李憲偉

（東北石油大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 163318）

0 引言

CRW-1調(diào)剖劑是在催化劑的作用下，將聚丙烯酰胺、木質(zhì)素磺酸鹽、硫脲、重鉻酸鈉等藥劑按設(shè)計比例在一定溫度下反應(yīng)特定時間而形成的凝膠。生成的調(diào)剖劑具有成膠時間可控（7-24h）、成膠強度高（5×104-20×104mPa·s）、穩(wěn)定性強（長時間放置不脫水）等特點，其性能能滿足大慶油田調(diào)剖作業(yè)的需要，具有較大的應(yīng)用前景。

1 實驗部分

1.1 藥品及儀器

藥品：部分水解聚丙烯酰胺（HPAM），分析純，大慶油田高分子有限公司

木質(zhì)素磺酸鈣（Ca-LS），分析純，昆山祥云化學(xué)品有限公司

硫脲，分析純，泰州金山有限責(zé)任公司

重鉻酸鈉，分析純，煙臺神馬科技有限公司

儀器：RV-2旋轉(zhuǎn)粘度計、高速攪拌器、巖心驅(qū)替裝置、電子控溫水浴鍋。

1.2 合成

CRW-1調(diào)剖劑的主劑是部分水解聚丙烯酰胺和木質(zhì)素磺酸鈣，交聯(lián)劑是木質(zhì)素磺酸鈣、硫脲和重鉻酸鈉的復(fù)合體系，反應(yīng)原理是復(fù)合交聯(lián)劑在50℃下通過催化劑釋放出Cr3+，Cr3+發(fā)生水合反應(yīng)，然后和主劑反應(yīng)生成強度較高的凝膠體。反應(yīng)原理如下：

（1）Cr3+的生成

有兩種反應(yīng)，第一種情形為在一定的反應(yīng)條件下，木質(zhì)素磺酸鈣（Ca-LS）和重鉻酸鈉反應(yīng)，將Cr6+還原成Cr3+，方程式為：

第二種情形為在一定的反應(yīng)條件下，硫脲與重鉻酸鈉反應(yīng)，將Cr6+還原成Cr3+，方程式為：

（2）交聯(lián)反應(yīng)主要包括部分水解聚丙烯酰胺之間分子鏈的交聯(lián)反應(yīng)、木質(zhì)素磺酸鈣（Ca-LS）自身發(fā)生的交聯(lián)反應(yīng)、部分水解聚丙烯酰胺和木質(zhì)素磺酸鈣（Ca-LS）之間發(fā)生的反應(yīng)。

由以上反應(yīng)原理可知，合成的CRW-1調(diào)剖劑是一種成分非常復(fù)雜的凝膠。

1.3 性能評價方法

（1）成膠時間的測定

將配好的凝膠液放入試管中，然后在恒溫水浴鍋中放置一段時間，根據(jù)Sydansk 的GSC法測定樣品強度等級[1]為G時作為成凍時間。

（2）成膠強度的測定

將配好的凝膠液放入試管中，然后在恒溫水浴鍋中放置一段時間，定時測量，觀察候凝情況。將試管水平放置，測量底部到膠與試管接觸形成完整的圓點的距離，定義為凝膠長度，以此作為凝膠強度的參考[2]。

（3）堵劑封堵能力的測定

一般用封堵效率作用封堵能力的評級標(biāo)準(zhǔn)，封堵效率指封堵前后水測滲透率之差與封堵前水測滲透率的之比[3]，公式為：

式中：KW0為初始水測滲透率；KW1為成膠后的水層滲透率；E為堵劑的封堵率。

2 結(jié)果與討論

2.1 影響CRW-1調(diào)剖劑性能的因素

（1）部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）濃度。HPAM濃度越高，凝膠成膠時間越短，強度越大。

（2）木質(zhì)素磺酸鈣（Ca-LS）濃度。保持其它條件不變的情況下，改變木質(zhì)素磺酸鈣（Ca-LS）濃度，發(fā)現(xiàn)隨著木質(zhì)素磺酸鈣（Ca-LS）濃度增加，成膠強度呈現(xiàn)先大后小，成膠時間則呈現(xiàn)先縮短再延長的趨勢。

（3）硫脲含量。硫脲含量越大，成膠時間越短，成膠強度越大。

（4）重鉻酸鈉濃度。變化趨勢同硫脲含量，重鉻酸鈉濃度越大，成膠時間越短，凍膠強度越大。

（5）pH值。實驗表明，當(dāng)體系pH值在4.0～6.5之間時調(diào)剖劑各項性能良好

（6）溶液的礦化度。實驗表明當(dāng)?shù)V化度低于7×104mg/L時，合成的調(diào)剖劑具有優(yōu)異的性能。

2.2 CRW-1調(diào)剖劑性能評價

（1）CRW-1調(diào)剖劑熱穩(wěn)定性

CRW-1調(diào)剖劑具有較好的熱穩(wěn)定性，在室溫條件下放置一年，強度發(fā)現(xiàn)無明顯下降；放置3年不脫水不破膠；在50℃下放置一年，強度下降10%，且無破膠脫水現(xiàn)象。該實驗表明，CRW-1調(diào)剖劑封堵期較長，適合深部調(diào)剖。

（2）CRW-1調(diào)剖劑堵劑封堵能力

在單管模型巖心中進(jìn)行封堵實驗，測得的實驗數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 封堵率實驗數(shù)據(jù)表

由表1可以看出，凝膠對巖心的封堵率均達(dá)到了97%以上，說明形成的凝膠具有較好的封堵能力，可以用在油田調(diào)剖作業(yè)中。

（3）CRW-1調(diào)剖劑抗剪切性能

配制好CRW-1調(diào)剖劑溶液，用RV-2旋轉(zhuǎn)粘度計在180 r/min下高速剪切，在不同的時間剪切時間下，測定體系的粘度和強度，數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 剪切作用對CRW-1調(diào)剖劑成膠情況的影響

由表2可看出，高速長時間剪切對CRW-1調(diào)剖劑初始粘度有一定的影響（下降約30%），但對堵劑成膠后的凍膠強度影響不大。

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況簡介

大慶油田某采油廠自2010年推廣應(yīng)用該調(diào)剖劑以來，截止到2013年3月份已累積在30口注水井上應(yīng)用了CRW-1調(diào)剖劑進(jìn)行調(diào)剖作業(yè)，有效井次30，成功率100%，取得了較好的增油降水效果。

30口注水井連通的145口油井累積增油2.04X104t，增油效益1266.78萬元，扣除作業(yè)費150萬元，純經(jīng)濟(jì)效益1116.778萬元，投入產(chǎn)出比為1：7.45，具有較大的推廣應(yīng)用價值。

4 結(jié)論

（1）合成的CRW-1調(diào)剖劑成膠時間可控、成膠強度高、穩(wěn)定性強，其性能能滿足大慶油田調(diào)剖作業(yè)的需要，具有較大的應(yīng)用前景。

（2）合成的CRW-1調(diào)剖劑初始粘度低、熱穩(wěn)定性好、抗剪切性能強、封堵能力強，可用于深部調(diào)剖作業(yè)。

（3）從現(xiàn)場調(diào)剖作業(yè)效果看，經(jīng)濟(jì)效益顯著，值得大規(guī)模推廣應(yīng)用。

[1]Sydansk R D.Delayed in-situ crosslinking of acrylamide polymer for oil recovery application in high temperature formation [P].US：4844168，1989.

[2]時冀淮，尉小明.酚醛樹脂預(yù)聚體交聯(lián)聚合物驅(qū)油劑的合成及其性能評價[J].精細(xì)石油化工進(jìn)展，2003，4（7）：45～48.

[3]張艷芳，羅志華，羅躍等.有機(jī)醛/酚/聚丙烯酞胺弱凝膠體系的室內(nèi)研究[J].精細(xì)石油化工進(jìn)展，2003，4（6）：45-49.