【正文】 實驗結(jié)果見表 214 和圖 214。 抗鹽性 聚合物溶液必須要具有較好的抗鹽性，這樣才能保證不出現(xiàn)聚合物分子過于卷曲或相分離，而導(dǎo)致聚合物溶液不能成膠的情況，因此有必要 研究 不同聚合物溶液的抗鹽性。 19 表 213 四種不同類型聚合物在不同濃度的粘－溫關(guān)系 聚合物濃度（ mg/L） 聚合物類型 粘度（ ） 30℃ 50℃ 70℃ 84℃ 95℃ 1200 APP4 MO4000 普通聚丙烯酰胺 KYHPAM 聚合物 1500 APP4 MO4000 普通聚丙烯酰胺 KYHPAM 聚合物 1800 APP4 MO4000 普通聚丙烯酰胺 KYHPAM 聚 合物 2500 APP4 1258 513 255 MO4000 普通聚丙烯酰胺 KYHPAM 聚合物 3000 APP4 2020 1476 589 MO4000 普通聚丙烯酰胺 KYHPAM 聚合物 3500 APP4 2020 2020 1186 347 244 MO4000 普通聚丙烯酰胺 KYHPAM 聚合物 由 圖 213 可知，四種不同類型聚合物在相同濃度下，聚合物的粘 度都隨著溫度的升高而降低，疏水締合 聚合物降低幅度要比其它聚合物 的大 ，但從 30℃ 到 95℃ ， APP4的粘度絕對值都比其它聚合物的粘度絕對值高。 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。但是，當(dāng) 疏水 締合聚合物 濃度 高于臨界締合 濃度后，溶液 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。這是因為，在疏水 締合聚合物濃度未達(dá)到 1250mg/L 時，其粘度的構(gòu)成主要 以 非結(jié)構(gòu)粘度 η 非結(jié)構(gòu) 為主。 實驗結(jié)果見表 212 和圖 212。在一定濃度下，溶液 的高粘性能有利于提高成膠強(qiáng)度和長期穩(wěn)定性。 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。 實驗用 水 ： 在篩選聚合物 時 ， 采用 總礦化度 ，考慮到 Ca2+、 Mg2+含量對聚合物性能影響較大， 通過 適當(dāng)提高地層水水質(zhì)的 Ca2+、 Mg2+含量，篩選出性能更佳的聚合物。 (5)聚合物 溶液的配制和注入所涉及的其它 溶液 性能。 (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 。 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(jìn)的滲流特性， 有助于 擴(kuò)大波及體積，實現(xiàn)有效封堵 。 (3)篩選出適合的交聯(lián)助劑。 鉻離子交聯(lián)凝膠體系 凝膠體系配方篩選 對 長慶油田采油四廠 油藏深部 調(diào)剖 凝膠體系的配方篩選主要包括三個方面 的內(nèi)容：(1)對比各種聚合物的性能，篩選出具備良好注入性、大劑量注入能力、抗剪切性、高強(qiáng)度（粘度）、長期穩(wěn)定性的聚合物 主劑 。 凝膠 體系 的 性能 對調(diào) 剖 成功與否至關(guān)重要 。 (3)凝膠體系 具有在近井地帶流動時整體均勻推進(jìn)的滲流特性，避免段塞孤軍突進(jìn)，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 。 為了實現(xiàn) 通過深部 調(diào)剖 ，提高驅(qū)油效率， 提高存水率 ，恢復(fù)地層壓力，縮小壓差的治理目標(biāo) ，要求凝膠體系具有如下性能： (1)良好的注入性，保證 調(diào)剖 體系的大劑量注入 。 （ 4） APP4 作為 聚合物 主劑 的凝膠體系通過部分物理交聯(lián)和部分化學(xué)交聯(lián)相結(jié)合的方式能夠大幅度提高凝膠的調(diào)堵性能和老化穩(wěn)定性。 （ 2）針對 油藏 實際 ， 篩選出 一系列 具有 不同膠體強(qiáng)度和 性能 良 好的凝膠體系配方 ，并 對 其性能和 影響因素進(jìn)行 系統(tǒng)實驗評價和 分析 。 （ 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 。 （ 2） 完成了對約 150 個配方的成膠時間和膠體強(qiáng)度測定，確定了各組分的 用 量。 油藏特征與開發(fā)現(xiàn)狀 中低滲透油藏 注水井調(diào)剖 優(yōu)選 調(diào) 剖 體 系主劑 研制深部 調(diào) 剖 體系 配方篩選 影響因素 性能評價 低滲透油田注水井 深部調(diào)剖 技術(shù) 完善與推廣 分子量較低 增粘性好 整體推進(jìn)能力強(qiáng) 可逆網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 物理“交聯(lián)” 良好注入性 鉻離子凝膠體系 有機(jī)酚醛凝膠體系 15 項目完成情況 主要工作量 在 項目 研究 期間，針對長慶油田 采油四廠 油藏實際，研 制出與 中等溫度、 中低滲透率 等 油藏 和礦場條件相 適 應(yīng) 的深部 凝膠 調(diào) 剖 體系 ，完成了項目的研究內(nèi)容，達(dá)到項目的要求指標(biāo) 。 利用 疏水 締合聚合物 的可逆物理“交聯(lián)”貢獻(xiàn) 的交聯(lián)強(qiáng)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。 調(diào) 剖 體系的注入性、堵劑強(qiáng)度、封堵選擇性 、提高采收率 等 實驗 研究 。 14 主要研究內(nèi)容 針對長慶油田采油四廠一些注水井注入水突進(jìn)的現(xiàn)狀，通過室內(nèi)研制出適合長慶油田采油四廠的深部調(diào)剖劑體系 。 圖 114 微觀驅(qū)油裝置 13 圖 115 凝膠入孔機(jī)理動態(tài)圖 圖 116 凝膠彈性驅(qū)油機(jī)理動態(tài)圖 圖 117 凝膠改向驅(qū)油機(jī)理動態(tài)圖 圖 118 油滴聚并機(jī)理動態(tài)圖 從圖 115~118 可以看出，凝膠由于本身的特點，提高 了 微觀波及效率和微觀洗油效率。 利用微觀驅(qū)油裝置 （圖 114） 對凝膠的微觀驅(qū)油機(jī)理和驅(qū)油性能進(jìn)行的觀察 結(jié)果見圖 115 至圖 118。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(jìn)入小孔隙（如圖 113（ d）所示 ），從而驅(qū)替出小孔隙中的殘余油。根據(jù)凝膠在多孔介質(zhì)中的流動規(guī)律，凝膠優(yōu)先進(jìn)入被水占據(jù)的大孔隙（如圖 113（ b）所示）。凝膠的流體改向作用機(jī)理如圖 113 所示。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。 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。 巖石顆粒 弱凝膠 水 a b c 圖 112 凝膠粘彈作用通過窄小孔吼示意圖 由于 油藏孔隙的 非均質(zhì)性極強(qiáng) ， 因為 凝膠的粘彈性能， 才能 通過窄小孔喉進(jìn)入到油藏深部。凝膠在法向壓力差作用下產(chǎn)生 Wensenberg現(xiàn)象。 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。 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。 11 所以， 對 長慶油田采油四廠的生產(chǎn)區(qū)塊， 決定 采 用 凝膠 深部 調(diào) 剖 技術(shù) 。 （ 3）凝膠成膠時間長，具有較好的剪切穩(wěn)定性， 可 在 油藏 實現(xiàn)深部 調(diào) 剖 。根據(jù) 油藏裂縫、中高滲透層選用不同強(qiáng)度凝膠，解決地層 滲透率級差大 的問題 。 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。 （ 3） 具有較好的剪切穩(wěn)定性 。 凝膠 深部 調(diào) 剖 技術(shù)具有以下特點： （ 1） 選擇性強(qiáng)，更加容易在高滲透層較深部位產(chǎn)生有效堵塞 。 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(jī)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。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。 礦物類堵水調(diào)剖價格便宜，原料易得，近年來在勝利、中原、大港等高滲透油田大面積推廣使用，己獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。使用顆粒堵水調(diào)剖時顆粒的粒徑必須與地層的喉道半徑配伍，顆粒粒徑為喉道半徑的 1/3~1/7 時，堵塞效果最好。 顆粒堵水調(diào)剖劑是一種經(jīng)濟(jì)有效的堵劑，尤其是高滲透、特高滲透地層，需要進(jìn)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。 （ 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。該方法成本低，原材料來源廣，并有一定的選擇性。 三 相泡沫的調(diào)剖機(jī)理是依靠穩(wěn)定的泡沫流體在注水層中迭加的氣液阻效應(yīng)－ Jamin效應(yīng)，改變吸水層內(nèi)的滲流方向和吸 水剖面，減緩主要水流方向的水線推進(jìn)速度和吸水量，擴(kuò)大注入水的掃油面積、波及體積和驅(qū)油效率。 （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。 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(kuò)大處理半徑，產(chǎn)生驅(qū)油作用。加入適當(dāng)?shù)柠}及保護(hù)劑有助于提高黃原膠溶液及凝膠的熱穩(wěn)定性。黃原膠與鉻的交聯(lián)作用屬于弱交聯(lián)，凝膠受剪切作用后粘度大幅度下降，但靜止后又可恢復(fù)原來的強(qiáng)度，這是生物聚合物凝膠獨(dú)有的優(yōu)點，可以保證施 工安全無風(fēng)險。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(jī) 羧 酸鉻。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。 栲 9 膠是一種復(fù)雜的混合物，主要的有效組份是單寧，單寧是多元酚衍生物的混合物，可代替酚類原料，其凝膠比普通酚類凝膠有更好的耐熱性，在 300℃下仍有良好的熱穩(wěn)定性，可用于稠油蒸汽驅(qū)地層堵水調(diào)剖。這種新 產(chǎn)品在油田初步應(yīng)用己見成效。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(qiáng)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。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。 另一類是蘆葦、稻草等非木材原料與堿蒸煮產(chǎn)生的堿法草漿黑液，其成份也很復(fù)雜。重鉻酸鈉中的Cr6+經(jīng)木質(zhì)素分子中的還原糖及 羥 基和醛基還原為 Cr3+， 將木質(zhì)素與 HPAM 交聯(lián)起來形成混合凍膠。 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。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。聚合物中 酰 胺基的活潑氫與酚醛樹脂中的 羥 甲基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成體型結(jié)構(gòu)的凝膠。使用的工作液為 %NaCl 溶液，CAN1 有效成分含量 %~%，粘度與水相 近，注入方便。微粒在油中收縮，堵油率 10%。聚合物鏈中的陽離子基團(tuán)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。 ④ 多元共聚物凝膠調(diào)剖劑 這是近幾年發(fā)展的新型調(diào)剖劑，在堵水調(diào)剖中除具有凝膠的共性外，還各具特性。該調(diào)剖劑有兩種類型，一種是 HPAN 與高價金屬離子生成沉淀物的沉淀型調(diào)剖劑，可利用高礦化度地層水中的鈣、鎂離子，直接注入HPAN 溶液，與地層水中的鈣、鎂離子反應(yīng)而生成沉淀 ； 也可采用 雙液法分別注入 HPAN溶液和氯化鈣或氯化鎂溶液，使其在地層相遇后產(chǎn)生沉淀 起調(diào)剖作 用 ， 這種類型的調(diào)剖劑在地層水礦化度較高的江漢油田得到應(yīng)用。基液初始粘度與水相似，而凝膠強(qiáng) 度可高達(dá) 200，且 溶脹性好，可泵時間及凝膠強(qiáng)度可控，在全國大部分油田推廣應(yīng)用，效果顯著。 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(jìn)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。 HPAM/烏洛托品 /對苯二酚組成的調(diào)剖體系，通過烏洛托品在 地 層溫度下受熱分解出甲醛，再與酚反應(yīng)生成樹脂，從而產(chǎn)生了一定的延遲交聯(lián)作用的凝膠，進(jìn)而調(diào)整注水井剖面。如聚丙烯 酰 胺與可溶性的密胺樹