【正文】 20 02040608010012014030 40 50 60 70 80 90 100溫度, ℃粘度,mPa.sAPP4MO4000K Y H P A M 聚合物普通聚丙烯酰胺 (a) 1500mg/L 的粘－溫關(guān)系 05010015020025030030 40 50 60 70 80 90 100溫度，℃粘度，mPa.sAPP4MO4000K Y H P A M 聚合物普通聚丙烯酰胺 (b) 2500mg/L 的粘－溫關(guān)系 010020030040050060070030 40 50 60 70 80 90 100溫度，℃粘度，APP4MO4000K Y H P A M 聚合物普通聚丙烯酰胺 (c) 3000mg/L 的粘－溫關(guān)系 圖 213 不同種類聚合物在不同濃度的粘－溫關(guān)系曲線 實驗結(jié)果表明 ： 95℃ 時， APP4濃度 1500mg/L，粘度仍接近 ；濃度 2500mg/L， 21 粘度 在 以上 ；濃度 3500mg/L，粘度 近 ，說明該疏水締合聚合物溶液具有良好的耐溫性。 表 212 不同聚合物粘－濃關(guān)系比較 聚合物濃度 (mg/L) 500 750 1000 1250 1500 1750 2020 2500 3000 3500 APP4 57 347 MO4000 KYHPAM 聚合物 普通聚丙烯酰胺 0 50 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 3 0 0 0 3 5 0 0 濃度， m g / L 粘度 m P a . s AP P4 M O 4 0 0 0 K Y H P A M 聚合物 普通 聚丙烯酰 胺 圖 212 不同聚合物粘度－濃度關(guān)系 由圖 212 可以看出，當(dāng) APP4 濃度增大到 1250mg/L 時，其溶液粘度增幅明顯加大；當(dāng)濃度達到 3500mg/L 時，粘度達到 ，表現(xiàn)出高效增粘性。 17 實驗準(zhǔn)備 實驗樣品 ： APP4，分子量 1200 萬，四川光亞科技股份公司 ； MO4000，分子量 2200 萬，日本 ； KYHPAM， 分子量 2500 萬 ，國產(chǎn)； 3630S， 分子量 2500 萬 ，法國 ； 普通聚丙烯酰胺， 分子量 2020 萬 ，國產(chǎn) 。 (2)篩選出能滿足工藝技術(shù)要求的交聯(lián)劑。 16 2 深 部 調(diào)剖 凝膠體系 長慶油田采油四廠 油藏注水開發(fā)到一定程度后， 因為裂縫和 地層 滲透率級差大 所 造成的 平面上單向突進、 剖面上尖峰吸水，以及注入水沿主砂體方向和能量較低部位突進的普遍現(xiàn)象，導(dǎo)致主向油井水淹而側(cè)向油井不見效；同時，采出程度低，能量低，注采調(diào)控困難，需通過深部 調(diào)剖 ，改變水驅(qū)方向，提高水驅(qū)波及體積與驅(qū)油效率，提高油藏開發(fā)水平。 完成主要工作量 如下 ： （ 1） 通過對 5 種聚合物約 350 組樣 品的 實驗和 分析，完成了 凝膠體系 的 聚合物 篩選 ；通過對 3 類交聯(lián)劑和 3 類交聯(lián)助劑約 50 組 樣品的 實驗和 分析 ，完成了交聯(lián)劑和交聯(lián)助劑 的篩選。 根據(jù) 深 部調(diào) 剖 技 術(shù) 的 研究現(xiàn)狀 特別是 凝膠提高采收率的機理， 結(jié)合 長慶油田采油四廠 各區(qū)塊的特點，特別 適合 也非常需要 油藏 深部調(diào) 剖 體 系。 12 (a) 水 驅(qū) 殘 余 油 (b) 弱 凝 膠 進 入 被 水 占 據(jù) 的 大 孔 道 水 水 水 巖 石 顆 粒 (c) 弱 凝 膠 流 動 阻 力 增 加 ， 迫 使 注 入 水 進 入 小 孔 道 (d) 后 續(xù) 注 入 水 驅(qū) 替 小 孔 隙 中 殘 余 油 水 油 弱 凝 膠 巖 石 顆 粒 圖 113 凝膠改向作用機理示意圖 圖 113（ a）為水驅(qū)后大小孔道中流體的分布，即注入水驅(qū)替大孔道中的油，而小孔道中的油由于毛管力作用而殘余下來。當(dāng)它進 入窄小孔喉時，產(chǎn)生“擠出脹大”現(xiàn)象，同時產(chǎn)生附加壓降，促使凝膠通過窄小孔喉（如圖 112 所示）。 （ 4）凝膠可 污水配 制 ， 降低生產(chǎn)成本。 （ 2） 不會對地層造成永久性傷害，不妨礙后期措施的進行， 具有 成 膠時間長、較低的阻力系數(shù)和高殘余阻力系數(shù)的特點，可真正實現(xiàn)深部 調(diào) 剖 。大于這個粒徑范圍時不易進入，小于這個范圍則易于運移。 克拉瑪依油田用起泡劑烷基苯磺酸鹽，穩(wěn)定劑鈉 羧 甲基纖維素，膨潤土為固相配制 10 泡沫調(diào)剖劑，在現(xiàn)場進行了一百多井次現(xiàn)場應(yīng)用，取得良好的增油降水效果。生物聚合物的缺點是容易受到微生物侵蝕而發(fā)生降解， 加入甲醛或氯代酚殺菌劑 可防止 生 物降解。 此外，屬于林業(yè)化工產(chǎn)品的 栲 膠經(jīng)改性交聯(lián)也可生成凝膠，用于油田堵水調(diào)剖。主要用于調(diào)剖，也可用于堵水。 在中原油田進行了工業(yè)推廣應(yīng)用的 PANPFR 高溫抗鹽調(diào)剖劑，聚合物是丙烯睛（ AN） 與丙烯 酰 胺 （ AM） 的共聚物，交聯(lián)劑為水溶性酚醛樹脂。另一種是以樹脂為交聯(lián)劑的凝膠型調(diào)剖劑，如勝利油田應(yīng)用的 HPAN/苯酚 /甲醛高溫堵水調(diào)剖劑，是利用苯酚與甲醛在高溫地 8 層中生成可溶性酚醛樹脂，然后再與 HPAN 交聯(lián)生成能耐 130℃左右的凝膠。聚丙烯 酰 胺與酚醛樹脂、 脲 醛樹脂等組成的 HPAM/PIA 系列堵水調(diào)剖劑，通過配方組成的變化，形成了適用于 20~130℃不同地層溫度的系列產(chǎn)品，已 在遼河、華北、吉林、 中原等油田大面積推廣應(yīng)用。部分水解聚丙烯 酰 胺也可與 Cr3+交聯(lián)形成 凝 膠，所用交聯(lián)劑是六價 鉻經(jīng)氧化還原反應(yīng)得到的新生態(tài)三價無機鉻離子，在體系中添加不同的熱穩(wěn)定劑及其 它 添加劑又可得到中溫、高溫鉻 凝 膠及混合型 凝 膠等多種產(chǎn)品。 我國各主要油田從 20 世紀(jì) 70 年代開始研究 并應(yīng)用注水井調(diào)剖技術(shù)， 目前己 研制 成功并 投入應(yīng)用 的 調(diào)剖劑有如下一些類型： （一）水溶性聚合物凝膠類調(diào)剖劑 水溶性聚合物 凝 膠是 20 世紀(jì) 70 年代 以來 我國 研究最多應(yīng)用最廣的一種堵水調(diào)剖劑。弱凝膠是指聚合物溶液在一定條件下形成的特殊分散體系，其中膠體顆?；蚋呔畚锓肿踊ハ嗖糠致?lián)結(jié)，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在實際應(yīng)用中，檸檬酸鋁 – 聚合物體系曾經(jīng)經(jīng)歷了層狀交聯(lián)和體相交聯(lián)。湛凡更等人利用前一類交聯(lián)劑研制出了 MS– 881 油藏深部調(diào)剖劑，馬廣彥等人也對這類交聯(lián)劑進行過研究。目前我國各大油田使用的較為頻繁的調(diào)剖劑主要是凝膠類調(diào)剖劑，經(jīng)過多 年的研究和實踐，發(fā)現(xiàn)運用常規(guī)的小劑量、近井地帶凝膠處理很難解決許多油藏中存在的層內(nèi)繞流和層間竄流問題，這些問題嚴(yán)重影響了注水開發(fā)和原油采收率的提高。而弱凝膠體中運用較多的延緩交聯(lián)體系是聚合物 /檸檬酸鋁延緩交聯(lián)體系，有關(guān)該體系性質(zhì)較全面研究的是由 Ghazali等人報告的，他們對凝膠形成條件作了初步探討。 20 世紀(jì) 90 年代初， C S Mccooi等對聚丙烯酰胺 /Cr3+凝膠體系引起的滲透率下降機理進行了室內(nèi)研究。 早期利用水基水泥和封隔器進行分層卡堵水。 同時油藏進入 中 高含水期， 原始地層存在的天然裂縫和溶洞 以及 在開發(fā)過程中產(chǎn)生的人為誘導(dǎo)裂縫，以及強采強注引起的地層出砂、膠結(jié)物大量流失、膠結(jié)結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致了地層出現(xiàn)高滲透層、大孔道、裂縫，注入水竄進，注入水平面上單向突進和剖面上的尖峰狀吸水比較普遍 。儲層以灰白色細、中粒長石質(zhì)巖屑砂巖為主，石英含量 %，長石 %，巖屑 %，云母 %，填隙物 %，以高嶺石、水云母、硅質(zhì)及鐵白云母為主。儲層河道砂體發(fā)育，呈北東西 南向展布，平面上為條帶網(wǎng)狀，剖面上為頂平底凸的透鏡狀。 靖安油田大路溝一區(qū)位于靖邊縣大路溝鄉(xiāng)和五里灣鄉(xiāng)境內(nèi)， 構(gòu)造上位于陜北斜坡北 2 東－西南向的鼻狀構(gòu)造。 靖安油田白于山區(qū)位于靖邊縣大路溝鄉(xiāng)境內(nèi)，構(gòu)造上位于陜北斜坡西傾單斜背景上發(fā)育的局部東西向鼻狀隆起。 油田為中等溫度、高鹽、中低滲透率，主要以巖性控制為主，屬三角洲前緣沉積體系控制下的巖性低飽和油藏。長 213 油層在平面上連片性好，面積大，縱向上泥質(zhì)夾層少，但孔滲低，非均質(zhì) 性強，油水分異差，含水飽和度高。目前白于山區(qū)發(fā)現(xiàn)裂縫 18 條，高滲帶 17 條，發(fā)育呈多向性，共有見水井 46 口。本區(qū)儲層主要為一套中 － 細粒長石砂巖，巖性致密、儲層物性差，非均質(zhì)性強，平均孔隙度為 %，平均空氣滲透率為 103μm2，平均含水飽和度 %，油藏埋深 1660m。根據(jù)本區(qū)塊 42 口井資料統(tǒng)計，油層垂直中深為 ，平均油層厚度為 1m，油水層厚度為 ，平均電阻率為 ?m，孔隙度為 %，滲透率103μm2，含水飽和度為 %，原始地層壓力是 。 3） 裂縫發(fā)育 無 規(guī)律，調(diào)剖難度大 。因此，研制開發(fā)綜合性能優(yōu)良的 深部 調(diào) 剖 體系 就顯得十分 必要而迫切 。 20 世紀(jì) 80 年代末，美國和前蘇聯(lián)都推出一批新型化學(xué)劑，歸納起來，大致可分為水溶性聚合物凝膠類調(diào)剖技術(shù)，水玻璃類調(diào)剖技 術(shù)和顆粒調(diào)剖技術(shù)等。 美國 Akzo 化學(xué)公司 Liave 等在 North Burbank 開發(fā)區(qū)進行了表面活性劑– 酒精調(diào)剖 。經(jīng)過 20多年的發(fā)展，已 由 單井處理發(fā)展到區(qū)塊 整體綜合治理，由無機顆粒調(diào)剖劑發(fā)展到以弱凝 5 膠為基礎(chǔ)的多分支體系 。 延遲交聯(lián)聚合物 深部調(diào)剖 技術(shù) ， 通常是采用凍膠類調(diào)剖劑，通過控制成 膠時間、降低化學(xué)劑用量 ， 在油層深部形成 凍膠 的目的。 Fe2+、 Fe3+、 Al3+、 Ti4+、 Zn2+、 Ca2+、 Mg2+等高價金屬離子目前廣泛使用 作 交聯(lián)劑 ， 其中，以 Cr3+和 Al3+較好。而金屬鋁離子與聚合物的成膠強度適中，易控制，經(jīng)適當(dāng)調(diào)節(jié)可形成分子內(nèi)交聯(lián)的膠態(tài)分散凝膠體系。 1998 年 3 月石油大學(xué)（北京）化工學(xué)部膠化組與遼河油田高升采油廠合作對 膠態(tài)分 散凝膠 深部 調(diào)剖 進行了礦場試驗，發(fā)現(xiàn)低濃度的膠態(tài)分散凝膠（ 160mg/L）對高滲透地層具有高效封堵作用，可明顯提高地層的流動阻力和殘余阻力，使液流轉(zhuǎn)向低滲透層，提高了注入水的波及體積。水溶性聚合物具有使用濃度低 （ 一 般為 %~5%） ，處理成本低，工藝簡單，易于控制，效果明顯等優(yōu)點，在油井堵水和注水井調(diào)剖都有廣泛應(yīng)用。在勝利油田推廣應(yīng)用 并取得較好效果?；撼跏颊扯扰c水相似，而凝膠強 度可高達 200，且 溶脹性好，可泵時間及凝膠強度可控，在全國大部分油田推廣應(yīng)用，效果顯著。微粒在油中收縮，堵油率 10%。 一類為木材用亞硫酸鈉處理產(chǎn)生的紙漿廢液，主要成分為木質(zhì)素磺酸鹽，其分子結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，主要含有甲氧基、 羥 基、醛基、雙鍵、醚鍵、 羧 基、芳香基和磺酸基等。例如體膨型堵水調(diào)剖劑 SPAN，是淀粉與丙烯睛接枝聚合再經(jīng)堿性水解而成，由睛基轉(zhuǎn)化的強親水性 酰胺基和鈉羧基使該劑具有吸水膨脹的特性，膨脹率大于 50 倍。所使用的交聯(lián)劑是三價鉻離子，包括三氯化鉻、由氧化還原反應(yīng)生成的新生態(tài) Cr3+以及有機 羧 酸鉻。 （四） 泡沫調(diào)剖劑 泡沫分為二相泡沫和三相泡沫，前者包括起泡劑和水溶性添加劑，后者還含有固相如膨潤土等礦物粉末。 顆粒堵水調(diào)剖劑是一種經(jīng)濟有效的堵劑，尤其是高滲透、特高滲透地層，需要進行深部處理的大孔道地層，用顆粒類堵水調(diào)剖劑處理可獲得明顯的效果。 在以上幾類調(diào)剖堵水劑中， 聚合物凝膠類調(diào)剖劑 的 作用機理 ： 聚合物在交聯(lián)劑的作用下，形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 的 粘彈 性 凝膠。根據(jù) 油藏裂縫、中高滲透層選用不同強度凝膠，解決地層 滲透率級差大 的問題 。 凝膠是一種粘彈性流體 ， 在多孔介質(zhì)中具有拉伸形變能力。根據(jù)渠道流態(tài)理論，當(dāng)油相失去連續(xù)性就成為殘余油 而 不能被采出。 利用微觀驅(qū)油裝置 （圖 114） 對凝膠的微觀驅(qū)油機理和驅(qū)油性能進行的觀察 結(jié)果見圖 115 至圖 118。 利用 疏水 締合聚合物 的可逆物理“交聯(lián)”貢獻 的交聯(lián)強度，適當(dāng)減少化學(xué)鍵交聯(lián)，降低交聯(lián)劑用量，避免過度交聯(lián)，降低交聯(lián)體系的脆性，提高彈性，提 高調(diào) 剖 體 系的長期穩(wěn)定性。 （ 2）針對 油藏 實際 ， 篩選出 一系列 具有 不同膠體強度和 性能 良 好的凝膠體系配方 ，并 對 其性能和 影響因素進行 系統(tǒng)實驗評價和 分析 。 凝膠 體系 的 性能 對調(diào) 剖 成功與否至關(guān)重要 。 (3)聚合物 溶液具有良好的剪切稀釋性，有利于提高注入性，降低注入壓力 ，實現(xiàn)低滲透地層的大劑量注入 。在一定濃度下，溶液 的高粘性能有利于提高成膠強度和長期穩(wěn)定性。 將 APP MO4000、 KYHPAM、 普通聚丙烯酰胺 四種不同類型聚合物母液分別稀釋到 1200mg/L、 1500mg/L、 1800mg/L、 2500mg/L、 3000mg/L、 3500mg/L 的目標(biāo)液，在 30℃ ~90℃ 的不同溫度下測不同濃度的粘度變化，考察各 聚合物的抗溫性能。實驗結(jié)果見表 214 和圖 214。但是，當(dāng) 疏水 締合聚合物 濃度 高于臨界締合 濃度后，溶