華北油田岔39斷塊回注污水配制可動凝膠試驗及應用

余吉良，王志強，邵忠華，張田田　(中石油華北油田分公司采油工程研究院，河北 任丘 062552)

于成杰，晏鳳，孫長紅　(中石油華北油田分公司第二采油廠，河北 霸州 065700)

張雪梅　(中石油華北油田分公司第一采油廠，河北 任丘 062552)

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華北油田岔39斷塊回注污水配制可動凝膠試驗及應用

余吉良，王志強，邵忠華，張田田(中石油華北油田分公司采油工程研究院，河北 任丘 062552)

于成杰，晏鳳，孫長紅(中石油華北油田分公司第二采油廠，河北 霸州 065700)

張雪梅(中石油華北油田分公司第一采油廠，河北 任丘 062552)

[摘要]針對中溫油藏采用回注污水配液的可動凝膠調驅，研制了包含與聚丙烯酰胺羧鈉基交聯的金屬離子和與酰胺基交聯的復合交聯劑以及適合回注污水配制的促交劑和添加劑。交聯試驗結果表明，采用礦化度11061.3mg/L的油田回注污水配制的可動凝膠體系交朕強度高，穩定性好，72℃溫度條件下恒溫60d，凝膠黏度保持率70%以上。現場應用6口井，取得較好的增產效果，為中溫油藏采用回注污水配液的可動凝膠調驅探索了一條新的有效途徑。

[關鍵詞]可動凝膠調驅；回注污水； 復合交聯；現場應用

可動凝膠調驅是國內各大油田普遍采用的三次采油技術之一，現場應用時一般采用清水配液，每年調驅需要大量的清水。隨著油田的開發，綜合含水不斷上升，油田污水量逐年上升，大量污水需要回注地下，而華北油田淡水資源嚴重匱乏，采用回注污水配制可動凝膠是今后調驅技術的發展趨勢，因此迫切需要開展回注污水配制可動凝膠試驗研究。試驗證明，若只是簡單地將清水配液條件下成熟的可動凝膠配方用于油田回注污水配液中，凝膠交聯強度和穩定性明顯變差[1～3]。華北油田岔39斷塊儲層溫度72℃，在該溫度條件下，單純采用有機鉻交聯，凝膠穩定性差；采用酚醛樹脂交聯劑，初交時間長，影響交聯效果。為此，筆者研制了同時能與聚丙烯酰胺的羧鈉基和酰胺基交聯的復合交聯體系。

1可動凝膠調驅原理

可動凝膠調驅是采用接近于聚合物驅濃度的聚合物溶液，加入少量交聯劑，通過地面注入設備在接近注水速度的條件下注入地層使其優先進入吸水性好的高滲透孔道或層段，在地層溫度條件下交聯形成粘彈體，一方面可動凝膠具有一定的強度，可對地層中的高滲孔道產生堵塞作用，使后續注入水產生繞流作用至中低滲孔道，起到調剖作用；另一方面，由于可動凝膠本身具有一定的可動性，在后續注入水的推動下在高滲透孔道中緩慢向地層深部運移，產生像聚合物一樣的驅油效果。

2試驗

2.1試驗儀器設備

恒溫烘箱(上海實驗儀器廠)、MARS流變儀(德國哈克公司)、電子天平、高溫實驗瓶等。

2.2試驗原料

1)聚合物。含有梳型結構的KYPAM[4,5]，分子量大于2400×104,水解度20%～25%，北京恒聚化工集團有限公司生產。

2)復合交聯劑。有機金屬離子、羥甲基酚樹脂和多甲基多胺的復合交聯劑[2]，實驗室自制。

3)促交劑。由既能促使聚丙烯酰胺與金屬離子交聯，同時又能促使羥甲基酚與聚丙烯酰胺交聯的原料按一定比例復配而成。

4)添加劑。由EDTA、有機酸鹽等按一定比例復配而成。

2.3黏度測定

采用MARX流變儀測定樣品黏度，根據待測樣品的狀態選擇適合的轉子和剪切速率，該試驗中凝膠黏度在7.34s-1剪切速率下測量。

2.4成膠時間

在常溫下，先將所需各種原料配成水溶液，按試驗配方在高溫瓶中配成調驅溶液，放入模擬儲層溫度(72℃)的烘箱中，在不同時間取出，觀察和記錄樣品外觀，記錄樣品由溶液變為凝膠的時間。

2.5試驗條件

模擬油藏儲層溫度72℃，配制可動凝膠用水為油田回注污水，礦化度11061.3mg/L。

3試驗結果與討論

3.1聚合物濃度的影響

試驗用水為岔39斷塊現場回注污水，回注污水水質分析情況見表1。

表1　污水水質分析

圖1　聚合物濃度對凝膠性能影響

在初步試驗的基礎上，選定復合交聯劑濃度和促交劑濃度均為1500mg/L，改變聚合物濃度，將配制好的樣品裝入高溫實驗瓶中，放入72℃的烘箱內，觀察形成凝膠時間，5d后測凝膠黏度，試驗結果見圖1。

由圖1可以看出，由于采用油田回注污水配制，在聚合物濃度低于1000mg/L時凝膠5d不交聯，在聚合物濃度達到1000mg/L以上時，隨聚合物濃度的增加凝膠黏度增加，交聯時間縮短。根據以往經驗，凝膠黏度高于1000mPa·s時才具有較好的穩定性能，結合試驗結果同時考慮成本，選擇聚合物濃度1250～2000mg/L。

3.2復合交聯劑濃度的影響

定聚合物濃度1500mg/L、 促交劑濃度1250mg/L，分別加入不同濃度的交聯劑，將配制好的樣品裝入高溫實驗瓶中，放入72℃的烘箱內，觀察形成凝膠時間，5d后測凝膠黏度，試驗結果見圖2。由圖2可以看出，隨復合交聯劑濃度的增加凝膠黏度增加，但當交聯劑濃度大于2000mg/L后，凝膠黏度變化不大；隨交聯劑濃度的增加，交聯時間變短。根據試驗結果選擇復合交聯劑濃度1500～2000mg/L。

3.3促交劑濃度的影響

圖2　復合交聯劑濃度對凝膠性能影響

選定聚合物濃度1500mg/L, 交聯劑濃度1500mg/L，分別加入不同濃度的促交劑，將配制好的樣品裝入高溫實驗瓶中，放入72℃的烘箱內，觀察形成凝膠時間，5d后測凝膠黏度，試驗結果見圖3。由圖3可能看出，隨促交劑濃度增加，凝膠黏度增加，交聯時間縮短，但當促交劑濃度達到1500mg/L后凝膠黏度增幅較小。根據試驗結果選擇促交劑濃度1250～1500mg/L。

3.4添加劑濃度的影響

通過試驗發現，該交聯體系采用污水配液條件下交聯形成凝膠的交聯時間僅2～3h，交聯時間短，存在現場施工安全隱患。根據交聯原理分析，交聯時間短的原因主要是聚丙烯酰胺和有機鉻的交聯所致，對此，選用比乙酸絡合鉻離子能力更強的原料作為添加劑控制交聯時間，通過試驗研制了由有機酸鹽、EDTA等組成的添加劑。

選定聚合物濃度1500mg/L，復合交聯劑濃度1500mg/L, 促交劑濃度1250mg/L，分別加入不同濃度的添加劑，將配制好的樣品裝入高溫實驗瓶中，放入72℃的烘箱內，觀察形成凝膠時間，5d后測凝膠黏度，試驗結果見圖4。由圖4可以看出，隨添加劑濃度的增加，交聯時間延長，凝膠黏度有極大值。根據試驗結果，優選添加劑濃度200～500mg/L，交聯時間在5～8h，保證現場施工順利進行。

圖3　促交劑濃度對凝膠性能影響　　　　　　　　　　　　圖4　添加劑濃度對凝膠性能影響

3.5穩定性考察

圖5　凝膠穩定性考察

根據上述試驗，分別選定以下2個配方：配方①為聚合物濃度1500mg/L、復合交聯劑濃度1500mg/L、促交劑濃度1250mg/L、添加劑濃度200mg/L；配方②為聚合物濃度1800mg/L、復合交聯劑濃度1500mg/L、促交劑濃度1250mg/L、添加劑濃度500mg/L。將配制好的樣品分別裝入10個高溫實驗瓶中，定期取出測定凝膠黏度，試驗結果見圖5。由圖5可以看出，2個配方72℃恒溫考察 60d凝膠黏度均保持在1000mPa·s以上，折合凝膠黏度保持率(60d黏度值與5d黏度值之比)在75%以上，說明該配方體系采用污水配制具有較好的穩定性。

4現場應用

岔39斷塊平均滲透率77mD，平均孔隙度21.6%，屬中孔中滲儲層，斷塊儲層溫度72℃。2014年至2015年采用配方①利用斷塊回注污水配液，共現場試驗6口井，吸水剖面得到明顯改善，視吸水指數下降，對應油井累計增油3250t，取得較好的增產效果。典型井岔19-107井在2014年3月25日至5月7日調驅，采用配方①，累計注入凝膠2493m3，注入壓力11～15.9MPa。施工前后生產對比，日注水由調驅前的25m3上升至50.13m3，上升25.13m3，油壓由7.51MPa上升至17.79MPa，上升10.28MPa，視吸水指數由3.3m3/(d·MPa)下降至2.8m3/(d·MPa)，下降0.5m3/(d·MPa)。對應4口油井，3口油井見到增油效果，累計增油735t。對應采油井岔19-209井6月19日見效，日產液由38t上升至41t,上升3t；日產油由1.2t上升到5t，日增3.8t；含水由96.8%下降至87.8%，下降9%，取得較好的降水增油效果。說明在該油藏儲層物性和溫度條件下采用回注污水配制可動凝膠是可行的，可在儲層物性、溫度和回注污水性質相近的油田推廣應用。

5結論

1)結合岔39斷塊回注污水礦化度、鈣鎂離子含量和儲層溫度等特點研制的復合交聯劑，采用現場回注污水配制，聚丙烯酰胺濃度1500mg/L條件下,凝膠交聯時間可控、黏度高、穩定性好，60d黏度保持率在75%以上，解決了該油藏儲層溫度條件下回注污水配制可動凝膠穩定性差的問題。

2) 通過6口井的現場應用，對應油井取得較好的增產效果，說明該配方體系能有效封堵高滲孔道從而提高后續注入水波及體積，提高驅油效果。該復合交聯體系的研制為采用回注污水配制可動凝膠探索了一條有效途徑。

[參考文獻]

[1]葉文瀚，王健，王丹翎. 高礦化度油藏弱凝膠調驅劑配方研制及性能評價[J]. 精細石油化工進展, 2014，15(6)：5～8.

[2] 蒲萬芬，周明，趙金洲. 有機鉻/活性酚醛樹脂交聯聚合物弱凝膠及其在濮城油田調驅中的應用[J].油田化學，2004，21(3)：260～263.

[3] Gang Wu, JiLiang Yu, Jing You. Research and application of the gel formulation prepared with oilfield waste water[A]. Advances in Energy Science and Equipment Engineering[C].2015：925～928.

[4] 宮兆波，羅強，扎克堅. 有機酚醛聚合物凝膠深部調驅體系孔滲適應性研究[J]. 石油天然氣學報(江漢石油學院學報)，2014，36(5)：136～140.

[5] 王鳳清，南慶義，游靖. KD-4型可動凝膠調驅體系研究與應用[J]. 石油鉆采工藝，2008，30(1)：106～110.

[編輯]趙宏敏

[文獻標志碼]A

[文章編號]1673-1409(2016)07-0009-04

[中圖分類號]TE357.46

[作者簡介]余吉良(1973-)，男，高級工程師，現主要從事三次采油技術與管理方面的研究工作;E-mail：cyy_yujil@petrochina.com.cn。

[基金項目]中國石油天然氣股份公司重大科技專項(2014E-3507)。

[收稿日期]2015-10-19

[引著格式]余吉良，王志強，邵忠華，等.華北油田岔39斷塊回注污水配制可動凝膠試驗及應用[J].長江大學學報(自科版)，2016,13(7)：9～12.