岩心表面润湿性对化学选堵剂油水封堵能力的影响分析

摘要 所谓岩心，就是指地质勘探工作者为了工作的需要，采用环形的岩心钻头以及其他的取心工具，把圆柱形的岩石样品从孔中取出来。本文将从以选用阳离子聚丙烯酰胺类选堵剂，展开具体的模拟实验，重点探究在其他条件不变的情况下，岩心表面不同的润湿性对化学选堵剂封堵油水能力的影响。

关键词 岩心；表面润湿性；化学选堵剂；油水封堵能力

近年来，我国在石油开采方面取得了巨大的成就，然而在成就的背后，也出现了一些不容忽视的问题，以采油的同时出现大量水为例。我国的第一大油田—大庆油田，其每升油的平均含水量约为89.5%，这就意味着每100升油当中有89.5升水，这也是我国为什么产油量低的原因所在，后期处理的成本又相对较高，因此，如何在源头上解决这一问题，应该引起我们的足够重视，在保证油田稳产的前提下，进一步实现增产的目标。目前所采用的控水方法主要有两种：第一种，采用物理方法。众所周知，油和水是不相融的，此外，油的密度比水小，因此会漂浮在油的上方。如果在水层和油层之间出现了明显的分层现象，此时，我们可以选择水泥、树脂和有机凝胶等在分层处设置一个非渗透性的屏障，从而把油和水有效的分割开来；第二种，采用化学方法。当油层和水层位于同一层面，依靠单纯的物理方法无法将二者分开的时候，我们可以选择使用化学选堵剂对油水进行封堵，从而有效的达到油水分离的作用。

1 实验内容

1.1 原材料和实验仪器的准备

原材料：油基凝胶：由羟基硬脂酸和原油共同组成；水基凝胶：即化学选堵剂，由酚醛树脂交联剂和阳离子聚丙烯酰胺以及木质素磺酸盐合成。

仪器设备：旋转粘度计；可调电动搅拌机；岩心流动实验装置；电子控温水浴锅以及填砂模型管等。

1.2 填砂模型管的制作方法

填砂管要求直径25mm，长度400mm，填充物为石英砂，直径大约在30μm～40μm。1）首先要把石英砂放在乙醇溶液中浸泡大约24个小时，接着在温度为105℃的条件下烘干，然后用浓度为10%的盐酸冲洗10min，再用蒸馏水冲洗，最后仍然在温度为105℃的条件下将其烘干；2）经过硅油处理后的成分为10%的石英砂，表面形成了一层轻微的亲油薄膜；3）经过硅油处理后的成分为30%的石英砂，表面形成了一层适中的亲油薄膜；4）经过硅油处理过的成分为70%的石英砂，表面则是形成了较高亲油性质的薄膜；5）将经过处理的石英砂作为油润湿体系；6）将聚四氟乙烯干粉作为填充物，以此充当有润湿特征体系。

1.3 如何测定突破压力、堵塞率以及残余阻力系数

残余阻力系数测定方法：1）我们选择饱和岩心用来实验；2）在氯化钾溶液中以每分钟0.5mL的速度倒入饱和岩心，直到岩心的出口端不再出油为止，保证注入压力不变，测出岩心封堵之前油相的渗透率；3）在相同状态下，测出岩心封堵之前油相渗透率；4）倒入化学选堵剂，控制温度在40℃，让其充分养护48小时，直到它变成胶为止；5）然后，再将浓度为2%的氯化钾溶液以每分钟0.1mL的速度注入，调整压力，使其从零开始，以一定的速度持续升压至出口端滴下第一滴液体为止，此时，记下进口端压力表的示数，这就是化学选堵剂的突破压力，然后接着用浓度为2%的氯化钾溶液注入，直到示数显示基本稳定；6）紧接着向里面倒入油，记下油和水的残余阻力系数以及选堵剂的堵塞率。

2 实验结果以及实验分析

2.1 岩心表面润湿性对化学选堵剂封堵能力的影响

通过比较上述不同的填砂管可知，填砂管表面越湿润，化学选堵剂对水的封堵能力就越强。我们把A和F对比之后不难发现，仅仅凭借吸附作用就可以达到23.5%的岩心堵塞率。由此可见，从A到E的水渗透率之所以降低，都是吸附和滞留的共同作用所引起的，其中凝胶滞留是主要原因，但是增加吸附量对封堵水更加有利，同时也大大提高了化学封堵剂的冲刷的特点。

2.2 如何测定残余阻力系数

我们选用了水润湿性体系的A填砂管，选用的水基凝胶是由羟基硬脂酸和原油共同组成的油基凝胶和化学选堵剂所组成的，经过试验，我们测定出了残余阻力系数。我们选用的油基凝胶在经过油驱后的系数大于水驱后的系数。然而，经过水基凝胶处理后的结果却大相径庭，水基凝胶使得油相渗透率的降低要比水相渗透率的降低少。这是因为在多孔的介质中存在着油水通道的分离，油层经过水淹之后，大多的水道通过水通道流入生产井内，而油就只能被留在孔隙里面，这时，我们可以通过调整水相的系数和流动时的阻力，来促使油流动，以此实现选择性的堵水。

2.3 化学选堵剂的封堵性能的测定

我们以前面一系列的实验为基础，采用纯天然的岩心，其中保留一部分不做任何处理；另一部分对其表面进行抽提，让它形成水润湿的表面。而后，我们在进行突破压力和化学选堵剂的封堵能力测试时，要选用不同渗透率的岩心进行。通过分析实验数据，我们可以知道，经过表面润湿性处理的岩心，其堵塞率和突破压力都有了一定程度的提升，因为岩心表面的亲油性趋向于亲水性了，所以堵塞率的上升是必然的。所以，岩心表面润湿性对化学选堵剂的封堵能力有相当大的影响。从实验数据中，我们不难看出，对于水润湿指数为1的水润湿表面的岩心，化学选堵剂表现出了较强的选择性。

3 实验结论

1）岩心表面越润湿，化学选堵剂的堵水能力就越强，其中，亲水的表面和亲油的表面，化学选堵剂所表现出来的堵水率不同；2）在选用油基凝胶的情况下，具有水润湿特性体系的填砂管经过水驱之后的残余阻力系数小于油驱之后的残余阻力系数；在选用水基凝胶的情况下，经过油驱之后的残余阻力系数小于水驱之后的系数；3）对于水润湿指数为1的水润湿表面的岩心，化学选堵剂表现出了较强的选择性。

4 结论

在探究岩心表面润湿性与化学选堵剂对油水封堵能力的过程中，我们选用了具体的实验，把实验结果作为证据，以此达到了探究的最终目标，得出了正确的结论。这就在一定程度上说明了实事求是的重要意义，通过对该问题的探究，不但使我们受益匪浅，而且也为我们的生产生活提供了便利。

参考文献

[1]刘庆旺，范振中，王德金.弱凝胶调驱技术，2003(118-147).

[2]刘一江，王香增.化学调剖堵水技术，1999：1-6.

[3]陈立滇，程杰成.油田化学新进展，1999：173-197.