

实验室选取了4块渗透率差异较大的人造岩心进行岩心驱替试验，评价该凝胶体系对不同渗透率岩心的封堵效果 （表1）。可以看出，挤入聚合物交联体系溶液，待溶液成胶后，4块岩心的渗透率明显降低。封堵率反映了岩心封堵前后水相渗透率的降低程度，聚合物弱凝胶体系对4块岩心的封堵率均在70%以上，这表明该凝胶体系可用于不同渗透率地层的调剖堵水，对均质性较差的地层也适用。

表1 凝胶对不同渗透率岩心的封堵率

3 现场应用

2011年在白于山区块运用该弱凝胶体系对于57-26井、于57-24井、于55-20井进行了调剖施工。3口井均为长4＋5油藏开发井，在对3口井进行调剖施工后，它们周围井组中的油井的产油量上升，含水率下降，累计增油158．54t，累计降水209．48m3，调剖后的增油堵水效果非常明显 （表2）。这说明该聚合物交联凝胶体系在地层中起到了较好的封堵作用。

表2 调剖后效果统计表

4 结论

1）HPAM／酚醛凝胶加入矿化度为5000～500000mg／L的水样中，凝胶黏度随矿化度的增加先降低后趋于稳定，在340～350Pa·s范围内波动。

2）将凝胶体系溶液挤入4块渗透率不同的岩心，成胶后岩心的水相渗透率明显降低，封堵率均在70%以上。

3）该凝胶体系应用于白于山区块3口井进行调剖施工，调剖后增油降水效果显著，累计增油158．54t，累计降水209．48m3。

［1］唐孝芬，吴奇，刘戈辉，等 ．区块整体弱凝胶调驱矿场试验及效果 ［J］．石油学报，2003，24（4）：58～61．

［2］唐孝芬，李红艳，李玉章，等 ．交联聚合物冻胶调堵剂性能评价指标及方法 ［J］．石油钻采工艺，2004，26（2）：49～53．

［3］侯万国，里丛奎，汪庐山，等 ．流变学法研究部分水解聚丙烯酰胺／Cr（Ⅲ）交联反应：Ⅰ．浓度的影响 ［J］．化学学报，2002，60（4）：580～584．

［4］张蓉，吴运强，郑延成 ．延缓HPAM凝胶调剖封窜剂研究 ［J］．钻采工艺，2003，26（1）：77～79．