胶态分散凝胶深部调驱驱油技术研究与应用

【摘要】处于注水开发后期的油田由于油层渗透性的差异，注入水在注入过程中进入油层相对高渗透层，造成油井水窜，为提高注水开发效果应采取有效的调剖堵水措施。普通调剖措施对处于注水多年的高渗透率油藏调剖堵水效果不理想，主要体现为“注入量小、有效期短、增产低”。我们多年来一直进行聚丙烯酰胺/柠檬酸铝胶态分散凝胶深部调驱堵水技术的室内研究，主要做了胶态分散凝胶与高升油田污水配伍性试验，并应用于现场试验，得到了很好的增油目的。

【关键词】胶态分散凝胶 深部调剖 注水区块 降水增油 提高原油采收率

1 前言

胶态凝胶调驱体系先期应用在国外的一项驱油技术，它适用性较强，抗温度及流动性均较高，能提高水井的波及体积和驱油效果。上世纪九十年代国内对聚丙烯酰胺的凝胶体系进行了深入探讨与研究，发现部分水解聚丙烯酰胺溶液与柠檬酸铝的胶态凝胶溶液对提高油井的原油采收率起到较大作用。

2 高246块地质概况

高246块位于高二、三区南部，开发的目的层为下第三系沙河街组莲花油层，油层埋深1430m-1690m，油层平均有效厚度57.74mt。于1977年投入开发，1998年7月扩大常温注水规模，目前注水区域总井60口。目前区块综合含水以达61.6%，进入中高含水期：

（1）储层成熟度低，成岩性差，泥质胶结疏松，蒸汽波及范围内油层渗流阻力较小，极易发生窜流。

（2）原油性质为稠油，地下油水粘度比高达200，水线推进速度快，达到8.33-26m/d。

（3）注水开发后，长期注入水对油层的冲刷，油藏孔隙结构和物理参数发生很大变化，大大降低了水驱油的效率。

（4）采用常规化学调剖，有效期短，增产效果差。

3 胶态分散凝胶深部调驱技术驱油机理

胶态分散凝胶的优点是粘度低、流动性好、稳定性强，在现场注入的过程中大部分分散凝胶首先进入渗透率相对较高的地层，而少量进入相对含油的低渗透地层。胶态分散凝胶在大渗透孔道的流动中，交联聚合物线团会发生滞留、积堆、表面吸附，使交联后的聚合物线团首先停留在大孔道的吼喉部，流动阻力逐步增加，将原油从低渗透带中驱出。

4 污水配制胶态分散凝胶研究

在了解高升油田对凝胶体系的影响因素前提下，研究污水配制分散凝胶体系，使研究的胶态分散凝胶配方完全符合高升油田污水区块的注水现状，从而提高注水效果。

4.1 水质影响

分散凝胶中聚合物线团与水矿化度的强弱相关，它是可溶联聚合物在水中的分散体。由于凝胶溶液中的电解质占的比例不同，离子强度也不同，聚合物线团大小会将会变化。所以水质的矿化度对分散凝胶的岩心封堵效果会有影响。按聚丙烯酰胺和铝（AlCit）的质量比20比1，用离子水配制一定浓度的胶态分散凝胶溶液，充分混合后在恒温水浴中40℃中反应12 小时，用于室内的岩心封堵试验。实验温度为60℃。然后测定阻力系数到达5时再注入胶态凝胶的所占比例为封堵分散凝胶体积。

表明在高矿化度下，随着参与形成线团的聚合物分子的数量加大使聚合物线团由小增大，或聚合物线团的平均间距变小，线团之间交联的几率随之增加，形成交联体系的速率也随之加大。

可以看出，水质的矿化度、岩心有效渗透率及聚合物溶液的浓度与在其它条件一定的状况下，是相关联的。在使用油田污水时，分散凝胶体系的配方主要决定于水质和试验油井及区块的地层渗透率情况。

4.2 水中离子影响

在油田污水中较常见的钙离子、镁离子，以及铁二价离子、碳酸氢根离子、硫酸根离子等。实验如下结论：

（1）在2000毫克/千克之下的实验状态下钙离子、镁离子能有效提高体系对油层岩心封堵外，无任何其他影响。

（2）三价铁离子对胶态分散凝胶的性能影响较大；三价铁离子浓度较高时，不能形成有效的胶态分散凝胶。

（3）交联体系中添加HCO3-离子100 mg/ kg时，不能封堵岩心。

从实验结果看出，污水中的某些常见离子对HPAM / AlCit浓度应该控制有效范围内，对凝胶的影响比较小。

4.3 油田水处理药剂对其影响

油田在污水中加入各种添加剂，主要有破乳剂，絮凝剂，缓蚀阻垢剂、杀菌剂等。实验考察表明，几乎所有这些有机添加剂没有加强胶态分散凝胶封堵能力的，只是降低胶态分散凝胶封堵能力的程度有所不同。水处理化学剂多数不利胶态分散凝胶体系的封堵能力，要注意水处理化学剂的选择。

4.4 现场参数确定

4.4.1注入浓度

室内试验筛选了不同交联比例HPAM / AlCit体系的微孔滤膜滤过时间变化，以得到其体系配方。当聚合物浓度为200-300mg/ kg，聚合物与铝离子比为5：1-10：1时，能配制相对较稳定的凝胶体系。

4.4.2注入参数

具有堵塞和驱油效果的聚合物溶液的浓度应在200-300mg/l范围内，形成胶态凝胶的临界浓度为280mg/l。聚合物浓度将采用200-250mg/l。又根据高246块的地质状况及水井生产情况所进行数值模拟表明，当交联聚合物溶液注入0.1PV时效果相对较差，当注入0.015PV时封堵岩心渗透率效果相对较好。

4.4.3方式选择

为了使聚合物溶液混合均匀，增加其流动性，减少流动阻力，柠檬酸铝母液在注入水的泵出口与注入水相混合，聚丙烯酰胺母液也在注水前加一静态混合器与注入的水混合。

5 现场试验情况

于2012年开始在高246块5个井组进行现场试验，试验井组产油上升，含水下降。油层纵向上吸水得到改善。通过高2-4-72侧井组措前与措后吸水剖面现场录取的数据来看：吸水厚度由4.8m增加到15m；高渗透部位吸水比例100%下降到56.31%，油层相对低渗透吸水层得到提高。增产效果明显，截止2009年11月，五井组累计增油达15954.8吨，增油效果十分明显。

6 结论

（1）胶态分散凝胶深部调驱技术能有效提高高246块水井的注水效果，驱油增强，增加了水井的注水波及体积。

（2）该技术对油层经多年冲刷形成的高渗层具有较好的封效果，研制的配方对高升油田注水区块246块适用性较强。

参考文献

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[2] 田根林，等，交联聚合物驱油机理研究，油气采收率技术.1997（2）：8-11

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