興古潛山油井無機凝膠堵水劑的研發(fā)

王燕(遼河油田公司興隆臺采油廠工藝研究所 遼寧 盤錦 124010)

興隆臺潛山區(qū)域構(gòu)造上位于遼河坳陷西部凹陷中南部，北接陳家洼陷，南接清水洼陷，西鄰盤山洼陷，東為冷家深陷帶，整體為被三個生油洼陷所包圍的基巖潛山，呈典型的“洼中之隆”形態(tài)，為新生古儲型潛山油藏 。

潛山油藏裂縫發(fā)育，儲集空間類型以構(gòu)造裂縫為主，且多為中高角度縫，平均縫寬10-100微米，宏觀構(gòu)造裂縫以北東向展布，平均裂縫密度為40條/米；

經(jīng)過5年開發(fā)，目前已有15口油井見水，見水井綜合含水達33.1%。在油藏Ⅲ段見水井逐漸增多表明油藏底水已相對活躍，隨著潛山油藏壓力逐漸下降將會加大底水上竄，造成油井含水上升加劇。

一、研究思路

針對潛山油藏具有雙重孔隙介質(zhì)、裂縫發(fā)育、油藏溫度高的特性，高溫堵劑研究重點在堵劑的高溫穩(wěn)定性及油流通道的保護。

1.油流通道的保護

堵水過程中必須在封堵高含水裂縫（水流通道）的同時，盡可能降低堵劑對低含水裂縫的封堵或干擾，在成功封堵高含水裂縫后，通過底水轉(zhuǎn)向、井底流壓增大，發(fā)揮低含水裂縫等部位的潛力，保證堵水后的生產(chǎn)能力等問題。

2.堵劑的高溫穩(wěn)定性

能持續(xù)封堵高含水裂縫（或降低水相滲透率），由于潛山油藏埋藏深，溫度高（160℃)，因此封堵材料的高溫熱穩(wěn)定性是實現(xiàn)有效封堵及措施有效期的保證。同時需滿足注入、安全等工藝要求。

二、室內(nèi)研究與實驗

通過對出水井作取樣或井筒撈樣進行水性分析，多數(shù)油井水性分析表明興古潛山油藏水性礦化度在5000-15000mg/l，水性以CaCl2型為主。

1.高溫暫堵材料研究

在160℃下進行靜態(tài)降解性能評價。160℃條件下，有機凝膠顆粒2-3天內(nèi)可實現(xiàn)完全降解，聚酯類纖維材料（30μm）5天內(nèi)未觀察出明顯的水解。受實驗手段限制，未對泡沫的高溫穩(wěn)定性進行評價。

然后，利用并聯(lián)填砂管進行了泡沫及有機凝膠顆粒作用下分流能力測試（并聯(lián)填砂管極差20-25）；分流能力測試基礎(chǔ)上，測試了低滲透巖心的滲透率恢復(fù)值，滲透率恢復(fù)測試為160℃下放置下放置3d后實驗值。

2.高溫堵劑研究

（1）基于成垢助劑的分散凝膠堵水劑

基于增強劑的硅酸鹽凝膠堵水劑具有高的強度，利用其形成分散的微凝膠顆粒，基于吸附、成垢等作用，增加優(yōu)勢通道流動阻力。

潛山模擬地層水配制不同濃度硅酸鹽溶液，與助劑混合，通過觀察凝膠的狀態(tài)可見，在一定濃度范圍內(nèi)，復(fù)合硅酸鹽與成垢離子可形成分散的凝膠狀態(tài)；一定條件下也可形成整體凝膠。具體凝膠的狀態(tài)取決于硅酸鹽及助劑離子濃度。

通過巖心驅(qū)替試驗測試分散凝膠的封堵能力，由注入及封堵情況可見，堵劑具有良好的注入性能，封堵程度∝涂層段塞數(shù)；其次，對巖心的封堵程度∝滲透率,這有利于選擇性降低部分大開度裂縫的滲透率，保護低滲層，這主要是由其分散凝膠的狀態(tài)所決定的。

（2）基于多功能團交聯(lián)劑的抗溫凝膠堵劑

技術(shù)原理

制備一種多功能團的大分子交聯(lián)劑，使AM在其作用下形成高分子凝膠。這種情況下，一方面交聯(lián)點之間的分子鏈增多，且聚合分子鏈的活動空間增大，另一方面大分子交聯(lián)劑起到了類似混凝土中石子一樣的作用。因此，AM凝膠的熱穩(wěn)定性、韌性等性能有望得以大幅改善。

多功能團交聯(lián)劑的制備

制備方法

制備穩(wěn)定的AM反相微乳液，通過光引發(fā)、聚合得到納米級交聯(lián)微球組成的溶液。以N-羥甲基丙烯酰胺為化學(xué)改性劑，在交聯(lián)微球結(jié)構(gòu)上引入C=C雙鍵等活性功能基團。產(chǎn)物利用無水乙醇沉淀、丙酮洗滌、真空干燥5h后得白色或淺黃色粉末，即為多功能團交聯(lián)劑。

試驗結(jié)果及分析

所制備的多功能交聯(lián)劑粒徑小于40μm的粉末比例為73%。產(chǎn)物紅外譜圖顯示，在波數(shù)為1630.1 cm-1處的一個很強的吸收峰，是由于C=C雙鍵伸縮振動引起的；波數(shù)在1686.3 cm-1處為酰胺中的C=O鍵引起的；在3194.7 cm-1處為脂肪族仲胺NH伸縮；其他吸收峰還有：2913.5 cm-1處為烷烴反對稱伸縮；1448.0處為CH 2烷烴變角。因此，可推斷出在微凝膠分子結(jié)構(gòu)中順利引入了具有反應(yīng)性的C=C雙鍵。

地下固化時間控制

多功能團交聯(lián)劑條件下，以丙烯酰胺（AM）、2—丙烯酰胺—2—甲基丙磺酸鹽（AMPS）、乙烯基二甲基硅氧烷為聚合單體，TBPB（苯甲酰）為引發(fā)劑，F(xiàn)S為緩凝劑進行了160℃條件下固化時間的測試。試驗結(jié)果表明，TBPB濃度20 mg/L，阻聚劑濃度10 mg/L條件下，靜態(tài)固化時間可保持在6-6.5小時左右，為礦場工藝安全提供了保證。

固化后利用質(zhì)構(gòu)儀與以N，N-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑制得的產(chǎn)物強度進行了對比，結(jié)果顯示基于多功能交聯(lián)劑的凝膠強度為后者的8.2倍。

可見，多功能交聯(lián)劑有效提高了凝膠的強度，此外，其韌性也大幅度提高。

高溫熱穩(wěn)定性

在160℃、地層模擬水條件下，堵劑在高溫密封罐中放置，定期測試堵劑強度表征其熱穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定測試結(jié)果表明，160℃下，材料發(fā)生熱降解，這與材料本身固有的特性有關(guān)，但7個月后堵劑強度為8.7kpa，仍具有良好的強度，滿足工藝需要。

結(jié)論及建議

增強劑的硅酸鹽凝膠堵水劑提高了其強度，基于成垢助劑的硅酸鹽凝膠堵水劑降低了其風險，滿足高溫裂縫油藏封堵工藝要求，高溫裂縫油藏堵水段塞組合方式，為下一步的礦場應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。但如下3個方面的工作仍有待加強。

(1)進一步探索高溫有機凝膠堵劑的特性；

(2)基于興古潛山復(fù)雜裂縫儲層模型，進一步細化對復(fù)雜裂縫中堵劑封堵行為的認識；

(3)研究出適合于高壓、超深地層的堵劑注入工藝，進一步優(yōu)化潛山裂縫油藏堵水工藝參數(shù)，耐溫、抗壓能力堵水工藝管柱的研制。

[1]張紹槐，羅亞平，等.保護儲集層技術(shù).北京：石油工業(yè)出版社，1993.

[2]楊世儒等主編.堵漏技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003，(3)：158-162.

[3]嚴瑞瑄編.水性高分子.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998，(6)：71-77.