預(yù)凝膠顆粒對(duì)支撐裂縫封堵能力實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

王杠杠，王 佳，任曉娟

（西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西 西安 710065）

隨著開(kāi)發(fā)的進(jìn)行，油田含水率不斷提高[1-2]，油田注入水形成了低效、無(wú)效的循環(huán)，降低了油田生產(chǎn)效率。因此必須實(shí)行有效的調(diào)堵水措施[3]，預(yù)凝膠顆粒是調(diào)剖堵水常用的封堵材料，并且具有良好的封堵能力。2002 年白寶君等人研究了主劑、交聯(lián)劑和引發(fā)劑等成分對(duì)預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒的影響；2010 年李東旭等人對(duì)預(yù)交聯(lián)顆粒調(diào)堵性能及粒徑與孔隙匹配進(jìn)行研究；2014 年趙燕紅對(duì)預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒的吸水膨脹性能進(jìn)行評(píng)價(jià)和研究；2016 年呂鵬等人對(duì)預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒影響固液共存體系性能進(jìn)行研究；2018 年劉義剛研究了支化預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒在油藏中的運(yùn)移與調(diào)剖特性。但是在暫堵或封堵支撐裂縫的能力方面，還研究的尚少，本文通過(guò)玻璃填砂管實(shí)驗(yàn)，研究了濃度、支撐劑類型和預(yù)凝膠顆粒充填方式對(duì)支撐裂縫封堵效果的影響。

1 實(shí)驗(yàn)條件

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

材料包括:WN-2 預(yù)凝膠顆粒堵劑；支撐劑為石英砂和陶粒，石英砂粒徑范圍為0.7mm ～0.8mm，目數(shù)為20 目～40 目，陶粒粒徑范圍為0.7mm～1mm，目數(shù)為20 目-40 目；注入水礦化度5441.04mg/L，地層水礦化度10450mg/L；實(shí)驗(yàn)所用預(yù)凝膠顆粒粒徑主要分布在0.11mm～0.13mm之間。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

主要實(shí)驗(yàn)裝置為玻璃填砂管，石英砂支撐劑填砂管長(zhǎng)21cm，直徑0.2cm；陶粒支撐劑填砂管長(zhǎng)17cm，直徑0.2cm。

1.3 實(shí)驗(yàn)流程

實(shí)驗(yàn)流程如圖1 所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)流程圖

2 預(yù)凝膠顆粒充填方式對(duì)封堵效果的影響

本文進(jìn)行了兩種不同的封堵方式：段塞式封堵和混合式封堵。段塞式封堵為分段充填支撐劑和預(yù)凝膠顆粒，每段充填厚度0.2cm 的預(yù)凝膠顆粒，一共12 段，其余地方充填支撐劑；混合式封堵將預(yù)凝膠顆粒和支撐劑混合，然后再裝進(jìn)填砂管，壓實(shí)。混合式封堵首先將預(yù)凝膠顆粒和不同支撐劑混合，然后再裝進(jìn)填砂管，壓實(shí)。見(jiàn)圖2。

圖2 不同封堵方式封堵率對(duì)比圖

圖2 表明，使用相同的支撐劑，預(yù)凝膠顆粒濃度均為3%，混合式填充封堵效果明顯優(yōu)于段塞式封堵效果。石英砂段塞式填充最終封堵率為78.2%，堵塞過(guò)程中預(yù)凝膠顆粒膨脹率先增大，后減小，最后增大；混合式填充最終封堵率為99.5%，堵塞過(guò)程中預(yù)凝膠顆粒膨脹率一直增大；陶粒段塞賽填充最終封堵率為88.7%，堵塞過(guò)程中預(yù)凝膠顆粒膨脹率一直增大；混合式填充最終封堵率為100%，10min 后不再有流體流出，填砂管被堵死。對(duì)比可以看出，預(yù)凝膠顆粒封堵陶粒封堵速度相對(duì)快，封堵率相對(duì)較高。

3 預(yù)凝膠顆粒濃度對(duì)封堵效果的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3，圖3 表明，填充方式均為段塞式填充，使用相同的支撐劑，濃度高的預(yù)凝膠顆粒封堵效果更好；相同濃度的預(yù)凝膠顆粒，陶粒作為支撐劑的封堵效果更好。石英砂作為支撐劑，預(yù)凝膠顆粒濃度為5%的封堵效果更好，最終封堵率為99.3%，預(yù)凝膠顆粒膨脹率持續(xù)增大；預(yù)凝膠顆粒濃度為3%的最終封堵率為78.2%，預(yù)凝膠顆粒膨脹率先減小，后增大；預(yù)凝膠顆粒濃度為1%的最終封堵率為55%，預(yù)凝膠顆粒膨脹率先減小后增大，最后再減小。陶粒作為支撐劑，預(yù)凝膠顆粒濃度為5%的封堵效果更好，封堵率達(dá)到100%，20min 后后不再有流體流出，孔隙被堵死；預(yù)凝膠顆粒濃度為3%的最終封堵率為88.7%，預(yù)凝膠顆粒膨脹率先增大后減小；預(yù)凝膠顆粒濃度為1%的最終封堵率為84.2%，預(yù)凝膠顆粒膨脹率先減小，最后增大。

圖3 不同濃度預(yù)凝膠顆粒封堵效果對(duì)比圖

4 結(jié)論

1）預(yù)凝膠顆粒混合式封堵效果比段塞式封堵效果好。2）預(yù)凝膠顆粒封堵陶粒的效果好于石英砂。3）使用相同的填充方式，相同的支撐劑，濃度大的預(yù)凝膠顆粒封堵效果更好。