小分子聚胺类NH-2粘土稳定剂性能评价与现场应用

2014-07-12 02:49王志明王建华

石油化工应用 2014年6期

王志明，王建华，许涛，宋奇，杨蕾

（江苏油田工程院，江苏扬州 225200）

粘土膨胀和运移是引起水敏性油藏储层渗透率下降的主要因素，防止发生伤害的常用方法是使用粘土稳定剂[1-2]。目前常见的粘土稳定剂[3]包含无机盐、无机多核羟基聚合物和有机粘土稳定剂三大类，不同类型粘土稳定剂的适用范围不同。

随着油田开发深入，越来越多的难动用储量投入开发，该类油藏往往存在深层、高温、低渗、敏感性强特点，常用的粘土稳定剂往往难以适应该类型油藏开发储层保护的需要。本院与南化集团研究院联合开发了一种小分子聚胺类粘土稳定剂NH-2，相对分子质量分布范围在200～500，通过多种实验手段对其性能进行综合评价，并在多个区块开展现场应用试验，取得了良好的应用效果。

1 实验部分

采用OFITE动态线性页岩膨胀仪，评价了常温和高温处理后的粘土稳定剂对膨润土的防膨效果；通过刚玉人造岩心和天然岩心的流动实验评价了粘土稳定剂的注入性能和综合防膨效果。通过溶液混合观察法评价了NH-2与油田常用采油化学剂的配伍性能。

1.1 仪器和药品

主要仪器：压样机、OFITE动态线性页岩膨胀仪、马弗炉、流动实验装置。

主要药品：（1）小分子聚胺类粘土稳定剂NH-2及其它油田常用粘土稳定剂（见表1）。

表1 实验评价所用的粘土稳定剂

（2）其它油田常用采油化学剂：缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂、互溶剂、铁稳剂，药剂型号（见表5）。

1.2 实验内容和方法

1.2.1 膨润土常温防膨性能评价常温下，采用页岩膨胀仪法评价粘土稳定剂对膨润土的防膨性能。实验方法参照《SY-T 5971-94注水用粘土稳定剂性能评价方法》。因压制的膨润土岩心片存在厚度差，故对防膨率计算公式进行了修正，根据下述公式计算粘土稳定剂的防膨率：

其中：F-粘土稳定剂相对于蒸馏水的防膨率，%；H0，W-岩心薄片在蒸馏水试样中的初始高度，mm；PO-岩心薄片在煤油试样中的最终膨胀率，%；H0，O-岩心薄片在煤油试样中的初始高度，mm；PW-岩心薄片在蒸馏水试样中的最终膨胀率，%；H0，X-岩心薄片在粘土稳定剂试样中的初始高度，mm；PX-岩心薄片在粘土稳定剂试样中的最终膨胀率，%。

1.2.2 注入性能评价采用中低渗透率的非水敏性刚玉人造岩心，排除水化膨胀作用影响，通过岩心流动实验考察粘土稳定剂溶液驱替前后注入压力（或水相渗透率）的变化情况，评价药剂注入性能。

1.2.3 耐高温性能评价采用马弗炉对粘土稳定剂和缓蚀剂溶液进行150℃高温热处理6 h，再用页岩膨胀仪法考察热处理后粘土稳定剂对膨润土的防膨性能。

1.2.4 与常用采油助剂的配伍性能评价采用溶液混合观察法评价粘土稳定剂与本油田常用的其它采油化学剂的配伍性。将缓蚀剂等采油化学剂加入到2%防膨剂溶液中，加入量为1%（质量百分数），观察溶液有无浑浊、沉淀、分层等现象。

1.2.5 天然岩心防膨效果评价采用天然岩心，通过岩心流动实验验证评价粘土稳定剂防膨效果和持久性。先通3%NH4Cl溶液测定岩心基础渗透率，然后注入5～10 PV粘土稳定剂溶液，再通清水，考察清水驱替后注入压力（或水相渗透率）的变化情况。

2 实验结果与讨论

2.1 常温膨润土防膨性能评价及结果

利用页岩膨胀仪法测得不同粘土稳定剂对膨润土的防膨效果（见表2）。结果表明，常温下，NH-2具有较好的膨润土防膨性能，能够显著降低膨润土膨胀率，防膨率达40.94%。与油田常用粘土稳定剂相比，常温膨润土防膨性能处于中上水平。

表2 粘土稳定剂的常温防膨性能评价结果

2.2 注入性能评价及结果

注入性能实验结果（见表3）。实验结果表明：NH-2注入前后，压力未发生明显变化，说明NH-2具有较好的注入性能；TDC-15注入过程中压力略有升高，但仍能够顺利注入，说明高分子聚合物类型防膨剂注入性能相对较差。

表3 防膨剂注入性能评价

2.3 耐高温性能评价及结果

耐高温性能评价结果（见表4）。因高温条件下粘土稳定剂溶液对实验用钢制容器存在腐蚀，故在溶液中加入1%KD-26缓蚀剂。从表4的实验结果可以看到，热处理后1%KD-26缓蚀剂的蒸馏水溶液中膨润土的最终膨胀率为158.4%，与常温蒸馏水中的膨润土膨胀率156.7%相当，说明缓蚀剂的加入不影响膨润土的水化膨胀性能。

实验结果表明NH-2具有良好的耐温性能，并与缓蚀剂KD-26存在较好的协同作用，高温处理后，对膨润土的防膨效果有所提高；TDC-15高温处理后，对膨润土的防膨效果略有下降，耐温性能较好；RD-02、KD-17和KCl高温处理后，对膨润土的防膨效果出现大幅度下降，耐温性能较差。

2.4 与常规采油助剂的配伍性性能评价及结果

NH-2与油田常用的采油化学剂配伍性评价结果（见表5）。实验结果表明NH-2与目前江苏油田常用的各种采用化学剂的配伍性良好。

2.5 天然岩心防膨效果评价及结果

采用WLZ油田T95断块天然岩心开展清水伤害评价和防膨效果评价岩心流动实验。T95断块E1f4砂岩孔隙度主要分布范围14.7%～18.7%，平均17.5%；空气渗透率主要在（2.19～151）×10-3μm2，平均 38×10-3μm2，属于中孔、低渗储层。根据储层敏感性分析资料，本区E1f4储层敏感性表现为强酸敏、强水敏、强盐敏，无速敏-弱速敏。

因本区储层存在强酸敏特征，故不考虑投加酸性粘土稳定剂RD-02。防膨性能评价岩心流动实验考查了TDC-15、NH-2两种类型防膨剂的防膨效果。实验结果（见图1）。I是清水伤害曲线，通入清水200 PV时，岩心伤害达26.4%，表明储层岩石水敏性较强；II是2%TDC-15防膨曲线，通入2%TDC-15溶液时，初始伤害最高达到39.3%，后续清水驱替时，岩心伤害率逐渐降低，最终稳定在3.8%左右；III是2%NH-2防膨曲线，通入2%NH-2粘土稳定剂溶液时，岩心无明显伤害现象，后续清水驱替时，岩心保持长时间零伤害。