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1QL-X延迟交联深部调剖剂室内试验研究盘锦多信工程技术服务有限公司2014年12月2前言摘要水驱开发的油田，由于油藏纵向和平面上的非均质性、油水粘度的差异以及油水井组成的不平衡，造成注入水沿注入井和生产井问的高渗透层或裂缝突进，从而降低了水的波及体积和水驱效果，造成中、低渗透层动用程度较低或未能动用，生产井过早水淹或含水上升较快，从而影响油田的稳产、高产，降低油田注水效率，增加原油生产成本。为了调整不同层位的吸水效果，防止高渗透层和裂缝条带吸水过多而中、低渗透层达不到注水受效的要求，人们采用了多种方法对注水井吸水剖面进行调整。调剖堵水技术在我国应用广泛，在纵向上，借助调剖剂来封堵高渗透层，或大大提高渗透层的渗透阻力，减小高渗透层的吸水能力，启动低渗透层或增加渗透层的滞留阻力，调整吸水剖面、增加吸水厚度，扩大垂直波及系数；在平面上，高粘度的调剖剂对后续注入水起到分流的作用，使原本高渗透、低流阻方向流动的水改向到低渗透区域，扩大面积波及效率，从而从整体上改善注水开发效果，最终达到提高水驱波及体积，提高水驱油采收率的目的⋯。随着油田开发水平的提高、调剖技术的发展和化学工业的进步，近年来，调剖堵水技术已向油层深部流体改向方向发展，并以逐渐成为提高注水波及体积、改善水驱效果、稳油控水的一项重要技术。我公司针对大庆油田中低温度，大孔道及裂缝油藏的特点及三采的要求考察了QL-X延迟交联深部调剖剂封堵强度、延缓时间、pH值、温度、矿化度、等因素对成胶性能的影响和岩心模拟深部调剖后的封堵及驱油效果，并讨论了驱油机理。依据大庆八厂地质概况，有效渗透率30-140mD、有效孔隙度21%、平均单井砂岩厚度12.1m，有效厚度7.5m，地层温度62℃,优选出盘锦庆联公司PR-PC/QLC-I堵水调剖剂(延迟交联剂).3一、延迟交联深部调剖机理油藏经长期注水开发后，即使对注水井近井地带进行了调剖，注入水仍可发生绕流，进入高渗水窜通道。要进行深度挖潜，必须应用深部处理技术，这就要求调剖剂有足够的延迟交联时间，以确保调剖剂达到足够远的地方再形成凝胶。如注入的调剖剂在高渗透层中较远的位置形成凝胶处理带，可以有效地防止注入水过早绕流，并迫使注入水重新形成新的旁通孔道，使水流转向进入低渗透层，波及原来未波及的区域进一步挖掘纵向和平面未波及区的剩余油潜力，从而起到注水井调剖和聚合物驱的双重技术效果，最终达到提高注人水的波及系数和注水采收的目的。二、QL-X延迟交联深部调剖剂的研制针对温藏温度≤80℃中低高渗透油藏油井综合含水上升较快，产量下降迅速的问题，研制了一种QL-X深部调剖剂体系。室内研究结果表明，QL-X延迟交联深部调剖剂具有很好的成胶性能，抗温能力强，能满足不同温度中低高渗透油藏调剖的需要。1.实验仪器及药品实验仪器：电子天平、布氏粘度仪、恒温水浴、量筒、广口瓶等。实验药品：聚合物：阴离子聚合物，分子量≥2300，水解度，30%北京恒聚；复合离子聚合物，分子量≥1600，水解度，32%生产厂家北京恒聚；北京恒聚；阴离子聚合物，分子量≥1200，水解度，28%生产厂家北京恒聚；阴离子聚合物，分子量≥800，水解度，15%生产厂家北京恒聚；交联剂：JL—l（有机铝：无色液体，含量55%），盘锦市庆联公司JL—2（羧酸铬：墨绿色液体，含量52%），盘锦市庆联公司JL—3（有机锆：无色液体，含量50%），盘锦市庆联公司4JL—4（有机密胺树脂：乳白色液体，含量45%），盘锦市庆联公司JL—5（红色液体，含量42%），盘锦市庆联公司JL—6（酚醛树脂：淡红色液体，含量42%），盘锦市庆联公司；调节剂(白色粉末，含量98%)，盘锦市庆联公司；增强剂（白色结晶体，含量99%），盘锦市庆联公司压裂砂，辽河油田；试验用水：八厂现场清水。2、聚合物的筛选2.1、筛选聚合物的目的通过研究不同分子量、不同水解度的聚合物筛选出综合性能指标（溶解性、基液粘度，耐盐性、抗温性、耐碱性等）优异的聚合物，使其与JL—5交联剂在一定温度下成为胶体。该胶体各项指标能（延缓成胶、强度大、耐盐性、抗温性、耐碱性、剪切性等）够达到大孔道裂缝性油藏深部调剖的要求。2.2、聚合物性能评价按0.1%配制几种几种不同厂家、不同分子量、不同水解度的聚合物，熟化好后对其性能进行测试，见下表。表2不同种类聚合物性能测试表聚合物总类基液粘度：mPa.s熟化时间：分耐盐：mg/L抗温：℃耐碱：pH稳定性M≥800H=15144453000≤50≤9较好，有少量水脱出M≥1200H=28108456500≤70≤10好M≥1600H=201204512000≤80≤10好M≥2300H=30726012000≤80≤10好通过该表可以看出M≥1600～2300，H=20～30范围内三种聚合物性能优异，但聚合物的分子量越大，则成胶强度越大，成胶时间缩短，同时，交联体系的成胶强度随水解度增加，成胶强度有所下降，成胶时间有所缩短。为了满足延迟交联深部调剖剂的要求，不难看出只有M≥1600，H=20的复合离子聚合物可以满足，此聚合物为高分子聚合物这种聚合物的正电性更易于吸附于水冲涮暴露出的岩石表面，增强了聚合物的抗冲涮能力。这种牢固地吸附于岩石表面的聚合物复合体系和交联剂、延缓剂、5增强剂联合作用，生成延迟交联深部调剖剂。考虑到聚合物的水溶性和成本因素，下面实验中主要选用M≥160O万，H=20％的KYPAS复合离子聚合物。配制聚合物浓度为0．2％，JL一5交联剂的使用浓度为0.35％+调节剂0.05%+增强剂0.05%，温度为60℃，实验结果见表3。表3聚台物种类对成胶性能的影响项目M≥800，H=15M≥1200H=28M≥1600H=20M≥2300H=30基液粘度：mPa.s36426570第1天强度mPa.s28304035第6天强度mPa.s36456065第6.5天强度mPa.s41546885初凝第7天强度mPa.s456478略显初凝120第8天强度mPa.s50初凝70初凝852800第10天强度mPa.s3500600072009500第15天强度mPa.s7200124001550015600第17天强度mPa.s8500125001580015900第20天强度mPa.s8600124001560015700第25天强度mPa.s8600125001580016500第30天强度mPa.s8200125001580016500第40天强度mPa.s8200124001500016800注：表中M为聚合物的分子量．H为水解度。几种聚合物凝胶时间与强度关系曲线由表3和曲线对比可知，聚合物的种类对体系成胶性能有较大的影响，聚合物的分6子量越大，则成胶强度越大，成胶时间缩短，同时，交联体系的成胶强度随水解度增加，成胶强度有所下降，成胶时间有所缩短。其中，聚合物分子结构中具有梳型抗盐抗温结构，成胶后的稳定性好，不易脱水。几种聚合物凝胶时间与强度关系曲线3、交联剂种类的确定先选择分子量≥1600万，水解度为20％复合离子聚合物(KYPAS)与配制好的几种不同类型的交联剂(JL-5是一种由水溶性有机硅化合物、有机类改性树脂活性中间体，组成的混合物)复配，得到交联体系。方法：先将KYPAS配成0．2％的均匀溶胶(提前1小时配制)，再分别加入交联剂（最佳使用浓度），在60℃水浴下恒温养护，定时观察其成胶情况，实验结果见表1。由表1可知，以JL一5型交联剂与KYPAS组成的交联体系的成胶性能最好，成胶强度大，成胶稳定性好，因此，下面实验中主要用JL一5交联剂进行实验。表1型号JL—lJL—2JL—3JL—4JL—5JL—6基液粘度基液粘度：mPa.s656565656565成胶时间,h24487296168144成胶强度，mPa·s8562878516078172002150018500稳定性60天差较好较好好好好注：表中成胶时间是指初凝所需时间；成胶强度是指体系最大成胶强度．是用BrookfieldDV一Ⅱ流变仪(美国产)在6r／min下测得的数据；稳定性是指选到最大成胶强度后继续恒温30天以上，冻胶的稳定性。3.1JL—5交联剂特点及交联机理7JL—5交联剂具有施工简便，毒性小耐低温性（30℃）好等特点。交联剂、调节剂、增强剂与聚合物分子链上酰胺基发生化学反应，形成致密空间网状结构。聚丙烯酰胺单位分子上含有的酰胺基团数量越多，更易与交联剂发生脱水缩合反应，因此与交联剂发生缩合反应形成不溶于水的凝胶体，在酰胺基的作用下，交联剂上的取代基团同时受到调节剂两个羟基邻对位定位效应的影响而变得活泼，三者之间在一定温度下开始发生缩聚反应。预缩聚反应速度缓慢，在一定温度下可以发生交联反应。交联反应的本质是预缩聚体中的羟甲基同聚合物酰胺基之间的缩合，使体系构成完整的三维网状结构，生成高强凝胶体。调节剂的加入初期能够抑制交联剂的活性释放的作用使聚合物与交联剂在一段时间内交联缓慢，以达到缓凝的作用。随着体系中交联剂活性逐渐提高，最终形成具有弹性的网状结构凝胶。4、实验方法（1）调剖剂的配制称取一定量疏型高分子聚合物(分子量≥1800)、配成浓度为0.1%～0.3%溶液各100ml，分别加入0.2%交联剂，0.10%调节剂，0.02%增强剂，配制成可胶凝的溶胶液，测溶胶液粘度，移入广口瓶中，放入（45℃）恒温水浴中下候凝。（2）测试凝胶强度方法定期取出广口瓶中的候凝堵剂，在旋转粘度计中测凝胶强度。成胶时间的测定及评价标准：从凝胶液（聚合物＋胶凝剂）放入水浴锅中养护开始，到完全失去流动性的时间即为成胶时间。（3）凝胶膨胀方法取一定量的已形成凝胶的胶体加入定量水中，定期观查凝胶膨胀状况，通过监测游离水量确定凝胶膨胀倍数。（4）凝胶稳定性试验将已胶凝的凝胶在45℃～80℃水浴长期候凝，观察凝胶的变化情况。三、QL-X延迟交联深部调剖剂性能评价1、聚合物浓度对成胶的影响。当聚合物浓度过低时成胶强度也受影响偏低，当聚合物浓度大于0.3%时配液困难。通过实验聚合物浓度在0.1%～0.25%范围内较适宜。8QL-X迟交联深部调剖剂强度35000mPa.sQL-X延迟交联深部调剖剂表4凝胶成胶速度与强度数据60℃编号：聚合物%交联剂%调节剂%增强剂%初凝时间d终凝时间h终凝强度mPa.s1＃0.100.350.050.1714105002＃0.150.350.050.1714155003＃0.200.350.050.1714220004＃0.250.350.050.1714288005＃0.300.350.050.1714360000500010000150002000025000300003500040000聚合物浓度0.1%聚合物浓度0.15%聚合物浓度0.2%聚合物浓度0.25%聚合物浓度0.3%最终凝胶强度mPa.s聚合物浓度与凝胶强度关系曲线图由曲线可知凝胶强度虽聚合物浓度增加而增强。2、交联剂用量对成胶时间及凝胶强度的影响（60℃）。当聚合物浓度0.20%，调节剂浓度0.10%及增强剂浓度0.10%，交联剂浓度大于0.20%时成胶速度无明显变化，交联剂适宜的使用范围控制在0.25%～0.35%之间较为9适宜。可见表5：表5交联剂加量对凝胶强度影响交联剂（%）凝胶后强度最大值（mPa·s）0.1520000.2065000.25112000.30125000.35137000.4013760交联剂浓度与成胶强度关系图02000400060008000100001200014000160000.150.20.250.30.350.4交联剂浓度%成胶强度交联剂加量与凝胶强度关系曲线图从图中可看，交联剂浓度达到0.35%时强度为最大，大于0.35%时成胶强度变化不大，所以选择交联剂浓度为0.35%。3、调节剂加量对凝胶强度影响。聚合物浓度为0.12%，交联剂浓度0.35%，增强剂加量为0.10%，增加调节剂浓10度＞0.05%时，凝胶强度随浓度增加而减小。调节剂加量使用范围控制在0.05—0.10%表6调节剂加量对凝胶强度影响60