改性酚醛樹脂凝膠調剖體系在中溫地層的應用

陳 龍 于立新 史 磊 唐文英 景榮華 段麗莎

（1.中國石油大學（華東），山東青島 266580；2.中國石油華北油田分公司，河北任丘 062552）

在水驅油藏開發過程中受到油層非均質、裂縫等影響，開發后期水驅前沿突破，綜合含水急劇上升，急需要穩油控水。弱凝膠調驅體系注入地層后，既可以改善油藏非均質性，又可以改善水驅油流度比，從而提高面積和體積波及系數，增加水驅油藏的采收率。在中溫油藏中，受到溫度的影響，以部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）為主劑，Cr3+、Al3+及甲醛、苯酚、硫脲等為交聯劑的凝膠體系穩定性較差，從而影響了其在該類油藏中提高采收率的應用。因此，為提高中溫油藏用弱凝膠體系的穩定性，借鑒華北油田弱凝膠調驅現場實踐經驗［1］及調剖堵水技術研究進展［2-5］，開展了以改性酚醛樹脂［6-7］為交聯劑的中溫凝膠調剖劑研究。

1 聚合物濃度確定

1.1 不同濃度聚合物溶液的黏度

采用Mars 流變儀測定樣品黏度，設定適合的測量參數剪切速率（7.34 s-1）對不同濃度的聚合物黏度進行測量，結果如表1。可以看出，聚合物配制的水溶液黏度隨濃度的增大而增大。

表1 聚合物黏度隨濃度的變化關系（污水）

1.2 聚合物濃度影響實驗

根據中溫地層的特點，選定交聯劑Ⅰ（改性酚醛樹脂）復配交聯劑Ⅱ（銨鹽）的交聯體系，并加入一定量的促交劑、添加劑（苯酚）以及除氧劑（鈉鹽），進行不同濃度的聚合物對成膠性能的影響實驗。

按配制濃度要求將聚合物用西6-1 污水配制成一定濃度于125 mL 高溫瓶中，加入促交劑濃度 1 000 mg/L，交聯劑Ⅱ濃度500 mg/L，添加劑濃度500 mg/L，除氧劑濃度500 mg/L，交聯劑Ⅰ濃度 3 000 mg/L，攪拌均勻后放入70 ℃烘箱中，考察一定時間后用Mars流變儀在7.34 s-1下測定其凝膠黏度，結果如表2。

表2 聚合物濃度對凝膠性能的影響

由表2 可以看出，隨聚合物濃度增加凝膠黏度增大。聚合物要達到一定濃度才具有較好的穩定性，且考察在聚合物濃度過高時易產生析水現象，選定聚合物濃度2 000～5 000 mg/L。

2 交聯劑濃度確定

2.1 交聯劑Ⅰ濃度對凝膠黏度的影響

選定促交劑濃度1 000 mg/L、交聯劑Ⅱ濃度500 mg/L、添加劑濃度500 mg/L、除氧劑濃度500 mg/L、聚合物濃度2 500 mg/L，進行不同濃度的交聯劑Ⅰ對成膠性能的影響實驗，結果如表3，試驗說明，隨交聯劑Ⅰ濃度的增加，凝膠黏度增大，但交聯劑Ⅰ濃度達到一定時，凝膠黏度趨于穩定，且考察在交聯劑Ⅰ濃度過高時易產生析水現象，選定交聯劑Ⅰ濃度污水配方2 500～5 000 mg/L。

表3 交聯劑Ⅰ濃度對凝膠性能的影響

2.2 交聯劑Ⅱ濃度對凝膠黏度的影響

選定促交劑濃度1 000 mg/L、添加劑濃度500 mg/L、除氧劑濃度500 mg/L、聚合物濃度2 500 mg/L、交聯劑Ⅰ濃度3 000 mg/L 進行不同濃度的交聯劑Ⅱ對成膠性能的影響實驗，結果見表4。

表4 交聯劑Ⅱ濃度對凝膠性能的影響

由表4 可以看出，隨交聯劑Ⅱ濃度的增加，凝膠黏度增大，交聯劑Ⅱ濃度達到一定時，凝膠黏度達到最大值，再增加交聯劑Ⅱ，凝膠黏度值逐漸降低，且易出現析水現象。根據實驗，綜合成膠強度考慮，選定交聯劑Ⅱ濃度為700～1 200 mg/L。

3 促交劑濃度確定

選定交聯劑Ⅱ濃度500 mg/L、除氧劑濃度500 mg/L、添加劑濃度500 mg/L、聚合物濃度2 500 mg/L、交聯劑濃度3 000 mg/L 進行不同濃度的促交劑對成膠性能的影響實驗，結果如表5。

表5 促交劑濃度對凝膠性能的影響

由表5 可以看出，隨促交劑濃度的增加，凝膠黏度增大，促交劑濃度達到一定時凝膠黏度達到最大值，再增加促交劑，則凝膠黏度值逐漸降低，且易出現析水現象。綜合考慮，選定促交劑濃度為700～1 200 mg/L。

4 添加劑濃度確定

選定促交劑濃度1 000 mg/L、交聯劑Ⅱ濃度 1 000 mg/L、除氧劑濃度500 mg/L、聚合物濃度2 500 mg/L、交聯劑Ⅰ濃度3 000 mg/L 進行不同濃度的添加劑對成膠性能的影響實驗，結果如表6。

表6 添加劑濃度對凝膠性能的影響

由表6 可以看出，隨添加劑量的增加成膠時間逐漸縮短，隨添加劑濃度的增加，凝膠黏度增大，但達到一定濃度后，凝膠黏度值趨于穩定，綜合成膠強度考慮，選定添加劑濃度為300～500 mg/L。

5 不同聚交比體系穩定性實驗

按配制濃度要求將聚合物用西6-1 污水配制成一定濃度于125 mL 高溫瓶中，加入濃度1 000 mg/L促交劑、濃度1 000 mg/L 交聯劑Ⅱ、濃度500 mg/L 添加劑、濃度500 mg/L 除氧劑，最后加入一定濃度交聯劑Ⅰ，攪拌均勻后放入70 ℃烘箱中，考察一定時間后用Mars 流變儀在7.34 s–1下測定其凝膠黏度，如表7。

根據實驗結果，推薦聚交比m（聚交物） ∶m（交職劑I）=4 ∶5。將實驗結果用于華北油田西6 斷塊中溫油藏調劑，注入過程中壓力上升平穩，施工壓力由11 MPa 升至16 MPa，爬坡壓力5.0 MPa。

6 結論

（1）通過合理控制聚交比等參數，制得可適用于70 ℃地層溫度的凝膠調剖體系，該體系具有成膠黏度可控、熱穩定性好等特點。

表7 聚合物及交聯劑Ⅰ不同配比試驗

（2）復合調剖體系各成分性能好，推薦比為4 ∶5，長期穩定性考察，可半年不破膠。

（3）現場實踐證明，該調剖體系可有效封堵地層中的高滲透水流通道，比單純采用無機調剖劑或有機調剖劑效果好，對應油井增油量高，有效期長。

［1］ 赫恩杰，杜玉洪，羅承建，等. 華北油田可動凝膠調驅現場試驗［J］.石油學報，2003，24（6）：64-68.

［2］ 紀朝鳳，葛紅江. 調剖堵水材料研究現狀及發展趨勢［J］. 石油鉆采工藝，2002，24（1）：54-57.

［3］ 李宇鄉，唐孝芬，劉雙成. 我國油田化學堵水調剖劑的開發與應用現狀［J］. 油田化學，1995，12（1）：88-91.

［4］ 韓學強. 國外高含水油田堵水、調剖、封堵大孔道配套技術及應用［M］. 北京：石油工業出版社，1994

［5］ 萬仁溥，羅英俊. 采油技術手冊［M］. 北京：石油工業出版社，1991：61-139.

［6］ 徐壽昌. 有機化學［M］. 2 版.北京：高等教育出版社，1993.

［7］ 雷燕，吳峰，陸丹，等. 實用化工材料手冊［M］. 廣州：廣東科技出版社，1994.