聚合物微球復(fù)合堵水技術(shù)

張紅梅(中油遼河油田金馬油田開發(fā)公司,遼寧 盤錦 124010)

前言

海外河油田為注水開發(fā)稠油油田，水驅(qū)石油地質(zhì)儲(chǔ)量3766×104t。1990年采用注水方式投入開發(fā)，儲(chǔ)層非均質(zhì)性嚴(yán)重，原油粘度差別較大，平均原油粘度110-2200mPa.s。注水開發(fā)驅(qū)油效率低，僅為43.8%，無效產(chǎn)水增加。同時(shí)，經(jīng)過長期的強(qiáng)注強(qiáng)采，油藏非均質(zhì)性嚴(yán)重，形成高滲透帶或大孔道，造成注入水沿著這些大孔道流動(dòng)，因此注入水的波及系數(shù)較低，大部分采油井進(jìn)入高含水生產(chǎn)階段。

1.聚合物微球復(fù)合堵水技術(shù)

聚合物微球復(fù)合堵水技術(shù)我們是采用聚合物溶液插層方法制備聚合物微球復(fù)合材料。首先將單體或聚合物插入有機(jī)化處理的層狀硅酸鹽片層間，破壞硅酸鹽的片層結(jié)構(gòu)，使其剝離成厚為1nm、長×寬為100×100nm2的基本單元，并均勻分散在聚合物基體中。

1.1 堵劑配方

聚丙烯酰胺常用的交聯(lián)劑有酚醛樹脂和有機(jī)鉻兩種，因此采用兩種交聯(lián)劑與聚合物微球復(fù)合材料交聯(lián)，形成復(fù)合堵劑配方。

配兩組相同的聚合物微球復(fù)合材料溶液，分別加入有機(jī)鉻、酚醛樹脂交聯(lián)劑，在65℃下觀察成膠情況。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，兩種交聯(lián)劑成膠時(shí)間均為2.0-3.5h，但有機(jī)鉻體系凍膠強(qiáng)度明顯高于酚醛樹脂成膠體系，因此優(yōu)選有機(jī)鉻作為交聯(lián)劑。

1.2 性能評(píng)價(jià)

（1）微球復(fù)合堵劑的突破壓力梯度

考察不同濃度的聚合物微球復(fù)合堵劑有機(jī)鉻和酚醛樹脂體系的突破壓力梯度，發(fā)現(xiàn)對(duì)于滲透率介于9.0μm2的填砂管，聚合物微球復(fù)合堵劑鉻體系突破壓力梯度介于0.93-2.40MPa/m，高于復(fù)合堵劑酚醛樹脂體系突破壓力梯度0.81-1.22MPa/m。

（2）微球復(fù)合堵劑的封堵率

考察聚合物微球復(fù)合堵劑對(duì)不同滲透率巖心的封堵情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)體系的封堵率均大于97%。

表1 聚合物微球復(fù)合堵劑體系的封堵率

2.封堵機(jī)理

聚合物微球復(fù)合材料將聚合物單體先嵌入無機(jī)材料的片層中，與交聯(lián)劑混合均勻注入油藏以后，在地層溫度、壓力等條件下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，產(chǎn)生一種強(qiáng)度較大的納米級(jí)復(fù)合堵劑，將無機(jī)物的剛性、尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性與聚合物的韌性、可加工性及耐腐蝕性完美地結(jié)合起來，形成典型的輕質(zhì)高強(qiáng)材料。聚合物微球復(fù)合堵劑可以容易的進(jìn)入油層深部，堵塞大孔道或高滲透層，改善產(chǎn)液剖面。

3.堵水工藝

為了達(dá)到好的封堵效果與較長的有效期，采用深部封堵技術(shù)，封堵半徑為15m，將處理半徑分為遠(yuǎn)井段（8-15m）+近井段（3-8m）+滲濾面段（0.5-3m），相應(yīng)采取弱聚合物微球復(fù)合堵劑+中等強(qiáng)度聚合物微球復(fù)合堵劑+高強(qiáng)度聚合物微球復(fù)合堵劑。

4.現(xiàn)場試驗(yàn)

依據(jù)研究成果，首次在遼河海外河油田現(xiàn)場試驗(yàn)5井次，措施成功率100%，5口井措施前日產(chǎn)油3.7t，日產(chǎn)水84m3,含水95.8%，措施后平均日產(chǎn)油5.6t，日產(chǎn)水100.9m3,含水95.2%，累計(jì)增油912t，降水8188m3。

5.效果評(píng)價(jià)

措施后5口井動(dòng)液面平均下降252m，說明大的出水孔道得到有效封堵。措施后平均日增油1.3t，平均含水下降0.6%，累計(jì)增油912t，降水8188m3。原油按照2220.0元/噸、污水處理費(fèi)按10元/方計(jì)算，經(jīng)濟(jì)效益如下：

5.1 產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)效益=增油量×噸油價(jià)格+降水量×每方污水處理費(fèi)=210.65萬元；

5.2 總投入=措施投入=60.75萬元；

5.3 凈現(xiàn)值=(產(chǎn)出效益-總投入)×(1-30%)=104.93萬元

5.4 投入產(chǎn)出比=總投入/產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)效益=1:3.47。

6.結(jié)語

通過對(duì)聚合物微球復(fù)合堵劑的制備、配方篩選、性能評(píng)價(jià)、封堵機(jī)理等系列研究，得到如下結(jié)論：

6.1 建立了聚合物微球復(fù)合材料的溶液制備方法并申報(bào)專利，溶液制備合成的聚合物微球復(fù)合堵水劑具有強(qiáng)度高、流變性好的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)深部堵水的目的，也可以應(yīng)用于深部調(diào)剖。

6.2 研發(fā)出性能優(yōu)良的新型聚合物微球復(fù)合堵劑，聚合物微球復(fù)合堵劑的耐溫、耐鹽、耐沖刷性能優(yōu)于常規(guī)聚合物凍膠堵劑，聚合物微球復(fù)合堵劑成膠后強(qiáng)度是普通聚合物堵劑的1.5倍以上。聚合物微球復(fù)合堵劑封堵率>97%，對(duì)比常規(guī)堵劑可提高4-8%。

6.3 聚合物微球復(fù)合堵劑對(duì)目的層具有良好的注入選擇性，復(fù)合堵劑優(yōu)先進(jìn)入大孔道或高滲透層段。

6.4 首次在遼河油田開展聚合物微球復(fù)合堵水現(xiàn)場試驗(yàn)并取得成功，為稠油注水油田高含水井的有效治理提供了新的途徑。

[1]竇讓林.大孔道識(shí)別方法及聚合物微球調(diào)驅(qū)在文中油田的應(yīng)用[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011，26（4）：50-52..

[2]謝水祥，蔣官澄，陳勉.有機(jī)硅吸水膨脹型選擇性堵水劑的合成與性能評(píng)價(jià)[J].石油鉆探技術(shù)，2012，40（1）：92-97[3].

[3]袁士義等編著.裂縫性油藏開發(fā)技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2004，221-227.