【正文】 液 的粘度 是 非結(jié)構(gòu)粘度與結(jié)構(gòu)粘度之和 (η 非結(jié)構(gòu) +η結(jié)構(gòu) )，因而溶液粘度大幅增加，遠(yuǎn)大于其它聚合物粘度。 表 211 實驗用水基本組成 離子名稱 Na+、 K+ Ca2+ Mg2+ Cl SO42 HCO3 總礦化度 離子含量 (mg/L) 174 母液與目標(biāo)液的配制 ： （ 1）用 1000mL 燒杯稱取 實驗用 水 1000g，放入 45℃ 恒溫水浴鍋中 ； （ 2）稱取各樣品 ； （ 3）攪拌有漩渦條件下加入已經(jīng)稱好的樣品 (要求樣品加入到漩渦中 )； （ 4）攪拌溶解完全后放置 24h 備用 ； （ 5）根據(jù)計算稱取一定量的待用母液，然后用 實驗用 水稀釋配制目標(biāo)液，攪拌均勻即可。 這就要求 凝膠 的 聚合物 溶液具有如下性能： (1)聚合物 溶液 具有 整體推進的滲流特性， 有助于 擴大波及體積，實現(xiàn)有效封堵 。 (3)凝膠體系 具有在近井地帶流動時整體均勻推進的滲流特性，避免段塞孤軍突進，確保成膠后能實現(xiàn)均勻封堵，提高封堵成功率，有效改變后續(xù)水 驅(qū)滲流路徑，提高波及體積 。 （ 4） 完成了 2 組 層間非均質(zhì)性 和 1 組 層內(nèi)非均質(zhì)性提高采收率 實驗 。 調(diào) 剖 體系的注入性、堵劑強度、封堵選擇性 、提高采收率 等 實驗 研究 。隨著注入水的壓力梯度增加（實際表現(xiàn) 為 凝膠注入后注 入 壓力上升），后續(xù)注入水克服毛管力而進入小孔隙（如圖 113（ d）所示 ），從而驅(qū)替出小孔隙中的殘余油。 油藏本身存在著宏觀和微觀 非均質(zhì)性，微觀非均質(zhì)性主要體現(xiàn)在巖石孔隙結(jié)構(gòu)中孔道大小， 孔隙分布及孔隙表面性質(zhì)的差異。 凝膠 是由低濃度的聚合物和交聯(lián)劑 形成的 以分子間交聯(lián)為主分子內(nèi)交聯(lián)為輔、具有三 維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的弱交聯(lián)體系。 針對長慶油田 采油四廠 各區(qū)塊的 油藏實際，在調(diào)研對比以上的 深部調(diào)驅(qū)技術(shù) 后， 發(fā)現(xiàn) 凝膠 深部 調(diào) 剖 技術(shù) 與其 它 深部調(diào) 剖 技術(shù) 相比具有諸多的優(yōu)點。在處理中，一般預(yù)先交替注入磷酸鹽、鹽水和糖類等營養(yǎng)物， 在微生物生長之前把養(yǎng)料驅(qū)入地層深部。 （ 2） 體膨性聚合物顆粒 ； 輕度交聯(lián)的聚丙烯酞胺顆粒、聚乙烯醇顆粒等。 在注水井中形成的凝膠段塞，注水過程中受到高壓可以“整體游動”，從而擴大處理半徑，產(chǎn)生驅(qū)油作用。由于側(cè)鏈上有 羧 基，黃原膠能溶于水及其 它 極性溶劑，具 有優(yōu)良的增粘性、抗鹽敏性、抗剪切性、假塑性及耐酸堿性等。與甲醛反應(yīng)可增加堿木質(zhì)素的酚化程度，使 羥 甲基之間脫水縮合程度增加，形成凝膠狀態(tài)的可以耐高溫的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，可用于高溫地層堵水調(diào)剖。基液初始粘度低，可泵性及抗剪切性好，是一種性能優(yōu)良的新型調(diào) 剖 劑。聚合物鏈中的陽離子基團增加了對帶負(fù)電性巖石表面的吸附力，交聯(lián)后形成的凝膠粘度大，耐溫性較好。 ② 丙烯酸胺 （ AM） 地下聚合交聯(lián) PAM 凝膠調(diào)剖劑 這種調(diào)剖劑是向地下注入 AM 單體溶液 及氧化還原引發(fā)體系，以 N， N－ 二甲基 雙丙烯 酰 胺或高價金屬離子為 交聯(lián)劑，在地下進行聚合并發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)生成的體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)凝膠產(chǎn)物。在大慶油田和大港油田曾用水解聚丙烯 酰 胺 /檸檬酸鋁組成的體系，用于聚合物驅(qū)前的調(diào)剖處理。它們的共同特點是溶于水，在水中有優(yōu)良的增粘性，線性大分子鏈上都有極性基團，能與某些多價金屬離子或有機基團 （ 交聯(lián)劑 ） 反應(yīng)，生成體型的交聯(lián)產(chǎn)物 －凝 膠，粘度大幅度增加，失去流動性及水溶性，顯示較好的粘彈性。不管是弱凝膠體系還是膠態(tài)分散凝膠，它們對高滲透地層都具有提高流動阻力、降低滲透率的 能力，使后續(xù)注入水轉(zhuǎn)向到低滲透層 /帶，提高注入水的波及體積。由于 受施工工藝的限制和 在 油井中 各種因素 的影響， 使 得這種工 藝效果很差，特別是 Cr6+的毒性 ，使該方法受到了限制。 第二類交聯(lián)劑的基本思想是通過選擇不同的交聯(lián)劑來控制反應(yīng)時間 而 延長 成膠時間 。顆粒類大劑量 深部調(diào)剖 技術(shù)是采用廉價無機顆粒，通過大劑量注入來達(dá)到深部流體改向的目的。 我國油田普遍采用注水開發(fā)方式， 地質(zhì)復(fù)雜，在開發(fā)中后期含水上升速度加快，目前油井平均含水 已 達(dá) 80%以上，東部地區(qū)的一些老油田含水已達(dá) 90%以上，單井含水率上升到 98%以上。逐漸 地， 凝膠地層流體轉(zhuǎn)向技術(shù)受到廣泛重視， Marathon 公司對 Wyoming 北部油田有中等發(fā)育裂縫，注水開發(fā)有早竄現(xiàn)象等問題實施了兩次流體轉(zhuǎn)向技術(shù)的礦場試驗， 試驗結(jié)果表明 ： 處理每口水井增加可采儲量 34400m3。 20 世紀(jì) 60 年代開始使用聚丙烯酰胺類高分子聚合物凝膠技術(shù)，這為化學(xué)調(diào)剖堵水技術(shù)打開了新局面。 驅(qū)：對中等滲透率層段，通過注入調(diào)驅(qū)體系，建立一定阻力，為低滲透層段吸水留下足夠的壓力空間，提高驅(qū)油效率與波及體積。 通過 對 長慶油田 采油四廠 各區(qū)塊 的地質(zhì)情況和 注水開發(fā) 中 存在 的問題進行 仔細(xì) 分 3 析后， 發(fā)現(xiàn)影響各區(qū)塊 注水開發(fā)的主要問題 有 ： 1） 部分區(qū)塊裂縫和大孔道發(fā)育，吸水剖面嚴(yán)重不均 。 靖安油田 大路溝四區(qū)油層為三疊系延長組長 2，該區(qū)塊沉積環(huán)境同大路溝三區(qū)，地質(zhì)特征也 很相象。油層原始含水飽和度高（ %），原始地層壓力 ，油藏屬彈性弱水壓驅(qū)動。油層原始含水飽和度高（ %），油藏屬 彈性弱水壓驅(qū)動，原始地層壓力 。 其 構(gòu)造主要為由東向西傾沒的低幅鼻隆。 表 111 長慶油田采油四廠基本物性表 區(qū)塊 化子坪 白 于 山 盤古梁東區(qū) 大路溝一區(qū) 大路溝二區(qū) 大路溝三區(qū) 大路溝四區(qū) 新 14 井區(qū) 溫度（ ℃ ） 孔隙度（ %） 滲透率 （ 103μm2） 安塞油田化子坪區(qū)位于安塞縣化子坪鄉(xiāng)境內(nèi)。平均油層厚度為 ，油水層厚度為 。含油層系單一，油層較薄，平均單井油層厚度 ，油水層厚度 。其中長 213 平均單井油層厚度，油水層厚度 ，油層平均原始含水飽和度 %； 長 221 平均單井油層厚度，油水層厚度 ，油層平均含水飽和度 %， 原始地層壓力 ，油藏屬彈性弱水壓驅(qū)動。 開發(fā)過程中存在的問題及對策 長慶油田采油四廠 的各區(qū)塊均 以 注水開發(fā) 為主 ，在許多井區(qū)，注水開發(fā)后，含水波動大且上升速度快，含水 率升高， 產(chǎn)量 遞減 。 調(diào)： 調(diào) 整 滲透率級差， 在中高滲透層段，主砂體帶方向，采用強度適中的調(diào)剖劑，抑制注入水推進速度，改變滲流路徑，提高波及體積。前蘇聯(lián)試驗了叔丁基酚和甲醛合成樹脂，環(huán)烷酸皂尿素甲醛樹脂等化 4 學(xué)劑。通過試驗證明弱凝膠作為調(diào)驅(qū)劑，其封堵強度高，堵水效率可達(dá) 99%以上。 開始時使用 的是 水泥漿堵水，而后發(fā)展了油基水泥、石灰乳、樹脂、活性稠 油等， 20 世紀(jì) 60 年代以樹脂為主， 20 世紀(jì) 70 年代水溶性聚合物及其凝膠開始在油田應(yīng)用，從此，油田調(diào)剖技術(shù)進入了一個新的發(fā)展階段，調(diào)剖劑品種迅速增加，處理井次增多，經(jīng)濟效果也明顯提高。 到“八五”期間我國深 部 調(diào)剖技術(shù)己初具規(guī)模，并 形 成了 兩種主要的工藝技術(shù)，即顆粒類 大 劑 量深 部 調(diào)剖技術(shù)和延遲交聯(lián)聚合物深 部 調(diào)剖技術(shù)。由于甲醛和苯酚是有毒和有刺激性的物質(zhì)，一些學(xué)者研制了以六次甲基四 胺和對羥基甲酸甲脂為主的替代物，這兩種物質(zhì)在高溫下分解出甲醛和苯酚，與聚丙烯酰胺反應(yīng)生成交聯(lián)物質(zhì)。早期的礦場均采 用 Cr6+/還原劑體系，還 原劑體系一般以硫脲為主 。此分散體系不具有流動性，顯示出固體的力學(xué)性質(zhì)，如具有一定的彈性、強度等。 水溶性聚合物包括合成聚合物、天然改性聚合物、生物聚合物等。聚丙烯 酰 胺還可與其 它 高價有機金屬有機鹽，如檸檬酸鋁、檸檬酸 鉻 等，通過交聯(lián)而形成凝膠，一般采用雙液法注入工藝施工。 HPAM 乳液 /可溶性樹脂 /鉻調(diào)剖劑，通過水溶性酚醛樹脂與鉻離子共同交聯(lián)，提高了熱穩(wěn)定性，可用于 150℃以下地層，型號為 TDGIR， WF981 的產(chǎn)品在油田堵水調(diào)剖中已有廣泛應(yīng)用。 在遼河等油田應(yīng)用，取得明顯效果 的 FT213 調(diào)剖劑，是丙烯 酰 胺和陽離子烯丙基單體在氧化還 原體系引發(fā)劑存在下聚合而成的兩性離子聚合物。該凝膠耐高溫高鹽，適用溫度 70~130℃ ，耐礦化度 150000~350000mg/L 的地層水，成膠時間 5~48h 可控，凝膠粘度 （ 3~8） 。草本木質(zhì)素主要由愈創(chuàng)木 基丙基、紫丁香基丙基、 4羥 基苯丙基為主要骨架構(gòu)成。 （三） 生物聚合物調(diào)剖劑 生物聚合物中 常 用 的 調(diào)剖產(chǎn)品主要是黃原膠，又稱黃單 孢 桿菌膠或黃 孢 膠， 利 用黃單 孢 桿菌將蔗糖或淀粉發(fā)酵而產(chǎn)生的水溶性聚多糖，其化學(xué)結(jié)構(gòu) 如圖 111 所示 。該堵劑用于注水井調(diào)剖己 得到工業(yè) 化 應(yīng)用。 （五） 顆粒類堵水調(diào)剖劑 顆粒類堵水調(diào)剖劑品種較多，油田使用的品種可分為以下幾個小類 ： （ 1） 非體膨性顆粒 ： 果殼粉、青石粉、蚌殼粉、石灰乳等。 （ 六 ）微生物類調(diào)剖 堵水劑 微生物類調(diào)剖堵水 是 利用細(xì)菌在高滲層中的繁殖，生成粘性聚合物及微生物，對大孔道產(chǎn)生堵塞，達(dá)到改善注水剖面的 目的。 （ 4） 凝膠 體系可 用污水配 制 ，節(jié)省淡水資源，減少 污水排放，降低了生產(chǎn)成本。 為了更好 地 針對油藏 實際 ，更好 地 調(diào)整吸水剖面、提高采收率、深挖采油潛力，有必要 搞清 凝膠 提高采收率 的 機理 。在 實際 應(yīng)用中常常觀察到注入壓力隨著注入量緩慢上升的現(xiàn)象，就 證實了凝膠可以通過變形擠入窄小孔喉進入到油藏深部。當(dāng)凝膠遇到孔喉時，由于凝膠體系的高粘度和大分子尺寸，暫時受阻于孔喉處（如圖 113（ c）所示）。 研制深部 調(diào) 剖 體系，體系的成膠時間、耐溫、抗鹽、抗剪切、穩(wěn)定性評價 等 實驗研究 。 （ 3） 對 4 個主要配方進行 多孔介質(zhì)剪切影響 實驗，通過 12 組填砂管實驗 了 凝膠的堵水率，通過 4 組并聯(lián)填砂管實驗得到了凝膠選擇性封堵能力。 (2)凝膠 具有良好的抗 剪切 能 力和成膠臨界濃度低，確保調(diào) 剖 體系段塞前緣稀釋時仍能很好成膠 。 聚合物 篩選 要 實現(xiàn) 對 油藏 “ 堵調(diào)驅(qū)相結(jié)合 ” 的治理思路 ，封堵 裂縫和 高滲通道 ， 調(diào)整滲透率級差， 改善吸水剖面 ， 提高驅(qū)油效率與波及體積 。實驗水 質(zhì)見 表 211。由于 疏水 締合聚合物的粘均分子量遠(yuǎn)低于其它聚合物，所以 疏水 締合聚合物稀溶液的本體粘度低于或相近于其它聚合物的粘度。 用不同礦化度的水溶解不同聚合物 成 5000mg/L 的母液，再用同樣的水把母液稀釋到 500mg/L、 750mg/L、 1000mg/L、 1500mg/L、 2020mg/L、 2500mg/L、 3000mg/L、 3500mg/L的目標(biāo)液，測粘度，通過粘度變化考察聚合物的耐鹽性。實驗結(jié)果見表 213 和圖 213。 將 APP日本水解聚丙烯酰胺 (MO4000)、 KYHPAM 聚合物 ， 普通聚丙烯酰胺 等聚合物溶解成 5000mg/L 母液后，分別稀釋為濃度為 500mg/L、 750mg/L、 1000mg/L、 18 1250mg/L、 1500mg/L、 1750mg/L、 2020mg/L、 2500mg/L、 3000mg/L、 3500mg/L 目標(biāo)液，在 60℃下測其粘度隨濃度變化情況。 (4)凝膠體系長時間候凝過程要求溶液粘度在一定礦化度下具有穩(wěn)定性，保證不出現(xiàn)聚合物分子過于卷曲或相分離導(dǎo)致不能成膠 。 本章 對凝膠體系的配方 篩選 、影響因素和 性能評價進行了詳細(xì)地研究 。 （ 3） 機械剪切和 多孔介質(zhì)剪切實驗表明，凝膠的強度有所降低，成膠時間延長，有利于大劑量注入，提高了其穩(wěn)定性，確保凝膠在目的位置成膠，發(fā) 揮調(diào) 剖 作用 。 利用 疏水 締合聚合物 可逆 的 網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu) 消除低滲透對聚合物溶液的部分剪切降解，再加上分子量較低，剪切本來就小的優(yōu) 勢，保證調(diào) 剖 體系經(jīng)過 近 井地 帶的地層 后， 到 達(dá)設(shè)計位置仍能很好成膠，確保調(diào) 剖 體系的強度。 圖中藍(lán)色為地層水，紫色為凝膠，褐色 /黑色為巖石骨架，無色為煤油。微觀驅(qū)替實驗結(jié)果證實凝膠注入多孔介質(zhì)后，能夠改變后續(xù)注入水的流動方向，迫使注入水進入尚未被注入水波及的微小孔隙，從而提高微觀波及效 率。凝膠在多孔介質(zhì)中的流動不僅存在剪切流動，而且還存在拉伸流動。 （ 2）凝膠 不 易對 油藏低滲透層 造成傷害 ，造成低滲透層的 堵塞 。凝膠對高滲透層形成物理堵塞，增大其流動阻力。在顆粒堵劑中近年來使用較多的是礦物類和體膨性顆粒，礦物類與聚丙烯 酰 胺溶液或其凝膠配合使用效果更好，既可增強堵塞作用，又可防止或減少顆粒運移。三相泡沫比二相泡沫穩(wěn)定得多，故現(xiàn)場多使用三相泡沫。后兩種鉻離子反應(yīng)較緩和，生成的凝膠穩(wěn)定性較好。膠凝后粘度最高可達(dá)50，熱 穩(wěn)定性好，適于 60~120℃ 高滲透地層油田堵水調(diào)剖。這類木質(zhì)素常與聚丙烯 酰 胺混用，以重鉻酸鈉或水玻璃為交聯(lián)劑。根據(jù)地層孔隙喉道選擇微粒尺寸，微粒尺寸為地層孔隙喉道半徑的 1/3~1/7 較為適宜。 ③ 水解聚丙烯睛 （ HPAN） 調(diào)剖劑 國內(nèi)用睛綸廢絲的堿性水解產(chǎn)物。 聚丙烯 酰 胺與可溶性樹脂組成的調(diào)剖體系，在各油田的應(yīng)用取得了較好效果。根據(jù)聚合物、交聯(lián)劑及其 它 添加劑的 7 不同又可分成許多品種。同年，大慶油田在其北部地區(qū)進行了注聚合物前凝膠深部調(diào)剖的試驗研究；新疆克拉瑪依油田應(yīng)用了延遲交聯(lián)深部調(diào)剖技術(shù)；大慶第六采油廠喇嘛甸油田注聚合物前進行了復(fù)合離子深部調(diào)剖，結(jié)果注入壓力緩慢上升，流動阻力增大，調(diào)剖效果顯著。但是，有機