梳形聚合物冻胶用于文南油田暂堵的可行性.doc

梳形聚合物冻胶用于文南油田暂堵的可行性 苟 宏 （中原油田分公司第四采油厂，河南 濮阳 457176） 摘要 ： 文南 油田是一个典型的高温、高盐、高压、低渗的复杂断块油气藏。 针对文南油田高温高盐的特点，考察 梳形 聚合物 冻胶 成胶条件，并模拟地层环境， 对梳形聚合物进行地层配伍性实验、耐温性实验，以及配方优化实验， 研究了梳形聚合物 冻胶 用于文南油田暂堵的可行性。 关键词： 梳形聚合物冻胶 暂堵剂 可行性 文南油田属于高压低渗的油藏，目前注水井注水压力普遍偏高，作业前须进行放压方可上修作业，此种大压差返吐造成对地层及 套管的损害。 油溶性暂堵 剂 虽暂堵 、 解堵效果良好，但成本高；同时水溶性暂堵 剂 ， 挤入地层后不易起压 ，达不到预期目的。 目前 文南油田现场使用的暂堵剂为 无机 酸溶性暂堵剂 ，此酸溶性暂堵 剂 需用 15%左右浓度酸液进行处理，易对酸敏区块产生伤害。 梳形聚合物不仅 可作为调剖 剂 ， 又可用于聚合物驱、三元复合驱，且驱油效果良好 、对 区块 伤害小、成本低、易于解堵。 针对此现状，研究了梳形聚合物冻胶作为暂堵剂用于文南油田暂堵的可行性。 1 实验部分 验原理及方法概述 用文二联注入水预配梳形聚合物溶液、加入交联剂、稳定剂、 调节剂，这里 调节剂通过调节 达到促凝固化的作用。使暂堵剂在 90恒温条件下短时间内形成耐温耐盐冻胶，达到对目的层的暂堵，且具有成胶固化时间可调、工艺简单等特点。其主要作用原理如下： 其一、由于稳定剂只有在较高温度下缓慢放出交联剂，因此可以延缓交联时间；其二、稳定剂加入促使梳形聚合物溶液显碱性 ,在较高温度下反应释放出交联剂同时使聚合物溶液碱性增强，根据化学反应平衡原理，可调低 是化学反应向生成冻胶反应方向进行，从而缩短成胶时间。其三、梳形聚合物与交联剂反应后在分子链中引入苯环，从而增强了冻胶的耐温性。 2 实验结 果与分析 伍性实验 采用文二联注入水（矿化度 4*104mg/04mg/l)预配成含 梳形聚合物、 交联剂、 稳定剂的水溶液后，以调节剂调节 为 5测其水溶液的悬浮性及成胶状况。 表 1 梳形聚合物与注入水配伍性实验结果 梳形聚合物分子量 /*104 梳形聚合物浓度 梳形聚合物粘度 舌进时间/小时 成胶时间/小时 与管壁粘附程度 与注入水配伍性 600800 较低 26 29 良好 良好 8001000 较高 48 52 良好 良好 由上述实验结果可以看出：此配方与管壁粘附性良好，与文二联污水配伍性良好，但存以下问题，目前此配方配制的梳形聚合物在 90条件下存在成胶时间长的问题。故下步实验将对影响舌进时间、成胶时间、冻胶稳定性的各因素进行考察，明确实验主要因素后，以缩短成胶固化时间、不影响冻胶稳定性为目的、确定最佳实验条件、以及最佳配方。 在 合物浓度下，调整并确定交联剂最佳加量，在不影响冻胶与管壁粘附程度及冻胶稳定时间的情况下，缩短舌进及成胶时间；在交联剂加量确定后，考察聚合物浓度、加料顺序、 、对成胶时间、成胶强度的影 响。 配伍性实验中梳形聚合物水溶液粘度已能满足现场施工要求，而所加稳定剂只有在较高温度下释放出交联剂并与梳形聚合物在水中交联， 联剂和稳定剂加料顺序因素考察 表 1 不同加料顺序实验结果 梳形聚合物浓度 交联剂加量 稳定剂加量 加料顺序 交联剂与稳定剂摩尔比 成胶时间 /小时 交联剂先加 1 1 20 稳定剂先加 1 1 5 实验过程中发现：交联剂加料顺序对 的调节影响较大，对成胶时间影响较大。将交联剂先 于稳定剂加入，用调节剂调节 至 4，其成胶时间较长。 我们分析：一方面，可能是：由于交联剂水溶液显酸性、稳定剂在温度较高时在水中水解显碱性，故配制屏蔽暂堵剂时 ,常温下在预配制的梳形聚合物水溶液中，先加入稳定剂，待其溶解后，加入交联剂并迅速加入调节剂调节 ，更好地建立成胶固化的动态平衡，避免交联剂充分溶解后水溶液显酸性，加入稳定剂后聚合物溶液中酸碱中和反应使稳定剂及交联剂有效浓度降低。另一方面，所加稳定剂只有在较高温度下才能与水反应释放出交联剂并与交联剂及梳形聚合物在水中交联，稳定剂亦在较高温度时才水解 显碱性，对聚合物溶液酸碱度影响较小，故在稳定剂加入后，迅速加入交联剂后，加入酸度调节剂则更为有效，加速成胶固化的动态平衡较迅速的向生成冻胶方向进行。 度因素考察实验 鉴于交联剂、稳定剂的加入使梳形聚合物水溶液显碱性，而稳定剂在较高温度下与水反应释放出交联剂后又使聚合物水溶液碱性加强。根据化学平衡反应平衡原理，加入调节剂，降低 ，使交联反应加速，以缩短交联时间。 表 3 梳形聚合物溶液 调节实验结果 梳形聚合物浓度 交联剂加量 稳定剂加量 交联剂与稳定剂摩尔比 成胶时间 /小时 34 1 1 8 56 1 1 26 由上述实验结果可以看出： 对成胶时间影响很大。因此在后面配方优化实验中，将作为主要影响因素作以考察。同时初步确定 为 35。实验过程中，我们发现随着调节剂的加入， 的下降，梳形聚合物水溶液的粘度逐渐增大，也就是调节剂的加入具有显著的增粘作用，但当其加量调整到 3 时成胶过快、形成冻胶与管壁剥离、且稳定性变差。 联剂与稳定剂摩尔比考察实验 由于稳定剂在较高温度下才能释放出交联剂，因此考 虑其与交联剂的不同摩尔配比对冻胶成胶时间的影响。 表 4 交联剂与稳定剂摩尔比调节实验结果 梳形聚合物浓度 交联剂加量 稳定剂加量 交联剂与稳定剂摩尔比 成胶时间 /小时 34 1 1 4 34 1 2 6 34 2 1 7 由上述实验结果可以看出：不同交联剂与稳定剂摩尔比下，成胶时间差异不是很大，因此我们可以得出：交联剂与稳定剂摩尔比不是影响成胶时间的主要因素。从经济性的角度出发，我们初步选择 交联剂与稳定剂摩尔比为 1 12 1。然后进行配方优化实验。 方优化实验 在 调节实验中，随着酸度调节剂加入量的增加，梳形聚合物溶液 降低的同时，其粘度也显著增加。故以下配方优化实验尽可能降低梳形聚合物的浓度，同时保证交联时间满足要求，冻胶稳定时间满足屏蔽暂堵需要。 度调节剂对各浓度梳形聚合物屏溶液粘度影响实验 分别考察调节剂对不同浓度的梳形聚合物水溶液粘度的影响程度。 表 5 酸度调节剂对各浓度梳形聚合物屏蔽暂堵液粘度影响实验结果 梳形聚合物浓度 交联剂 加量 稳定剂加量 调整范围 粘度变化 能否适应屏蔽暂堵对粘度要求 6 2 显著 适应 6 2 一般 基本适应 6 2 微小 不适应 实验过程中发现：当梳形聚合物浓度的降低至 下时，调节 对其水溶液粘度影响很小，不能满足屏蔽暂堵对注入液粘度的要求。因此以下优化实验部分对聚合物 下的浓度不做考察。 形聚合物浓度优化实验 从节约成本的角度出发，根据表 5 的实验结果，选择梳形聚合物的浓度为 交联剂与稳定剂摩尔比为 2 1 到 1 1 取四个实验点， 取 4、 5，在 90观测成胶时间、舌进时间、成胶时间、冻胶稳定时间。然后优选出最佳配方。 根据屏蔽暂堵现场施工的工艺要求（冻胶舌进时间应大于 6 小时，完全成胶时间在 8小时左右），进行配方筛选工作。 表 6 梳形聚合物浓度优化调节实验结果 实验 编号 梳形聚合物浓度 交联剂 加量 稳定剂加量 舌进时间 /小时 成胶时间 /小时 1 5 4 2 4 6 8 3 5 2 4 4 4 7 5 5 4 4 4 7 7 5 4 4 4 7 9 5 5 10 4 6 16 11 5 2 12 4 13 5 0 14 4 6 10 15 5 6 4 6 8 由上述实验数据可以看出：实验编号为 1、 2、 9、 10、 13、 14 均能满足屏蔽暂堵现场施工的工艺要求（冻胶舌进时间应大于 6 小时，完全成胶时间在 8 小时左右）。但从节约经济成本的角度 出发： 1、 2、 9、 10 号配方更为经济。因此：当需要屏蔽暂堵的地层漏失较小时，对屏蔽暂堵液的粘度要求不高，可选择 9、 10 号配方，而当需要屏蔽暂堵的地层漏失较为严重时，可选择 1、 2 号配方。 堵实验 油水井暂堵后，后续措施在顺利实施后，或生产一段时间后地层条件以及油水分布发生变化，往往需要对暂堵层进行解堵，这就要求对暂堵剂形成的冻胶进行解堵施工。 该冻胶在强酸性条件下，其粘附性很快降低，脆性显著增强，因此酸液同强氧化剂的复配型解堵剂必能满足该冻胶解堵需要。目前传统的解堵剂主要是以亚氯酸、次氯酸及一些强酸弱 碱盐为主要成分强氧化解堵剂。其作用原理为：强酸弱碱盐水解显酸性，亚氯酸、次氯酸在酸性条件下释放出具有强氧化性的二氧化氯气体后，达到氧化解堵的效果。 我们针对该冻胶的特点，选择传统的强氧化解堵剂 里盐酸的添加量直接影响到解堵环境的酸碱性，盐酸的浓度控制在 5%以下，由于二氧化氯气体属易爆气体，现场施工过程中需用水做隔离液，以保证施工安全。 表 7 解堵剂配方优选实验结果 配方编号 解堵剂 解堵反应现象 冻胶残余物形态 适应性 1 丙酮 冻胶收缩卷曲、解堵缓慢 棕红色块状卷曲物 差 2 5%硫酸和 5%氢 氧化钠交替作用 冻胶由淡黄色褪为白色 解堵现象不明显 白色块状 差 3 5%解堵剂 冻胶由淡黄色块状变为棕红色粉末状、解堵彻底 棕红色粉末状 较好 4 5%盐酸 +5%解堵剂 冻胶由淡黄色块状变为棕红色粉末状、解堵彻底 棕红色粉末状 良好 5 5%潜在酸 +5%解堵剂 冻胶由淡黄色块状变为棕红色粉末状、解堵彻底 棕红色粉末状 良好 6 5%解堵剂 冻胶由淡黄色块状变为淡黄色粉末状、解堵彻底 棕红色粉末状 良好 由上述实验结果可以看出： 5%潜在酸 +5%解堵剂、 5%解堵剂、 5%盐酸 +5%解堵剂这三种复配型解堵剂均可满足冻胶解堵要求。酸液与解堵剂复配解堵剂的主要原理是：解堵剂主要成分为亚氯酸及次氯酸，他们在强酸性条件下快速生成具有强氧化性的二氧化氯气体，通过氧化作用达到解堵效果。而 5%解堵剂复配解堵剂的主要作用原理是：通过释放出的氧气及缓慢释放出的二氧化氯气体达到解堵效果。由于 6 号配方的不安全性现场无法实施，而 5 号配方经济投入较大，因此解堵配方选择：由 5%盐酸 +5%解堵剂复配型解堵剂。 3 结论及建议 （ 1）梳形聚合物作为暂堵剂具有一定的耐温 耐盐性能，作为暂堵剂具有粘度、成胶时间可调的特点，在文南油田应用具有可行性。 （ 2）施工过程中采取增加促凝固化剂加量，在聚合物酸性增强的同时，达到缩短成胶时间的目的。而随着成胶固化时间的缩短，冻胶稳定性也随着变差。故在实施过程中，必须