性能可控油藏深部调驱剂的制备与评价

谢兴华，张志磊

(胜利油田石油开发中心，山东东营 257000)

目前，胜坨油田高温高盐砂岩油藏经过长期的注入开发，已经进入高含水和高采出程度阶段。注入水沿大孔道低效循环，使储层中其他部位波及效率较低，严重影响了驱油效率［1］。因此，必须对油藏大孔道进行有效的深部调驱才能进一步提高水驱采收率。目前，油田常用的深部调驱剂主要有无机水泥类调驱剂［2］、树脂类调驱剂［3］、泡沫类调驱剂［4］、凝胶类调驱剂［5－7］、冻胶类调驱剂［8－9］等。其中冻胶类调驱剂应用最广泛，主要有无机交联冻胶体系和有机交联冻胶体系。在胜坨油藏温度为83℃的条件下，无机交联冻胶体系成胶速度过快，但性能不稳定;而有机交联冻胶体系成胶速度又过慢，因此就需要找到一种成胶速度适中且性能可控的深部调驱体系。本文制备了一种新型复合交联体系，优化了体系配方，分析了影响体系性能的因素，并考察了体系在非均质条件下的调驱效果，为胜坨油田高温高盐油藏提供了一种性能可控的深部调驱体系。

1 实验准备

1.1 试剂及设备

交联主剂为HJ(北京恒聚公司生产，相对分子质量2000×104);交联剂为复合交联剂FJ(自制);无机交联剂和有机交联剂;现场注入污水，矿化度为22000mg/L;MCR301安东帕流变仪;驱油物理模拟试验装置;烘箱。

1.2 试验条件及评价方法

(1)深部调驱体系的制备:将交联主剂配制成浓度为5000mg/L的聚合物溶液母液，用现场污水稀释成不同浓度的溶液，加入交联剂，放入83℃烘箱成胶待测。

(2)深部调驱体系的性能测试:使用安东帕流变仪测定成胶后的深部调驱体系的黏度，测试温度为83℃。

(3)深部调驱体系封堵性能评价:使用单管均质模型和双管非均质模型对深部调驱体系的封堵性进行评价。首先对模型进行水驱，然后注入一定段塞的深部调驱体系，把岩心模型放入83℃烘箱中使体系成胶，最后进行后续水驱，考察体系的突破压力。

2 结果与讨论

2.1 交联剂对成胶速度的影响

向交联主剂溶液中分别加入无机交联剂、有机交联剂和复合交联剂，将这3种调驱体系放入83℃烘箱中，考察成胶速度及成胶强度。

由图1可以看出，无机交联体系成胶速度最快，虽然初始黏度较高，但随着时间的延长，黏度迅速下降，性能很不稳定。有机交联体系成胶时间较长，且成胶强度较低。而复合交联体系成胶时间适中，成胶强度最高。随着时间的延长，其黏度虽也有一定幅度的下降，但下降幅度不大(成胶15天后)，远高于无机交联体系和有机交联体系。因此，复合交联体系在提高成胶强度的基础上实现了成胶时间的可控。

图1 交联剂对成胶速度的影响图Fig.1 Effect of cross linker on gelling velocity

2.2 交联剂对成胶强度的影响

向不同浓度的交联主剂溶液中加入不同浓度的复合交联剂FJ，然后放入83℃烘箱中，考察交联主剂及复合交联剂FJ的浓度对成胶强度的影响。

由图2可以看出，随着加入的交联主剂和复合交联剂FJ浓度的增加，最终的成胶强度也在不断增加，且随着时间的延长，都具有较好的成胶稳定性。因此，通过控制交联主剂和复合交联剂FJ的浓度可以实现凝胶强度的可控。

图2 交联剂对成胶强度的影响图Fig.2 Influence of cross linker on gelling strength

2.3 性能可控的深部调驱体系性能影响因素研究

通过对不同成胶温度和配制污水对调驱体系黏度的影响研究，考察温度和配制污水对体系成胶性能的影响。

2.3.1 温度对体系成胶性能的影响

由图3可以看出，当成胶温度低于85℃时，体系的成胶速度较慢，72小时内体系的黏度增长缓慢;当成胶温度为85℃时，在48小时内体系可以完全成胶，且具有较高的成胶强度。

图3 温度对成胶性能的影响图Fig.3 Effect of temperature on gelling performance

2.3.2 配制污水对体系成胶性能的影响

分别用清水、曝氧污水和密闭污水配制交联主剂母液，用曝氧污水和密闭污水分别稀释母液。将复合交联剂FJ加入稀释后的交联主剂溶液中，在83℃条件下，考察曝氧污水和密闭污水随着成胶时间的延长对体系成胶强度和稳定性的影响。

由表1可以看出，无论是用密闭污水配制母液还是稀释母液，在老化30天后，体系都出现了严重的破胶脱水现象 (图4a)，而用曝氧污水配制和稀释的母液老化30天后，体系的性能稳定，没有出现破胶脱水现象 (图4b)。因此，若要使体系具有良好的成胶稳定性，必须用曝氧污水配制和稀释母液。

表1 配制污水对体系成胶及老化稳定性能的影响表Table 1 Influence of sewage on gel forming and aging stability performance单位:mPa·s

2.4 深部调驱体系调驱效果研究

2.4.1 单管均质模型调驱效果研究

单管填砂模型的渗透率为3000mD，在实验温度为83℃的条件下，考察注入不同浓度的调驱体系后体系的封堵效率 (图5)。

图4 老化30天后的密闭污水 (a)和曝氧污水 (b)图Fig.4 Airtight(a)and aeration sewage after 30 days’aging

图5 不同注入浓度调驱体系注入倍数与压力的关系图Fig.5 Correlation between injection volume and pressure with different concentration displacement system

由表2可以看出，随着注入体系浓度的增加，突破压力逐渐增大，同时体系的封堵效率逐渐增加。注入结束后，不同浓度体系的封堵效率都在99.5%以上，具有良好的封堵性能。

表2 不同注入浓度的封堵效率结果表Table 2 Plugging efficiency with different injection concentration

2.4.2 双管非均质模型调驱效果研究

非均质填砂模型中双管的渗透率比为5∶1，注入浓度为0.3%×0.15%的调驱体系，放入83℃烘箱成胶后，考察双管的分流量曲线。

由图6可以看出，在水驱阶段，由于渗透率较大，因此高渗透管的分流量远大于低渗透管。在注入调驱体系之后，双管的分流量有一定程度的改善，但高渗透管的分流量仍大于低渗透管。体系成胶后，再进行后续水驱，可以看出液流发生完全反转，产出液只从低渗透管流出，高渗透管完全被封死。因此，在双管非均质模型条件下，这种调驱体系对于高渗透率的水流通道具有良好的封堵性能。

图6 调驱体系在双管非均质模型条件下的分流量曲线图Fig.6 Flow curves of the flooding system with dual heterogeneous model

2.4.3 双管非均质模型驱油效果研究

双管的渗透率比为5∶1。首先将模型饱和油，水驱之后再注入不同浓度的深部调驱体系，考察调驱体系的驱油效果。

由表3可知，随着体系注入浓度的增加，采收率的提高幅度不断增大。从高、低渗透管提高采收率的幅度来看，高渗透管随注入浓度的增大，提高采收率的幅度差别不大;而低渗透管随着体系注入浓度的增加，提高采收率的幅度有明显增加，这表明深部调驱体系具有良好的封堵高渗透管的效果。

表3 在双管非均质模型条件下调驱体系的驱油效果表Table 3 Displacement efficiency of flooding system with dual heterogeneous model

3 结束语

(1)复合交联剂FJ与交联主剂组成了适合胜坨油藏条件的新型深部调驱体系，该体系具有成胶速度和成胶强度可控的优点。

(2)随温度升高，体系成胶速度变快。在胜坨油藏条件下，具有合适的成胶速度和成胶强度。用密闭污水配制或稀释的母液具有较好的稳定性。

(3)调驱体系对单管均质模型的封堵率在99.5%以上。在双管非均质模型中，调驱体系对高渗透管具有良好的封堵作用。驱油实验表明，水驱后注入新型调驱体系能大幅度提高原油采收率。

［1］赵冀，蒲万芬，李科星，等.一种大孔道超强堵剂的室内实验研究 ［J］.钻采工艺，2008，31(5):269－272.

［2］张学锋，祝明华，杨顺贵.砂岩油藏高含水期封堵大孔道工艺技术研究及应用 ［J］.石油钻采工艺，1999，21(5):87－90.

［3］王雷，赵立强，刘平礼，等.耐酸高强度改性树脂堵剂的室内评价 ［J］.地质科技情报，2005，24(2):109－112.

［4］王佩华.泡沫堵水调剖技术综述 ［J］.钻采工艺，2000，23(2):60－61.

［5］赵娟，戴彩丽，汪庐山，等.水玻璃无机堵剂研究［J］.油田化学，2009，26(3):269－272.

［6］王业飞，曲萍萍，刘巍，等.耐温耐盐无机调剖剂的室内研究 ［J］.大庆石油地质与开发，2007，26(5):117－120.

［7］路群祥，刘志勤，贾丽云，等.延迟硅酸凝胶堵剂研究 ［J］.油田化学，2004，21(1):117－120.

［8］王正良，周玲革.JST耐温抗盐聚合物冻胶体系的研究 ［J］.油田化学，2003，20(3):117－120.

［9］戴彩丽，张贵才，赵福麟.影响醛冻胶成冻因素的研究 ［J］.油田化学，2001，18(1):24－26.