徐建梅
【摘 要】裂縫性油藏堵水作業(yè)時,堵水劑會沿著裂縫向地層中漏失,堵塞低滲透地層。本文針對這一問題,應用實驗考察影響二次交聯(lián)聚合物凝膠性能的因素,通過組分和用量的篩選,得到二次交聯(lián)聚合物凝膠體系的基本配方。
【關(guān)鍵詞】裂縫油藏;深部堵水;二次交聯(lián)堵水劑
在裂縫性油藏中,由于裂縫相對于基質(zhì)滲透率大得多,堵水劑會沿裂縫向地層中漏失,給堵水作業(yè)帶來很大危害。由于堵水劑漏失進入小裂縫導致對油層的傷害,加上堵水劑漏失降低封堵裂縫的強度,致使堵水有效期縮短,甚至堵不住水,對此提出一種新型堵水劑,二次交聯(lián)機理是利用HPAM的兩個基團-COOH和-CONH2能夠分別與有機鉻交聯(lián)劑中的Cr3+和酚醛樹脂交聯(lián)劑中的-OH發(fā)生交聯(lián),但由于兩種交聯(lián)的類型不同,反應的速度不同,據(jù)此可設計出雙基團二次交聯(lián)凍膠堵劑體系。
在第一次交聯(lián)之前,堵劑體系的粘度較低,有利于堵劑的泵入。第一次交聯(lián)之后,堵劑體系的粘度上升,但流動性仍然較好,這樣可避免堵劑進入滲透率較低的油層,對油層起到保護作用;當發(fā)生第二次交聯(lián)后,堵劑體系失去流動性,可產(chǎn)生高強度的封堵段塞。由于雙基團二次交聯(lián)聚合物凍膠堵劑體系具有成膠時間較長,強度可控,因此可進行水平井的深部堵水或堵劑的定點投放。
1 實驗部分
藥品:聚合物HPAM,相對分子質(zhì)量1500-1800萬,水解度20%,東營光正集團生產(chǎn);有機鉻交聯(lián)劑,墨綠色溶液,濃度30mg/L;水溶性酚醛樹脂,紅棕色溶液,濃度45%。
儀器:真空突破儀器,磁力攪拌器、電子天平、恒溫水浴。
2 實驗方法
成膠強度測量:本實驗采用真空突破法測量凝膠的強度。
成膠時間確定:凝膠成膠時間多采用目測代碼法,凝膠成膠時間分為一次交聯(lián)和二次交聯(lián)時間。一次交聯(lián)時間指體系由流動溶液A變成流動凝膠c所經(jīng)歷的時間,二次交聯(lián)時間指體系由流動凝膠c變成輕微形變不流動凝膠F所經(jīng)歷的時間。本實驗采用二次交聯(lián)時間。
3 二次交聯(lián)聚合物堵劑體系確定
正交實驗:室內(nèi)設計了二次交聯(lián)凍膠堵劑體系組成中聚合物、有機鉻交聯(lián)劑、酚醛樹脂交聯(lián)劑與溫度四因素四水平正交實驗。通過實驗得出:交聯(lián)最優(yōu)組合是A3B1C3D4,成膠強度為0.09MPa;對成膠強度影響順序:聚合物、溫度、酚醛交聯(lián)劑和有機鉻交聯(lián)劑。
影響因素研究:在正交實驗的基礎上,采用單因素法研究溫度、pH值、礦化度、延遲劑等因素對堵劑體系的影響。
3.1 溫度的影響
在聚合物濃度4000mg/L,酚醛濃度0.675%,有機鉻濃度0.01%,礦化度19000mg/L,pH為7的條件下改變溫度,考察并測量凝膠的真空突破壓力和交聯(lián)時間隨溫度的變化情況,可以看出:隨著溫度的升高,體系的真空突破壓力增大,交聯(lián)速度加快,交聯(lián)時間縮短。溫度對堵劑體系的成膠時間影響較大,80℃時交聯(lián)時間為15h,50℃時的交聯(lián)時間達到72h。由此可知該堵劑體系適用于60℃以上的地層深部堵水。
3.2 pH值的影響
在試驗溫度80℃下,聚合物濃度4000mg/L,酚醛濃度0.675%,有機鉻濃度0.01%,礦化度19000mg/L,調(diào)節(jié)pH值,考察pH值對堵劑的成膠強度和交聯(lián)時間的影響情況??梢钥闯觯簆H值對堵劑的成膠時間影響較小,但對成膠強度影響較大。隨著pH值的升高,體系的真空突破壓力也迅速升高,當pH為7時真空突破壓力達到最大值,pH值繼續(xù)升高,體系強度又開始減小。堵劑適合中性條件下成膠。
3.3 礦化度對堵劑體系的影響
在聚合物4000mg/L,酚醛樹脂濃度0.675%,有機鉻濃度0.01%,pH值為7的條件下,改變礦化度,考察并測量凝膠的真空突破壓力和交聯(lián)時間隨礦化度的變化情況,可以看出:隨這礦化度的增加,體系的真空突破壓力降低,交聯(lián)速度加快,交聯(lián)時間縮短。總體來說,礦化度對堵劑體系的成膠強度和交聯(lián)時間影響較小,另外說明堵劑具有良好的耐鹽性能,堵劑體系的礦化度范圍為14000~19000mg/L。
3.4 延遲劑CL-2對堵劑體系的影響
在聚合物濃度4000mg/L,酚醛濃度0.675%,有機鉻濃度0.01%,礦化度9000mg/L,pH為7的堵劑體系中加入延遲劑CL-2,考察并測量凝膠的真空突破壓力和交聯(lián)時間隨延遲交聯(lián)劑CL-2的變化情況,可以看出:加入延遲交聯(lián)劑CL-2后,體系的強度變化不大。體系的交聯(lián)速度隨延遲交聯(lián)劑CL-2濃度的增加而變緩,交聯(lián)時間延長,延遲劑CL-2延遲交聯(lián)作用明顯。堵劑體系中延遲劑的加量為0.02%。
通過對堵劑體系影響因素的研究,得到了堵劑體系的基本組成為4000mg/L HPAM,0.675%酚醛交聯(lián)劑,0.01%有機鉻交聯(lián)劑,延遲劑CL-2為0.02%。該堵劑體系適宜溫度為60~90℃,pH值在中性范圍內(nèi),礦化度范圍為14000~19000mg/L,成膠時間較長、可調(diào),可用于深部地層堵水。
4 堵劑體系穩(wěn)定性研究
在80℃下考察聚合物濃度4000mg/L,酚醛樹脂濃度0.6%,有機鉻濃度0.01%,CL-2 0.02%,礦化度19000mg/L,pH值為7的堵劑體系穩(wěn)定性,可以看出:隨著時間的延長,體系的真空突破壓力逐漸降低,最后趨于穩(wěn)定,且這個穩(wěn)定值較高。該體系的脫水較少,最終脫水率小于2%,強度保持率達到95%,堵劑體系的穩(wěn)定性很好。
5 堵劑體系的封堵性能研究
堵劑體系封堵的選擇性:首先向模型中注水至壓力恒定,測量各填砂管的滲透率;向模型中注入聚合物濃度4000mg/L,酚醛濃度0.6%,有機鉻濃度0.01%,CL-2 0.02%,礦化度19000mg/L,pH值為7的堵劑體系,記錄各管的流出液體積;將兩填砂管放入80℃水浴中加熱24h成膠,測定填砂管的堵后滲透率??梢缘贸觯憾聞┲饕M入高滲透巖心,低滲透巖心注入較少,堵劑體系具有較好的選擇封堵特性,對高滲巖心封堵達到了95%以上,而對低滲巖心的封堵為15.6%。從試驗結(jié)果中可判斷,堵劑具有一定的選擇性堵水作用,在一定壓力下,堵劑主要進入滲透率大的巖心,并能達到較強封堵的作用;對于低滲透的巖心,進入的堵劑相對量很少,封堵強度不高,甚至無法封堵低滲透巖心。
堵劑體系封堵的有效性:首先水驅(qū)測得堵前滲透率,然后將4000mg/L HPAM、0.675%酚醛交聯(lián)劑、0.1%有機鉻交聯(lián)劑、延遲劑CL-2濃度 0.02%、pH值7、礦化度19000mg/L的堵劑體系正向注入巖心1PV,將封堵后的巖心放入80℃的水浴中放置不同時間后,測量其突破壓力和封堵率。由試驗得出,堵劑體系對巖心的封堵率隨時間的變化不大,而突破壓力稍有所下降,但下降不大。堵劑封堵有效性很好。
6 結(jié)論
通過對堵劑體系影響因素的研究,得到了堵劑體系的基本組成為4000mg/L HPAM、0.675%酚醛交聯(lián)劑、0.01%有機鉻交聯(lián)劑、延遲劑CL-2為0.02%。該堵劑體系適宜的溫度為60~90℃,pH值在中性范圍內(nèi),礦化度范圍為14000~19000mg/L,成膠時間較長、可調(diào),可用于深部地層堵水。
【參考文獻】
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