二元驅(qū)竄聚井選擇性就地調(diào)堵技術研究

于曉洋 王子健

摘 要：為了進一步提高二元驅(qū)替效率，必須對竄聚地層進行調(diào)堵。以錦16塊二元復合驅(qū)區(qū)塊為研究對象，提出利用二元體系驅(qū)替過程中殘留在巖石孔道內(nèi)一定濃度和質(zhì)量的聚合物來實現(xiàn)調(diào)堵的技術路線。通過絮凝劑篩選實驗，研制出可使殘余聚合物在巖石孔道內(nèi)就地絮凝的調(diào)堵劑；通過巖心模擬評價實驗，優(yōu)化了絮凝劑的注入?yún)?shù)。結(jié)果表明，錦16塊二元復合驅(qū)油后采取選擇性就地調(diào)堵技術，能夠改善驅(qū)替液的波及系數(shù)和洗油效率，進一步提高原油采收率。

關 鍵 詞：就地調(diào)堵；二元驅(qū)；聚合物；模擬評價；巖石孔道；絮凝劑

中圖分類號：TE357 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2016）08-1740-05

Abstract： In order to enhance the flooding efficiency， we must carry out profile control and water shutoff for polymer breakthrough formations. In this paper， taking Jin-16 block as a research object， the method that uses certain concentration and quality of polymer remained in the rock pores during binary system flooding to achieve profile control and water shutoff was proposed. By the flocculant-screening experiment， plugging agent to make the residual polymer in-situ flocculation in rock pores was developed； By core evaluation experiments， injection parameters of the flocculant were optimized. The results show that the selective in-situ profile control and water plugging technology used in Jin-16 block can improve the sweep coefficient and displacement efficiency of injected water to enhance oil recovery.

Key words： binary compound flooding； polymer； simulation evaluation；rock tunnel； flocculant

遼河油田錦16塊注水開發(fā)己有二十多年的歷史，目前大多數(shù)油井綜合含水達到了90%以上，區(qū)塊采出程度高于40%，己經(jīng)進入雙高開采階段。該區(qū)塊在開發(fā)上己經(jīng)經(jīng)歷了細分層系、加密井網(wǎng)、調(diào)剖堵水、周期注水等調(diào)整和綜合治理，取得了一定的效果。但是由于斷塊縱向上、平面上剩余油分布口趨復雜，挖掘難度越來越大，常規(guī)方法無法控制斷塊的含水上升和減緩產(chǎn)量的遞減。如何采取新技術、新方法在水驅(qū)基礎上進一步提高原油采收率，增加可采儲量就是當務之急。

隨著油田開發(fā)的不斷深入，油井含水不斷上升，為調(diào)整層間、層內(nèi)出現(xiàn)的矛盾，達到控水穩(wěn)油的目的，化學調(diào)剖成為一項重要措施。如前所述，在聚合物—表面活性劑二元體系驅(qū)后結(jié)束之后，會在地層中存在一定濃度和質(zhì)量的聚合物—表面活性劑二元體系殘留液，然而其再利用技術也越來越得到重視和青睞。目前。在進行堵水調(diào)剖作業(yè)時，利用地下聚合物殘留溶液，調(diào)整井的吸水剖面，減緩舌進現(xiàn)象，提高水的波及效率和洗油效率，從而減少剩余油和殘余油的體積，進而提高原油采收率，加快石油行業(yè)的發(fā)展。

1 實驗部分

1.1 主要材料

使用遼河油田錦州采油廠的聚合物[1-3]（分子量1 800萬）自制聚合物溶液進行陽離子絮凝劑的篩選。

通過在現(xiàn)場實際[4-6]和室內(nèi)實驗室所儲物質(zhì)的實際情況，以及化學初步判斷，在實驗室中初步篩選出來的無機鹽有， FeCl3、ZnCl2、AlCl3、NiCl2、CoSO4、CuCl2等六種作為絮凝劑溶質(zhì)。分別利用這六種無機鹽，配置一定濃度的聚合物絮凝劑，進行聚合物絮凝實驗，從中篩選出來的能夠使錦采聚合物發(fā)生絮凝反應的陽離子絮凝劑，觀察絮凝情況，并在可行的情況下，對絮凝的沉淀進行量化處理，找出有效果的絮凝劑。

1.2 實驗方案

（1）配制聚合物溶液。用電子分析天平稱取0.5 g錦州采油廠聚合物，同時稱取1 000 mL蒸餾水。將稱量好的蒸餾水在攪拌器下攪拌，使蒸餾水渦流，并將聚合物緩緩地加入有渦流的蒸餾水，待到所有聚合物進入水中后，使用攪拌器攪拌2 h。

（2）取FeCl3、ZnCl2、AlCl3、NiCl2、CoSO4、CuCl2等六種實驗室用晶體各1.5 g，各配成150 mL、濃度為1%的絮凝劑溶液，如圖1所示。

（3）將聚合物溶液以150 mL為單位均勻分開若干份，與上述各個絮凝劑溶液以1∶1的體積比混合，即向6個裝150 mL的廣口瓶中加入150 mL不同絮凝劑溶液，將6個樣品瓶放入恒溫箱中，溫度控制在50 ℃，并保溫24 h。

（4）將各個溶液中的絮凝沉淀過濾，烘干，稱重，并記錄在表。

聚合物絮凝實驗初始現(xiàn)象；聚合物絮凝實驗24 h的實驗現(xiàn)象，如圖1所示。

通過實驗實際觀察，可得，在NiCl2、CoSO4兩種種溶液中，無明顯沉淀現(xiàn)象，故排除以上兩種溶液作為聚合物絮凝劑的可能。FeCl3、ZnCl2、AlCl3、CuCl2四種溶液與聚合物絮凝的沉淀質(zhì)量見表1。

從表1與圖2可以看出，在這些絮凝劑中，存在絮凝效果的有FeCl3、ZnCl2、AlCl3、CuCl2，其中絮凝效果的優(yōu)劣順序為FeCl3> ZnCl2>AlCl3> CuCl2。所以在后續(xù)實驗進行中的絮凝實驗[9，10]，可用以上四種溶液進行絮凝劑配制。

余下的NiCl2、CoSO4兩種絮凝劑中兩種溶液的絮凝效果都不理想。故不再予以考慮使用。

對以上圖表數(shù)據(jù)進行匯總得出圖2。

1.3 聚合物絮凝劑濃度優(yōu)化實驗

1.3.1 實驗結(jié)果

（1）氯化鐵作為絮凝劑的實驗結(jié)果

在配制一定濃度和質(zhì)量的錦采聚合物溶液之后，根據(jù)給定的濃度即0.05%、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、1%、1.5%配制完成的FeCl3溶液

由圖3可知，混合后的兩種溶液產(chǎn)生了一定量的絮凝沉淀，而且產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量隨絮凝劑濃度的增加而增加。

聚合物溶液分別與FeCl3溶液反應所得沉淀物質(zhì)質(zhì)量，見表2。

將上表數(shù)據(jù)經(jīng)過繪圖的分析，得到產(chǎn)生沉淀質(zhì)量與氯化鐵絮凝劑濃度的關系曲線。如圖4所示。

從圖4中可以看出， FeCl3絮凝劑實驗所得到的沉淀質(zhì)量與絮凝劑濃度關系曲線的趨勢是，開始時，產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量隨著FeCl3絮凝劑的濃度的增加而增加。產(chǎn)生的沉淀的質(zhì)量也很多當絮凝劑濃度增加到一定數(shù)值之后，產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量將趨于平緩，甚至是不再變化。這說明當絮凝劑濃度增加到這個數(shù)值的時候，絮凝劑與聚合物溶液恰好完全反應，而且產(chǎn)生的沉淀值所對應的濃度值就是我們所尋求的濃度最優(yōu)值。

（2）氯化鋅作為絮凝劑實驗結(jié)果

在配制一定濃度和質(zhì)量的錦采聚合物溶液之后，根據(jù)給定的濃度即0.05%、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、1%、1.5%所配制完成的ZnCl2溶液，如圖5所示。

由圖5可知，混合的兩種溶液發(fā)生明顯的絮凝劑反應產(chǎn)生了絮狀沉淀。而且沉淀的質(zhì)量隨著絮凝劑濃度的增加而增加。將所有混合液過濾掉上層清液后，在濾紙上烘干稱重，記錄結(jié)果，見表3。

將上表數(shù)據(jù)經(jīng)過繪圖的分析，在圖表上展示出來，如圖6所示。

如前所述，在圖6的ZnCl2濃度與聚合物溶液產(chǎn)生沉淀質(zhì)量的關系曲線上，仍舊表現(xiàn)與FeCl3實驗曲線相同的變化規(guī)律，即開始時，產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量隨著ZnCl2絮凝劑的濃度的增加而增加，產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量也很可觀；當絮凝劑濃度增加到一定數(shù)值之后，產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量的變化很小。同樣也存在一個最優(yōu)值，當濃度超過這個最優(yōu)值后，產(chǎn)生的沉淀將不再變化。

（3）氯化鋁作為絮凝劑實驗結(jié)果

在配制一定濃度和質(zhì)量的錦采聚合物溶液之后，根據(jù)給定的濃度即0.05%、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、1%、1.5%所配制的AlCl3溶液，如圖7所示。

由圖7可知，混合后，溶液產(chǎn)生了一定量的絮狀沉淀，而沉淀的質(zhì)量也是隨著絮凝劑濃度的增加而增加。將所有溶液過濾掉上層清液后，在濾紙上烘干稱重，記錄結(jié)果，見表4。

將上表數(shù)據(jù)經(jīng)過繪圖的分析，在圖表上展示出來，如圖8所示。

從圖8中可以看出， AlCl3絮凝劑實驗所得到的沉淀質(zhì)量與絮凝劑濃度關系曲線的趨勢在絮凝劑濃度小于0.7的時候，產(chǎn)生的沉淀的質(zhì)量也是隨著絮凝劑濃度的增加而增加；但是在絮凝劑濃度小于0.7的時，產(chǎn)生的沉淀的質(zhì)量卻是隨著絮凝劑濃度的增加而減小。同時，結(jié)合產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量的大小，可知，沉淀的量的變化并不明顯。

（4）氯化銅作為絮凝劑實驗結(jié)果

在配制一定濃度和質(zhì)量的錦采聚合物溶液之后，根據(jù)給定的濃度即0.05%、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、1%、1.5%所配制的CuCl2溶液，如圖9所示。

由圖9可知，混合后的混合體系較為渾濁。體系中產(chǎn)生了一定量的絮凝沉淀。將所有溶液過濾掉上層清液后，在濾紙上的濾渣烘干稱重，記錄結(jié)果，見表5。

將上表數(shù)據(jù)經(jīng)過繪圖的分析，在圖表上展示出來，如圖10所示。

從上圖不難看出，CuCl2絮凝劑實驗所得到的沉淀質(zhì)量與絮凝劑濃度關系曲線的趨勢是近似一條均勻上升的直線，即產(chǎn)生的沉淀的質(zhì)量隨著絮凝劑濃度的增加而增加。且直線的斜率很小，產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量隨實驗用的CuCl2絮凝劑濃度的增加而增加，但是產(chǎn)生的沉淀的量不是很多。

1.3.2 實驗數(shù)據(jù)與分析

FeCl3、ZnCl2、AlCl3、CuCl2等四種絮凝劑和遼河錦州采油廠聚合物反應所得沉淀物質(zhì)質(zhì)量數(shù)據(jù)匯總之后，得出AlCl3和CuCl2兩種絮凝劑與聚合物反應產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量隨絮凝劑濃度的變化不明顯[11，12]。因此，在后續(xù)實驗中，不考慮使用這兩種絮凝劑；然而，隨絮凝劑濃度的增加， FeCl3和ZnCl2兩種絮凝劑與聚合物絮凝產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量增加，當濃度達到0.7%時，絮凝沉淀質(zhì)量增加趨于平緩。

2 結(jié) 論

（1）在三維縱向非均質(zhì)巖心模型上，二元復合驅(qū)（SMG與石油磺酸鹽）可以在聚驅(qū)基礎上提高采收率13%以上，SMG驅(qū)可以在聚驅(qū)基礎上提高采收率10%以上。在離子篩選實驗中，絮凝效果的優(yōu)劣順序為氯化鐵（FeCl3）>氯化鋅（ZnCl2）>氯化鋁（AlCl3）>氯化銅（CuCl2）。在后續(xù)實驗中可用以上四種溶液進行絮凝劑配制。

（2） 絮凝劑效果最好的兩種絮凝劑為氯化鐵（FeCl3）和氯化鋅（ZnCl2）兩種絮凝劑。

（3） 兩種絮凝劑的最佳濃度是0.7%。

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