海26块弱凝胶体膨颗粒调驱体系研究

摘 要：通过实验研究海26调驱体系中体膨颗粒的膨胀能力，以及影响其膨胀能力的主要因素。结果表明，体膨颗粒在水中、在携带液中均具有较强的鼓胀能力；体膨颗粒粒径越小、膨胀能力越强；颗粒与水接触60min内，膨胀速度较快；温度、PH值和矿化度，对膨胀能力影响不大，但水中的Ca2+、Mg2+含量越高，膨胀能力越弱；携带液的浓度增加，悬浮能力增强；注入泵剪切后体膨颗粒变小、携带液悬浮能力略有下降。

关键词：体膨颗粒；吸水能力；吸水膨胀倍数；携带液；海26块

海26块属普通稠油注水开发区块，储层较强的非均质性，多年的注水冲刷，在油水井间形成水流优势通道，形成无效水循环，依靠常规注水开发，提高注水波及体积难度较大。2013年初开展弱凝胶深部调驱先导试验，其中前置段塞配方为0.2%聚合物+0.15%有机铬交联剂组成的弱凝胶体系+0.3%体膨颗粒。利用有机铬凝胶+体膨颗粒复合调驱体系强度大、封堵能力强的特点，封堵高渗透层、水流优势通道。

本文将讨论调驱体系中的体膨颗粒的膨胀性能及弱凝胶体系对体膨颗粒膨胀性的影响。

1 不同类型体膨颗粒膨胀能力对比

体膨颗粒膨胀性能评价，是对体膨颗粒进行静态吸水倍数和吸水膨胀倍数评价。吸水倍数越大，说明吸水能力越强，反之越弱；吸水膨胀倍数越大，说明吸水膨胀能力越强，反之越弱。

在室温条件下，将14种体膨颗粒置于海26块注入水中吸水膨胀24h，结果显示，TP4、TP5、TP6、HP1～HP4等7种颗粒吸水倍数大于12.46，吸水膨胀倍数大于23.47，表明吸水膨胀能力强，膨胀后颗粒手感柔软且有弹性，注入地层膨胀后，在一定的压力下，可以变形、蠕动、堵塞大孔道。

2 体膨颗粒膨胀效果影响因素分析

2.1 自身粒径的影响

将7种颗粒置于海26块注入水中，在室温条件下吸水膨胀24h，结果表明，粒径不同吸水膨胀能力也不同，粒径越小，吸水膨胀倍数越大，水化能力越强。

2.2 膨胀时间的影响

在室温条件下，将6种颗粒置于海26块注入水中，开展5min、30min、60min、120min、180min、240min的吸水能力测定。结果表明，颗粒与水接触60min内，膨胀速度较快，随后膨胀速度减缓。同品种颗粒，粒径小的颗粒，膨胀速度快；粒径大的颗粒，膨胀速度慢。不同品种颗粒，吸水膨胀速度差异较大，其中HP1膨胀速度最快。

2.3 温度的影响

在不同温度下，将6种颗粒置于海26块注入水中，恒温放置1h，结果表明，温度升高，体膨颗粒的吸水膨胀倍数呈增大趋势，HP1表现更明显，室温（18.5℃）时吸水膨胀倍数为14.1；55℃时吸水膨胀倍数为19.89；80℃时吸水膨胀倍数为20.91。随着温度升高，吸水膨胀倍数增加幅度变小。

2.4 pH值的影响

在室温条件下，将体膨颗粒置于PH值分别为3、5、7、9、11的注入水中吸水膨胀24h。结果表明，PH值越小，体膨颗粒的膨胀能力越弱；随着PH值增大，体膨颗粒的膨胀倍数增加，但增加的幅度不大。

2.5 矿化度的影响

在室温条件下，将体膨颗粒置于纯净水、清水、注入水和地层水中吸水膨胀24h。结果表明，吸水膨胀能力受水的总矿化度影响较小，主要与水中Ca2+、Mg2+含量有關，水中的Ca2+、Mg2+含量越高，体膨颗粒的吸水膨胀能力越弱。

3 携带液对体膨颗粒的影响

携带体膨颗粒注入地层的介质，最常用的有水、聚合物溶液和弱凝胶体系。用水作为携带液，由于水的粘度小，悬浮能力弱，体膨颗粒容易下沉到溶液的底部，影响颗粒的注入。针对海26块实际情况，选择弱凝胶体系作为体膨颗粒的携带液。

3.1 携带液浓度的影响

在室温条件下，用浓度分别为0.05%、0.1%、0.15%的弱凝胶体系与0.5%体膨颗粒配制溶液，静置24h。结果表明，体膨颗粒的吸水膨胀倍数与未加弱凝胶体系时基本相同，说明弱凝胶体系浓度对体膨颗粒的吸水膨胀性能没有明显的影响。

3.2 携带液对体膨颗粒吸水膨胀速度的影响

体膨颗粒在水中的吸水膨胀倍数最大；加入弱凝胶体系后，吸水膨胀速度相对减慢，弱凝胶体系浓度越大，吸水膨胀速度越慢，吸水膨胀倍数也相对减小。体膨颗粒吸水膨胀倍数，与其和携带液接触的时间长短有关，接触时间越长，吸水膨胀倍数越大。

3.3 携带液对体膨颗粒的悬浮能力

通过搅拌或振荡实验，使体膨颗粒充分悬浮在携带液中，溶液静止时，观察体膨颗粒在携带液中悬浮稳定的时间。结果表明，随着携带液浓度增高，悬浮稳定性越好。

3.4 剪切作用的影响

调驱体系注入地层过程中，注入泵的剪切对弱凝胶体系和膨胀后的体膨颗粒都有一定的影响，剪切后的弱凝胶体系对体膨颗粒的悬浮能力也有一定的影响。

室内实验强烈剪切10s后的体膨颗粒粒径变小、弱凝胶体系粘度降低，对体膨颗粒的悬浮能力变小。

4 结论

（1）粒径越小，吸水膨胀能力越强；颗粒与水接触60 min 内，膨胀速度较快，时间越长，吸水膨胀能力越强，60 min之后膨胀速度相对减缓；

（2）温度升高、pH 值增大时，体膨颗粒的吸水膨胀倍数增加，但增加的幅度不大；总矿化度对体膨颗粒吸水膨胀能力的影响不大，但 Ca 2+ 和 Mg 2+ 的浓度越大，颗粒的吸水膨胀能力越弱；

（3）加入携带液后，体膨颗粒的吸水膨胀倍数变化不大，但吸水膨胀速度减慢，悬浮能力增强；随着携带液浓度升高，体膨颗粒吸水膨胀速度下降幅度增大，悬浮能力增强。

参考文献

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作者简介：

赵晔（1988-），男，工程师，2011年毕业于北京化工大学生物工程专业，现从事油气田开发三次采油提高采收率研究工作。