预凝胶颗粒对支撑裂缝封堵能力实验评价

王杠杠，王 佳，任晓娟

（西安石油大学石油工程学院，陕西 西安 710065）

随着开发的进行，油田含水率不断提高[1-2]，油田注入水形成了低效、无效的循环，降低了油田生产效率。因此必须实行有效的调堵水措施[3]，预凝胶颗粒是调剖堵水常用的封堵材料，并且具有良好的封堵能力。2002 年白宝君等人研究了主剂、交联剂和引发剂等成分对预交联凝胶颗粒的影响；2010 年李东旭等人对预交联颗粒调堵性能及粒径与孔隙匹配进行研究；2014 年赵燕红对预交联凝胶颗粒的吸水膨胀性能进行评价和研究；2016 年吕鹏等人对预交联凝胶颗粒影响固液共存体系性能进行研究；2018 年刘义刚研究了支化预交联凝胶颗粒在油藏中的运移与调剖特性。但是在暂堵或封堵支撑裂缝的能力方面，还研究的尚少，本文通过玻璃填砂管实验，研究了浓度、支撑剂类型和预凝胶颗粒充填方式对支撑裂缝封堵效果的影响。

1 实验条件

1.1 实验材料

材料包括:WN-2 预凝胶颗粒堵剂；支撑剂为石英砂和陶粒，石英砂粒径范围为0.7mm ～0.8mm，目数为20 目～40 目，陶粒粒径范围为0.7mm～1mm，目数为20 目-40 目；注入水矿化度5441.04mg/L，地层水矿化度10450mg/L；实验所用预凝胶颗粒粒径主要分布在0.11mm～0.13mm之间。

1.2 实验装置

主要实验装置为玻璃填砂管，石英砂支撑剂填砂管长21cm，直径0.2cm；陶粒支撑剂填砂管长17cm，直径0.2cm。

1.3 实验流程

实验流程如图1 所示。

图1 实验流程图

2 预凝胶颗粒充填方式对封堵效果的影响

本文进行了两种不同的封堵方式：段塞式封堵和混合式封堵。段塞式封堵为分段充填支撑剂和预凝胶颗粒，每段充填厚度0.2cm 的预凝胶颗粒，一共12 段，其余地方充填支撑剂；混合式封堵将预凝胶颗粒和支撑剂混合，然后再装进填砂管，压实。混合式封堵首先将预凝胶颗粒和不同支撑剂混合，然后再装进填砂管，压实。见图2。

图2 不同封堵方式封堵率对比图

图2 表明，使用相同的支撑剂，预凝胶颗粒浓度均为3%，混合式填充封堵效果明显优于段塞式封堵效果。石英砂段塞式填充最终封堵率为78.2%，堵塞过程中预凝胶颗粒膨胀率先增大，后减小，最后增大；混合式填充最终封堵率为99.5%，堵塞过程中预凝胶颗粒膨胀率一直增大；陶粒段塞赛填充最终封堵率为88.7%，堵塞过程中预凝胶颗粒膨胀率一直增大；混合式填充最终封堵率为100%，10min 后不再有流体流出，填砂管被堵死。对比可以看出，预凝胶颗粒封堵陶粒封堵速度相对快，封堵率相对较高。

3 预凝胶颗粒浓度对封堵效果的影响

实验结果见图3，图3 表明，填充方式均为段塞式填充，使用相同的支撑剂，浓度高的预凝胶颗粒封堵效果更好；相同浓度的预凝胶颗粒，陶粒作为支撑剂的封堵效果更好。石英砂作为支撑剂，预凝胶颗粒浓度为5%的封堵效果更好，最终封堵率为99.3%，预凝胶颗粒膨胀率持续增大；预凝胶颗粒浓度为3%的最终封堵率为78.2%，预凝胶颗粒膨胀率先减小，后增大；预凝胶颗粒浓度为1%的最终封堵率为55%，预凝胶颗粒膨胀率先减小后增大，最后再减小。陶粒作为支撑剂，预凝胶颗粒浓度为5%的封堵效果更好，封堵率达到100%，20min 后后不再有流体流出，孔隙被堵死；预凝胶颗粒浓度为3%的最终封堵率为88.7%，预凝胶颗粒膨胀率先增大后减小；预凝胶颗粒浓度为1%的最终封堵率为84.2%，预凝胶颗粒膨胀率先减小，最后增大。

图3 不同浓度预凝胶颗粒封堵效果对比图

4 结论

1）预凝胶颗粒混合式封堵效果比段塞式封堵效果好。2）预凝胶颗粒封堵陶粒的效果好于石英砂。3）使用相同的填充方式，相同的支撑剂，浓度大的预凝胶颗粒封堵效果更好。