熱敏(可逆)凝膠METKA體系暫堵封竄調剖實驗研究

張淑穎

摘 要：熱敏（可逆）凝膠METKA體系暫堵調剖技術是改善稠油油藏注蒸汽吞吐開采后期開發效果、提高采收率的新方法。本文通過物理建模進行熱敏（可逆）凝膠METKA體系暫堵調剖技術研究，實驗結果表明，本技術可以改善蒸汽吞吐開發效果，提高稠油采收率，為稠油高效開發提供了有效的措施手段，具有較好的推廣應用價值。

關鍵詞：熱敏（可逆）凝膠;METKA體系;技術研究;提高采收率

前言

遼河油田具有豐富的稠油資源。稠油生產熱采方式是以蒸汽吞吐為主，吞吐采收率比較低，為11%～29%，平均只有18.7%。主要表現為稠油層狀油藏動用狀況比較差。與稀油注水開發相類似，注入蒸汽首先進入的是高滲透層位，在無其它措施條件下，其吞吐效果越來越差。由于地層壓力下降，造成井間汽竄，邊、底水侵入，采水期加長，含水上升較快，使地下80%的稠油成為難采儲量。熱敏（可逆）凝膠METKA體系暫堵調剖技術，能夠控制汽流方向，調整吸汽剖面，是最新的熱采暫堵調剖技術。該技術工藝簡單、無毒害、成本低、耐高溫、可提高熱采驅油效率3.0%-12.0%。該技術目前在國內外稠油熱采調剖暫堵技術上處于領先水平。

1 技術原理

熱敏（可逆）凝膠METKA體系基于纖維素醚、尿素、化學添加劑和水溶解而成。成膠溫度在40℃—250℃可調。低溫時為低粘度流體。高溫時，轉變為膠體。經冷卻又轉變為低粘度流體，稱熱敏（可逆）凝膠。加入電解質或非電解質，可改變成膠的溫度和粘度。

注入蒸汽前將熱敏（可逆）凝膠METKA體系注入到高滲透層。蒸汽注入首先進入高滲透層，從而使層內溫度升高， METKA體系成膠，封堵大孔道，迫使蒸汽進入低滲透層位，調整吸汽剖面，擴大蒸汽的波及范圍，使中低滲透層得以動用。在生產階段，隨著儲層溫度降低，凝膠變為低粘溶液，打開大孔道，成為油、水流動的主要通道，從而達到調剖增產的目的。[1，2]

2 室內實驗研究

模擬遼河油田稠油注熱蒸汽開采，研究滲流特性和METKA體系的驅油能力。通過飽和水模型和對兩個不同滲透性并聯圓柱體中殘留石油的反洗過程，研究METKA體系形成凝膠的效果。根據得到的數據，計算出壓力梯度P， atm/m、過濾速度V、液體的流動性k/？， ？m2/（mPa？s）和水驅油的要素Кd， %。模型滲透性從0.167？m2 到 2.123？m2，并聯的圓柱體的滲透性有3.4～5.4倍的差異。在試驗溫度下從3到12小時充分從凝膠動力學的角度考慮，選擇自動調溫器的時間。

2.1 METKA體系的驅油能力研究

METKA體系含有的尿素，在高溫下會分解出二氧化碳。為了確定在蒸汽周期開采條件下，多少壓力會釋放出二氧化碳。不同重量比的METKA體系和原油放入高壓鍋（容積為150 cm3）內，在一天之內溫度設在150℃，自動調溫后，高壓鍋冷卻到℃，然后用壓力計測量壓力。

試驗結果證明，周期蒸汽開采時，用METKA體系能夠增加油層壓力20～30大氣壓（atm）。

2.2 METKA體系流變性和滲率體系的物理化學研究

METKA體系形成凝膠體的選擇，是根據對凝膠化動力學和流變特性的研究，在現場生產凝膠體。當回壓超過在給定的溫度下的飽和水蒸氣壓力時，膠體是穩定的，溫度達到200℃保持其流變特性不變。在一些試驗中，在60℃條件下的油藏模型，膠體形成以后，滲透液重新排列，我們把溫度逐漸增大到90℃-100 0℃， 150℃和 200℃。在每一個溫度下從水的孔隙體積1到3 開始過濾，直到過濾速度和流動性穩定為止。過濾模式保持不變，一個低滲透巖心過濾大部分水，產生的過濾流不返回重新排列。

METKA體系形成的凝膠是可逆的。當溫度降低時恢復成液體，而溫度再次升高又形成凝膠。允許“打開”和“關閉”縫隙，并依靠溫度的變化調節滲流量。通過水滲流過一個非均質油藏模型研究膠體的可逆性。也許增加溫度會促進滲透流的重新排列，在高滲透的模型中流體流度急劇下降，而在低滲透巖心中則是“開放”的。溫度降到40℃-20℃時，滲透流再次產生而滲透水重新排列，滲透速度和液體流動性在高滲透模型中恢復，大部分滲透穿過這個模型的現象再一次出現。在甲基纖維素的基礎上利用凝膠這種獨有的特性，在蒸汽吞吐開采時達到增產的目的是可能的，與熱處理的效果是一樣的。

如果降低油藏模型中的溫度， 凝膠會轉換成溶液，用泵打入足夠量的液體，這樣將有可能替換掉油藏模型中一部分凝膠體系。在這種狀態下，油藏模型的特性將完全恢復。以后再次注入凝膠體系，接著升高溫度，滲透流的重新排列將再次發生。

當用METKA體系形成的凝膠調節非均質油藏模型中的滲透流時，記錄下進入低滲透柱體中的主要用量，在一些情況下會引起滲透流重新排列，降低經過高滲透性縫隙滲透流的流速，增加通過低滲透性縫隙滲透流的流速和保持非均質油藏模型中液體流動性不變，還伴隨著來自高和低滲透地區的驅油，結果是增加了水替代油這個因素。

膠體系統的形成證明了非均質油藏模型的高效性，其縫隙滲透性相差3.4～5.4倍，因此推薦調節油藏液體滲流量，以便降低產水量而增加高非均質油藏蒸汽熱采和蒸汽吞吐的一致性。

因而對流變性和滲率體系的物理化學研究，正如對METKA體系凝膠體的驅油能力的研究一樣，證明了調節滲透流的功效，以及增加稠油蒸汽開采一致性的功效。對蒸汽吞吐油藏，在稠油儲層的堵水和封堵汽竄方面用METKA體系是可行的。

3 研究結論

1）物理模擬研究表明，熱敏可逆凝膠METKA體系在多孔介質中成膠后具有良好的可逆性及良好的封堵性，稠油井在注蒸汽開發過程中，注入熱可逆凝膠METKA體系溶液段塞，可以改善吞吐效果，提高稠油采收率，技術上可行。

2）現場應用效果表明，，熱敏可逆凝膠METKA體系獨有的高溫成膠特性，起到了封堵高滲層，調控了滲流，阻止氣竄和消除氣錐的作用，提高了注蒸汽開采效率。

3）熱敏可逆凝膠METKA體系應用于薄互層狀油藏、層間矛盾突出、油層動用不均、井間干擾嚴重的汽竄井封竄效果顯著。

4）熱敏可逆凝膠METKA體系處理油層工藝技術簡單，易操作，無毒害，無污染。其前景廣闊，有利于推廣應用。

參考文獻：

[1]佟曼麗編.高分子化學[M].西南石油學院.1984

[2]萬仁溥.采油工程手冊[M].北京.石油工業出版社.2000

（中油遼河油田公司錦州采油廠? 遼寧 凌海? 121209）