石油与天然气化工  2019, Vol. 48 Issue (3): 78-80
插层凝胶颗粒调驱剂的性能评价与现场试验
谭良柏 , 昌伦杰 , 沈建新 , 刘毅石 , 杨之照 , 刘传家     
中国石油塔里木油田公司开发事业部
收稿日期：2018-11-09
基金项目：中国石油天然气股份有限公司重大科技专项“塔里木油田勘探开发关键技术研究与应用”——“碎屑岩油田稳产技术”(2014E-2107)
作者简介：谭良柏(1986-)，工程师，2013年毕业于长江大学油气田开发工程专业，硕士研究生学历。现就职于中国石油塔里木油田公司开发事业部，从事采油化学技术管理工作。E-mail：thx2010@163.com.
摘要：针对常规调驱剂在哈得油田高温高矿化度油藏调驱效果差的问题，通过吸水膨胀实验、柔韧性实验、岩心驱替实验和现场先导试验对插层凝胶颗粒调驱剂进行了性能评价与现场应用。性能评价结果表明：该插层凝胶颗粒可均匀分散在溶液中，与地层水的配伍性良好；在哈得油田地层水条件下，颗粒吸水膨胀倍数达5倍以上，韧性系数达0.9以上，具有较好的耐温抗盐和吸水膨胀性能；向不同渗透率岩心注入插层凝胶颗粒，封堵率都达到90%以上。采用插层凝胶颗粒在哈得油田东河砂岩油组进行了深部调剖先导现场试验，截至2018年10月底，已累计增油1.7×104 t，取得了较好的开发效果。
关键词：高温高矿化度油藏    插层凝胶颗粒    深部调驱    现场试验    
Evaluation and field application of intercalative gel particles as deep profile control agent
Tan Liangbo , Chang Lunjie , Shen Jianxin , Liu Yishi , Yang Zhizhao , Liu Chuanjia     
Development Department of PetroChina Tarim Oilfield Company, Korla, Xinjiang, China
Abstract: Aiming at the problem of the conventional profile control agent which has poor effect in high temperature and high salinity reservoir of Hade oilfield, the performance evaluation and application of the intercalative gel particles control agent were taken through water swelling test, flexibility test, core flowing gradiometer test and field test. The results indicated that the intercalative gel particles can be uniformly dispersed in the solution, which has good cooperation with the formation water. The water-absorption expansion multiple of the particles is more than 5 times, and toughness factor can be more than 0.9 in formation water of Hade oilfield, Therefore the intercalative gel particles has better resistance to high temperature and high salinity. In the process of injecting the intercalative gel particles into cores with different permeability, the blocking rate of each group can reach more than 90%.The intercalative gel particles deep profile control agent was applied in Ha 4 block of Hade oilfield, which has obtained an accumulative oil increment by 17 000 t until the end of October 2018, and had good development effects.
Key words: high temperature and high salinity reservoir    intercalative gel particle    deep profile control    field test    

调剖堵水技术一直是油田改善注水开发效果、实现油藏稳产的有效手段[1-3]。颗粒类调剖剂具有较好的吸水膨胀性能，但多数抗高温高盐性能差[4-5]。插层凝胶颗粒调剖剂是近年来发展起来的一种新型调驱剂。目前，插层凝胶颗粒在高温高盐油田已经得以运用。其在哈得油田东河砂岩油藏中的应用已取得很好的控水增油效果。该凝胶颗粒采用AM、AMPS、黏土插层方法合成，是一种有机/无机复合吸水材料，经剪碎、干燥制成，具有较强的抗高温高盐的性能[6-8]。该颗粒在进入地层后，逐步发生变形，体积膨胀后封堵高渗透层，迫使后续注入水转向中低渗透层，从而有效改善水驱波及系数，提高油田采收率[9]。

1 实验药品及仪器
1.1 实验药品

哈得油田地层水(矿化度23.5×104 mg/L，ρ(Ca2+)14 550 mg/L，ρ(Mg2+)1620 mg/L)、插层凝胶颗粒调驱剂(西南石油大学研制)。

1.2 实验仪器

电热恒温鼓风干燥箱(天津泰斯特仪器设备有限公司)、精密电子天平(上海精密仪器仪表有限公司)、DV-Ⅲ ULTRA型旋转黏度计(美国Brookfield公司)、压力传感器(江苏海安华达石油仪器厂)、多功能岩心驱替装置(成都岩心科技有限公司)等。

2 插层凝胶颗粒调驱机理

插层凝胶颗粒具有吸水性强、柔韧性好、抗高温高盐的优点，其提高水驱采收率机理，主要分为以下两方面：①凝胶颗粒进入高渗透区域后，吸水膨胀，滞留堵塞孔隙，封堵优势通道大孔道，迫使后续水驱进入低渗透层，提高波及体积；②通过吸水膨胀增加排驱体积，还可把孔隙中的油携带出、把孔喉中的油挤出，使水驱后的油膜或油滴汇集形成油带，从而提高驱油效率。

3 评价方法
3.1 插层凝胶颗粒与地层水配伍性评价

用哈得油田地层水配制质量浓度为5000 mg/L、粒径为1~3 mm的插层凝胶颗粒悬浮液，在20 ℃下放置1 h、3 h、5h和10 h后, 观察溶液配伍情况(见表 1)。由表 1可知，凝胶颗粒溶液初期膨胀倍数小，溶液体系分散均匀、颗粒悬浮良好，说明颗粒与地层水配伍性良好，有良好的注入性。

表 1    插层凝胶颗粒的配伍性 Table 1    Compatibility of intercalative gel particles

3.2 耐温抗盐性能评价

用哈得油田地层水配制插层凝胶颗粒质量浓度为5000 mg/L、粒径为1~3 mm的溶液，放入120 ℃烘箱内，在不同的时间观察调驱剂颗粒的膨胀情况，并测其膨胀倍数(见图 1)。由图 1可看出，凝胶颗粒的膨胀能力在5天之内呈明显上升趋势，最大膨胀倍数达7.2倍，调驱剂在老化30天后，膨胀倍数依然高于5倍。由实验结果可以得出，插层凝胶颗粒的膨胀倍数在高温高盐条件下呈先增加后降低的过程，最终随时间的增加趋于稳定。通常情况下，高温和高矿化都会影响凝胶的膨胀性能。一般凝胶颗粒的膨胀倍数随着矿化度的增加而降低，随着温度的升高而增大。由此可见，初始时间高温条件发挥主要作用，插层凝胶颗粒膨胀倍数增大比较明显。随时间增加，高盐条件发挥主要作用，颗粒膨胀倍数随时间增加而降低，最终颗粒的膨胀倍数趋于稳定值。说明温度和矿化度对颗粒膨胀性能影响不大，其抗温抗盐性能良好。

图 1     插层凝胶颗粒的耐温抗盐性 Figure 1     Temperature and salt resistance of intercalative gel particles

3.3 柔韧性评价

为了评价插层凝胶颗粒在不同矿化度下(哈得油田地层水稀释而成)的柔韧性及抗压强度，配注已完全膨胀的粒径1~3 mm的凝胶颗粒，在相同注入流量(1.0 mL/min)下两次通过0.42 mm的筛管，在泵的作用下，推动颗粒移动并通过筛网，记录两次通过的最大压力p1、p2，韧性系数即为p1与p2的比值。由表 2可知，随着矿化度的升高，颗粒膨胀倍率降低，韧性系数增加。因为膨胀倍率越低，凝胶颗粒含水量越少，所以颗粒的韧性系数越大。由此可看出，在哈得油田地层水矿化度下，颗粒韧性系数达到0.9以上，说明其在高温高盐环境下的柔韧性较好[10]。

表 2    插层凝胶颗粒的柔韧性 Table 2    Flexibility of intercalative gel particles

3.4 凝胶颗粒岩心评价实验

用石英砂填制不同渗透率填砂管(40 cm×1.1 cm)，在120 ℃、哈得油田地层水矿化度条件下分别注入质量浓度为5000 mg/L、粒径为1~3 mm的调驱剂溶液，充分溶胀后测定填砂管注凝胶颗粒前后渗透率的变化，并计算封堵率。由表 3可知，随着凝胶颗粒的注入，水相渗透率随之降低，各组封堵率均在90%以上，说明凝胶颗粒具有较好的封堵性能。

表 3    插层凝胶颗粒的封堵性 Table 3    Plugging property of intercalative gel particles

4 现场应用

哈得油田东河砂岩油藏具有高温(120 ℃)、高矿化度(>20×104 mg/L)、中等平均有效渗透率(222×10-3 μm2)的特点。2016年~2017年，在哈得油田哈4井区东河砂岩油组(CⅢ)两口水井进行了插层凝胶颗粒深部调驱现场试验，共注入凝胶颗粒221 t，液量4.06×104 m3。2井组实施后, 井组增产效果明显(见表 4)，调驱井组的平均日产油由104.06 t上升到121.5 t，含水率由83.95%降至74.40%，截至2018年10月底，已累计增油1.7×104 t。

表 4    调驱井组增油量 Table 4    Oil increase of the well group

5 结论

(1) 插层凝胶颗粒具有良好的抗温抗盐性能，适合高温高盐油藏深部调剖。

(2) 插层凝胶颗粒吸水膨胀后不但能封堵高渗透层，而且能通过吸水膨胀增加排驱体积，提高采收率。

(3) 插层凝胶颗粒深部调驱在哈得油田现场实施后，截至2018年10月底，已累计增油1.7×104 t，说明其提高原油采收率是可行的，可进一步推广应用。

参考文献
[1]
张云宝, 薛宝庆, 卢祥国. 渤海油田多轮次凝胶调驱参数优化实验研究——以LD5-2油田A22井为例[J]. 石油与天然气化工, 2015, 44(4): 87-92. DOI:10.3969/j.issn.1007-3426.2015.04.018
[2]
武建明, 石彦, 韩慧玲, 等. 聚合物微球调驱技术在沙南油田的研究与应用[J]. 石油与天然气化工, 2015, 44(6): 82-84. DOI:10.3969/j.issn.1007-3426.2015.06.015
[3]
徐辉, 曹绪龙, 石静, 等. 新型物理交联凝胶体系性能特点及调驱能力研究[J]. 石油与天然气化工, 2018, 47(1): 69-73.
[4]
谭良柏, 罗跃, 杨欢, 等. 聚合物凝胶调剖体系的段塞组合优化及矿场应用[J]. 石油天然气学报, 2012, 34(12): 140-142. DOI:10.3969/j.issn.1000-9752.2012.12.033
[5]
康万利, 徐浩, 杨红斌, 等. 预交联凝胶颗粒膨胀性能的影响因素[J]. 石油与天然气化工, 2014, 43(6): 662-665. DOI:10.3969/j.issn.1007-3426.2014.06.017
[6]
贺广庆, 李长春, 吕茂森, 等. 无机有机复合凝胶颗粒调剖剂的研制及矿场应用[J]. 油田化学, 2006, 23(4): 334-336. DOI:10.3969/j.issn.1000-4092.2006.04.011
[7]
曹荣荣, 朱家杰, 杨海恩, 等. 预交联凝胶颗粒调剖剂的制备及性能研究[J]. 石油天然气学报, 2014, 36(12): 233-235. DOI:10.3969/j.issn.1000-9752.2014.12.059
[8]
EROL O, UNAL H I, SARI B. Synthesis, electrorheology, and creep behaviors of in situ intercalated polyindole/organo-montmorillonite conducting nanocomposite[J]. Polymer Composite, 2010, 31(3): 471-481.
[9]
林伟民, 陈永浩, 曹敏, 等. 深部调剖剂YG聚合物微球性能评价与应用[J]. 油田化学, 2011, 28(3): 327-330.
[10]
蒲万芬, 文彩琳, 刘锐, 等. NPLS颗粒调剖剂的研制与评价[J]. 化学研究与应用, 2015, 27(8): 1134-1138. DOI:10.3969/j.issn.1004-1656.2015.08.007
X