凝胶颗粒调驱工艺处理技术715

1、提纲、凝胶颗粒调驱技术机理 二、凝胶颗粒性能评价（一）凝胶颗粒的基本特征（二）颗粒的膨胀倍数评价（三）膨胀速度（四）耐冲刷能力评价（五）凝胶颗粒的粘弹性（六）PH值影响（七）矿化度的影响三、凝胶颗粒工艺技术（一）选井原则（二）施工工艺（三）施工步骤四、现场应用五、效果分析（一）效果分析（二）典型井例（三）经济效益六、认识与建议* *一、凝胶颗粒调驱技术机理为解决预交联硬颗粒破碎后（如泵的剪切、炮眼的剪切等），易沿油层大孔道产出的 问题，以及提高预交联颗粒段塞的整体运移性能，针对文、卫、马油田砂岩油藏渗透率 高、孔隙大的特点，我们应用了耐温抗盐凝胶新型颗粒调驱剂，它是一种具有多种吸水 性官能团的

2、耐温、抗盐型超强吸水树脂，主要由阴离子单体、非离子单体、阳离子单体、 无机溶胶、表面活性剂等在引发剂、交联剂存在下采用聚合、交联、共混同步合成，经 洗涤、造粒、烘干、粉碎、筛分等工艺过程加工而成。当凝胶颗粒与水接触时，水分子 进入凝胶网络结构内与亲水基团作用产生氢键，形成较强的亲和力，同时，具有空间网 络结构的凝胶体各交联点之间的分子链因吸入水分子而由无规蜷曲状态变为伸展状态， 并产生内聚力，当这种作用力达到相对平衡时，吸水膨胀达到饱和状态。凝胶颗粒调驱机理是将凝胶颗粒调剖剂注入地层，由于渗透率差异和微裂缝存在，调 剖剂优先进入高渗透层和裂缝地带，在地层温度条件下，生成凝胶，形成低渗透屏障，增

3、大渗 流阻力，控制主要吸水层的吸水能力，使注入水进入中、低吸水层，实现油藏平面矛盾和纵向 层间矛盾的调整（即调整注水剖面），增大注水波及系数，提高注入水利用率，控制油井含水 上升，改善驱油效果，提高油田最终采收率。凝胶颗粒调驱技术它克服了预交联硬颗粒不足，通过现场实验调剖效果明显，凝胶 颗粒具有的以下优点：* *(1)凝胶颗粒属地面交联产物，解决了常规地下交联调剖剂进入地层后，因稀释、降解、 吸咐等各种复杂原因造成的不成胶问题；并且该技术配制简单，施工方便，无毒安全。(2)凝胶软颗粒具有良好的运移能力，在多孔介质中表现出“变形虫”特征。和硬性 颗粒相比，这种可动性有利于扩大颗粒的侵入及作用范围

4、。(3)该调驱剂具有较好的选择进入能力，可减少对非目的层的伤害，并且调驱剂颗粒柔 顺性好，有利于扩大调驱剂作用范围，起到调驱和驱油的作用。(4)设计合适的浓度和颗粒大小及注入方式，该调驱剂可对大孔道和裂缝性油藏进行 深部处理。膨胀后的颗粒具有一定的弹性、强度和保水功能，在调驱上具有抗温抗盐性能好、 配制简单、施工方便、对非目的层污染少等优点。二、凝胶颗粒性能评价(一)凝胶颗粒的基本特征为了满足现场和室内实验研究需要，合成了8种性能不同的凝胶颗粒，室内考察了这8种凝胶颗粒的性能，见表1。实验中主要选择较具有代表性的4#软颗粒和3#硬颗 粒。表1凝胶颗粒基本特征颗粒凝胶膨胀时间膨胀倍数稳定性60o

5、C70oC80oC90oC强度*250C40465060噺2 C2#G1026375455123#G180607890100124#D807495150150125#D140526590100126#F2517245055127#D18047568585128#G803136455012备注恒温7恒温7天恒温10恒温10*按R.D. Sydansk衡量方法来评价凝胶强度 ：D中等流动凝胶；F高变形非流动 凝胶;G* *中等变型非流动凝胶.（二）颗粒的膨胀倍数评价可以从表1中清楚地看出，随着温度的升高，颗粒的吸水能力增强，膨胀倍数增大。同时图1给出了盐离子浓度对颗粒膨胀倍数的影响。盐离子的存在对

6、颗粒的膨胀倍数有 较大的影响：在低盐浓度区，颗粒的膨胀倍数随着盐浓度的增加而降低，50000mg/l的盐离子便可使颗粒的膨胀倍数从200倍下降到50倍。但盐离子的浓度超过一定值后颗 粒的膨胀倍数不随盐浓度而变，盐离子浓度的大小对颗粒膨胀倍数影响趋于平稳。图1含盐浓度对颗粒膨胀的影响* *(三)膨胀速度膨胀速度是衡量颗粒性能的一个重要标志，一般来说，作业措施目的不同对膨胀速 度的要求也不一致，如进行堵水或者浅调作业，选择膨胀速度较慢的颗粒较为合适，在 颗粒未完全膨胀之前将颗粒注入到目的层，这有利于颗粒的封堵，如进行深调作业，则 应选择膨胀速度较快的颗粒，在颗粒完全膨胀后将颗粒注入到地层，有利于颗

7、粒在裂缝 或高渗透带内运移。颗粒的膨胀速度主要受配制水中含盐量和温度的影响，在盐水中的膨胀速度得到大 大延缓，见图2。图2颗粒凝胶的膨胀速度50250050100150200含盐量的浓度(NaCI mg/l)002500数倍积体胀膨5* *时间（小时）（四）耐冲刷能力评价用堵剂堵塞率与驱替孔隙体积倍数的关系曲线来表示耐冲刷能力。由试验数据绘制曲线见图3。由图3可见，曲线随孔隙体积倍数增加而平缓下降，表明堵剂耐冲刷能力 强。图3岩心冲刷试验曲线（五）凝胶颗粒的粘弹性颗粒吸水膨胀后具有显著的的粘弹性，同时表现出较强的橡胶粘弹特性。采用流变 仪在特定条件下对粘弹体进行评价。主要考察吸水膨胀后凝胶的屈

8、服应力和断裂应力等。Xl/Qrg量水吸胶干克每O5dio o o o o O* *吸水膨胀的颗粒在不同恒定剪切速率作用下， 通常会表现出不同的屈服和断裂特性。粘弹体的屈服和断裂可以表征出凝胶体的韧性和脆性大小。制备交联剂和主剂浓度不同的样品三份，切取厚度为0.8mm的试样样品各一份，在3.5cm带齿平板测量系统上 进行测试。测试条件为：间距0.5mm，剪切速率1.0S-1。测试结果见图4,a图为主剂 浓度不同的凝胶体，b图为交联剂较低的凝胶体系。图4不同凝胶的屈服/断裂应力曲线显然，主剂浓度控制凝胶强度即断裂应力，材料没有明显的屈服，当应变达到极限 后即迅速断裂；交联剂较低的情况下，凝胶强度较

9、弱，但韧性较好，出现明显的屈服和 断裂两个过程，并且断裂应变要大得多。（六）PH值影响堵调剂在PH值大于9的强碱条件下，成胶时间缩短，但凝结体强度要减小；在PH值小于6的条件下，酸可与堵剂中的钙反应，产生气泡，从而影响了堵剂性能。该封堵 剂的浆液本身的PH值在7.0-8.5之间，所以在使用时不需要调节PH值。（七）矿化度的影响在恒温90 C条件下，在清水和矿化度为25.0 X104mg/L的地层水中浸泡堵剂，定时取出观察并且测定堵剂的封堵率与矿化度关系如如图5。从图5中可以看出，堵剂在地层水中浸泡渗透率基本不变，因此封堵强度不受矿化度的影响40002500300020001000.0(a)10

10、0 200剪切时间（S）主剂浓度不同的凝胶体300（b）交联剂较低的凝胶体系100200300剪切时间（S）200015001000500* *矿化度对封堵率的影响100 - - -80 - 封堵 60 -率 40 -%20 -0_I_ I_ I_I_ I_ I_ I_I_ I_ I135812151924303540矿化度 mg/L三、凝胶颗粒调驱工艺技术（一）选井原则1、 油井含油饱和度高，剩余油潜力大，油井产液量大于15m3/d;2、油井含水达95%，油藏温度40-150 C,含水率一般大于85%;3、出水层封堵后，在现有技术条件下能动用差层的；4、井况较好，无套损、套变的井。5、地层非

11、均质性严重，纵向渗透率级差大，存在强吸水层，层间矛盾突出的非均质油藏；1、施工参数1）、施工压力优选施工压力可有效防止非目的层污染。注入前进行系统试井测指示曲线，确定各 层启动压力当注水量在一定范围内逐渐增加时，注水量与压力的二维曲线为一条斜直线，当注水量继续增大后（一般远大于正常注水量），出现较为明显的拐点。根据试井曲线分析，折线的出现是因为* *有新层或小裂缝开始吸水，即低渗区域开始吸水。利用拐点压力值，确 定各层启动压力，然后根据实际需要选择合适的注入压力。为合理地控制施工参数，提高调剖效果，在调剖现场施工中配备了专用调堵混配装置 和注入设备，应用该设备，可以控制低排量注入，达到控制施工

12、爬坡压力，使堵剂能够在低渗 透率地层启动压力以下，即在不启动低渗层的情况下，使堵剂进入高渗层，从而减少和避免 层间污染。并且该设备保证了施工的连续性，降低了施工费用，对提高调剖效果和经济效 益起到了积极的作用。2）、调剖剂颗粒粒径选择为了合理选择适应文、卫、马油田颗粒调剖剂的粒径，采用现场试注方法求出不同区块的颗粒粒径与注入压力关系，确定颗粒粒径范围，对于每口井再采用此方法进行调整， 根 据此关系,我们确定适用于卫城油田的颗粒调剖剂粒径应为45mm,文明寨、马寨油田为8-10 mm。3）、调剖剂用量优选注入不同用量的调剖剂，其调剖效果相差很远，所以在调剖施工设计时，总是期望注入合理的调剖剂用量

13、，以取得最好的经济效益。因此，在保证经济效果的前提下，应合理确定调剖半径及用量。对于砂岩油藏的深调施工，首先把叶状驱油模型简化成菱形驱油模型，以方便计算，参照示踪剂解释结果，利用井距、有效厚度、水线宽度对各小层进行调剖剂用量计算，然后将各小层用量叠加，最后用用 量系数进行调整，即得该井全井段调剖所需调剖剂用量。（计算公式为：Q总=B 或小 层式中：Q总为调剖剂总用量，m3;B为用量系数，取值范围01；为孔隙度,%；Q小层为各小层调剖剂用量,m3）* *2、施工方式根据注示踪剂的试验结果，为避免施工过程中调剖剂突入对应油井，施工中必须控制 调剖剂的一次注入量不能过大，因此在注入工艺上采取的是段塞

14、注入方式，即注入一个较 大段塞后候凝几天，待前一段调剖剂在地层中形成具有一定强度的凝胶后再注入下一个段 塞，如此反复直至注入结束。3、施工管柱若分注井层间相对吸水或渗透率级差大， 且主吸水层明确， 可采用分层施工，如图6。施工步骤以图6中分调偏1为例简述如下：1）、非调剖层位（偏2、偏3）投死咀，偏1以下投调剖密 封段；2）、调剖层位（偏1）投调剖专用水咀及调剖密封段；3）、按设计要求实施调剖及相关程序；4）、大排量彻底反洗井4-5个循环；5）、捞出调剖密封段，按地质要求捞水咀后转正常注水。（三）施工步骤1、 洗井至进出口水质一致，地面管线试压25MPa不渗不漏为合格。2、调驱剂配制和注入：采

15、用两个12m3池子交替配制，交替采用正注方式注入， 注入设备可选择调剖泵或水泥车。3、调驱剂注完后清水顶替至地层。4、正常注水。四、现场应用* *该工艺在马寨、文明寨、卫城油田应用33井次，挤入凝胶软颗粒调剖剂35599m3处理半径7.5m,对应油井累计增油6207吨，平均井组增油188吨，目前仍继续保持了日增油水平30吨的水平，显示出了良好的增油潜力。五、应用效果（一） 效果分析1、水井效果对比凝胶颗粒措施前后启动压力、注水压力变化，措施后平均启动压力上升3.6MPa， 注水压力上升1.2MPa，平均已有效期116天。与预交联颗粒调剖相比，PI值、启动压力、注水压力等主要指标变化稳中有升，表

16、 明凝胶颗粒调剖措施可有效扩大注入水波及体积，提高注入水波及面积。2、油井效果截止6月底，凝胶颗粒调驱共实施33井次，对应正常生产油井73口井（重复对应 油井除外） ，其中有46口井见到了增油、降水效果，对应油井见效率71.7%。截止6月 底，累计增油6207t，平均井组增油188吨，平均有效期160天。（二） 经济效益分析1、投入文、 卫、 马油田共实施凝胶颗粒调剖33井次。33井次共投入材料费、 车辆 费用共280.85万元，平均井次费用8.5万元；其中材料费用234.15万元，平均单井材 料费用7.10万元，车辆费用46.7万元，平均井次车辆费用1.4万元。2、产出截止2005年06月底，累计增油6207吨，降水31035m3,增油每吨按1600元计算，降水每方按10元计算，结果如下：增油：6207 X1600元/吨=993.12万元 降水：31035 X10元/方=31.04万元合计：1024.16万元* *3、阶段投入产出比阶段投入产出比为280.85:1024.16=1:3.65六、认识1、凝胶颗粒体系作为地面交联产物，实验分析了颗粒的基本特征，评价