陽(yáng)離子乳化瀝青選擇性堵水室內(nèi)研究

蘇俊霖，任茂，馬中亮

(1.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(西南石油大學(xué))，四川 成都 610500;2.中石化西南油氣分公司工程技術(shù)研究院，四川 德陽(yáng) 618000)

現(xiàn)有的選擇性堵水劑主要有聚合物類、油溶性樹(shù)脂類、油基水泥類和活化稠油類。水溶性聚合物及其交聯(lián)凍膠優(yōu)先進(jìn)入不含油的孔道，但即使少量進(jìn)入含油通道，也很難自行解堵;油基水泥主要堵塞高含水孔道，但在僅含少量水的含油孔道中也會(huì)凝固，選擇性不理想;油溶性樹(shù)脂具有選擇性，但存在使用不方便、費(fèi)用高等不足;活化稠油也有高的選擇性，但耐沖刷性差［1-4］。針對(duì)當(dāng)前堵水劑的使用缺陷，本文應(yīng)用陽(yáng)離子乳化瀝青SW-1 對(duì)某海上目標(biāo)油田(礦化度10 000 mg/L，地層溫度65 ℃)進(jìn)行了室內(nèi)堵水實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，陽(yáng)離子乳化瀝青具有高選擇性、堵水能力強(qiáng)和地層傷害小的特點(diǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

改性瀝青(軟化點(diǎn)90 ℃)，工業(yè)級(jí);十八烷基三甲基溴化銨(OTAB)，化學(xué)純;長(zhǎng)鏈烷基脒基碳酸氫鹽(HFF)，自制［5］;實(shí)驗(yàn)用水為現(xiàn)場(chǎng)模擬水，礦化度10 000 mg/L。

SG500 型實(shí)驗(yàn)室乳化機(jī);XS-6A 型巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

1.2 乳化瀝青的制備［6］

將0.3% ～0.5%的乳化劑OTAB 和HFF 溶于熱水中，形成50 ～70 ℃的乳化劑水溶液。將改性瀝青和乳化劑水溶液同時(shí)通過(guò)乳化機(jī)乳化一定時(shí)間，即形成陽(yáng)離子乳化瀝青堵劑SW-1。

1.3 巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)

1.3.1 單巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn) 在填砂管中充填不同粒徑的石英砂，得到與模擬地層滲透率相近的模擬巖心，并建立殘余油飽和度，升溫至地層溫度65 ℃，注入一定量的乳化瀝青堵劑，關(guān)井等候破乳，再轉(zhuǎn)水驅(qū)，穩(wěn)定后測(cè)定填砂管的滲透率，評(píng)價(jià)乳化瀝青堵劑的封堵性。

1.3.2 雙并聯(lián)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn) 將2 支規(guī)格相同的填砂管并聯(lián)，在填砂管內(nèi)分別建立殘余油和殘余水飽和度，分別模擬水流和油流通道，實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)乳化瀝青堵劑選擇性。

2 結(jié)果與討論

2.1 注入選擇性

將1#、2#巖心管并聯(lián)，分別模擬地層的油層和水層(見(jiàn)表1)，然后用配制的陽(yáng)離子乳化瀝青堵劑進(jìn)行驅(qū)替，分別計(jì)量1#、2#的流出量，結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 選擇性注入實(shí)驗(yàn)巖心參數(shù)Table 1 Core parameters of selective injection experiments

表2 地層出水隨驅(qū)替體積的變化Table 2 Formation water change with displacement volume

由表2 可知，陽(yáng)離子乳化瀝青堵劑體系可優(yōu)先進(jìn)入模擬水層，只有當(dāng)驅(qū)替壓力增大到一定程度時(shí)，乳化瀝青才少量進(jìn)入模擬油層。這是因?yàn)楦鶕?jù)油水相對(duì)滲透率曲線，親水性堵劑優(yōu)先進(jìn)入含水飽和度高的地層，即使進(jìn)入油層，也沿高含水飽和度的注入水突進(jìn)通道進(jìn)入，破乳吸附堆積形成低滲透層，抑制注入水突進(jìn)。

2.2 選擇性封堵能力

用3#巖心模擬油層，4#巖心模擬水層(見(jiàn)表3)，用單巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)考察陽(yáng)離子乳化瀝青的選擇性封堵能力，結(jié)果見(jiàn)表4、表5。

表3 選擇性封堵實(shí)驗(yàn)巖心參數(shù)Table 3 Core parameters of selective sealing experiments

表4 乳化瀝青SW-1 對(duì)水層的封堵能力Table 4 Sealing capability of emulsified asphalt SW-1 on the water-layer

表5 乳化瀝青SW-1 對(duì)油層的封堵能力Table 5 Sealing capability of emulsified asphalt SW-1 on the oil-layer

由表4 ～表5 可知，陽(yáng)離子乳化瀝青堵劑SW-1堵水率為97.8%，封堵強(qiáng)度達(dá)2.8 MPa/m;而油相滲透率僅下降7.8%，對(duì)油層傷害較小，具有較高的選擇性封堵能力。這是因?yàn)?注入地層中的乳化瀝青，一方面帶正電的乳化劑OTAB 被帶負(fù)電的巖石吸附;另一方面，乳化劑HFF 在地層溫度下分解，導(dǎo)致乳化體系破乳，瀝青析出。在低于瀝青軟化點(diǎn)的溫度條件下，瀝青以粘彈性固體存在，較硬的部分可作為架橋粒子在地層孔喉處架橋，較軟的部分不僅與多孔介質(zhì)表面發(fā)生吸附，且在壓力作用下變形變軟、相互聚集堆積成團(tuán)，填充在架橋粒子之間的空隙、架橋粒子與地層之間的空隙，形成致密封堵層，故突破壓力和封堵強(qiáng)度較大。而瀝青可大部分溶解于油中，不能封堵油層。

2.3 耐沖刷能力

將進(jìn)行了選擇性封堵實(shí)驗(yàn)后的3#巖心，用單巖心反向驅(qū)替實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)陽(yáng)離子乳化瀝青堵劑SW-1 耐沖刷能力，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 陽(yáng)離子乳化瀝青SW-1 耐沖刷性測(cè)定Fig.1 Determination of cationic emulsified asphalt SW-1 resistance to washing

由圖1 可知，乳化瀝青堵水后反向水驅(qū)過(guò)程變化基本分為兩個(gè)階段:第一個(gè)階段時(shí)，壓力迅速升高，達(dá)到突破壓力后，壓力又迅速下降，表明水驅(qū)初期瀝青填充于巖石空隙中，當(dāng)達(dá)到一定壓力后突破瀝青，有水流通道形成;第二階段中，壓力下降到一定程度后基本趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)，且不再下降，說(shuō)明流道基本穩(wěn)定，瀝青與巖石間的相互作用較強(qiáng)，SW-1 堵劑具有較強(qiáng)的耐沖刷性。

3 結(jié)論

(1)陽(yáng)離子乳化瀝青堵劑SW-1 具有良好的選擇性，基本能實(shí)現(xiàn)“堵水而不堵油”。

(2)陽(yáng)離子乳化瀝青堵劑SW-1 具有良好的選擇性封堵能力和耐沖刷能力，堵水率達(dá)97.8%，封堵強(qiáng)度達(dá)2.8 MPa/m，而對(duì)油層滲透率降低率僅為8.9%，傷害較小。

［1］ 李宜坤，覃和，蔡磊.國(guó)內(nèi)堵水調(diào)剖的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］.鉆采工藝，2006，29(5):105-106.

［2］ 白寶君，李宇鄉(xiāng)，劉翔鶚.國(guó)內(nèi)外化學(xué)堵水調(diào)剖技術(shù)綜述［J］.斷塊油氣田，1998，5(1):1-4.

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［4］ Duan Ming，Du Jie，Jiang Xiaohui. Synthesis of a novel double-tailed catonic switchable surfactant［J］. Advanced Engineering Research，2010，3:47-52.

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