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        我国油藏天然能量不足,大多数都依靠注水补充油藏能量进行开发;由于油藏的非均质性和不利的流度比,注入水容易沿高渗透层及高渗透区不均匀推进,在纵向上形成单层突进、舌进,在横向上形成指进,造成注入水的波及体积小,严重影响了水驱的开发效果。因此,要想改善注水开发效果就要想法提高注入水的波及体积,目前,在注水井上进行化学调剖是提高注水波及体积改善水驱开发效果最经济有效的方法;在注水井中,通过注入化学调剖剂,在纵向上,调剖剂可封堵高渗透层或增加高渗透层的渗流阻力,减小高渗透层的吸水能力,启动低渗透层或增加低渗透层的吸水量,调整吸水剖面、扩大垂向波及系数;在平面上,调剖剂可对后续注入水分流,使原来沿高渗透、低渗流阻力方向流动的水改变流向,扩展到低渗透区,将剩余油的原油驱出,改善注水开发效果,提高水驱采收率。注水井化学调剖成败关键是化学调剖剂的性能和对处理油藏的适应性,针对我国油藏特点,目前已研发了近十大类数百种配方体系;不同种类的调剖体系,适用于特定的油藏条件,针对注入水流动通道主要是基质孔隙且不在裂缝和微裂缝的油藏,一般认为,选择注入性和流动性好的交联聚合物冻胶为主要调剖剂。
    1.交联聚合物冻胶调剖原理及自主研发体系特点
        由于交联聚合物冻胶调剖剂成本低、现场配液简单、成胶时间和冻胶强度易控,目前,在注水井调剖实施方案中,应用比较广泛,这类调剖剂的调剖机理是以物理堵塞为主并兼具吸附和动力捕集作用,其中物理堵塞是由于聚合物分子链上有许多反应基团与交联剂发生交联作用,形成网状结构,这种网状结构把水包含在晶格结构中形成具有粘弹性的冻胶体,这种粘弹性冻胶体在油层孔隙介质中间形成物理堵塞,阻止水流通过或改变水流方向;交联聚合物冻胶调剖剂具体作用机理表现在如下四个方面:①渗透率下降作用:聚合物与交联剂发生交联反应,使地层渗透率下降,高渗透区下降得更加明显,下降幅度的大小与聚合物和交联剂的浓度和配比有关;②油层非均质性的降低作用:注水井注入交联聚合物冻胶调剖剂后,可以调整注水井的吸水剖面,油水井间的高渗透带得到降低,使后续注入水接触较大的油层;③滞留与捕集作用:部分交联体系分子及分子链上的极性基团卷缩在孔道中(滞留与捕集),阻碍水流动;④吸附作用:分子链上的极性基团与岩石表面相互吸附,提高了调剖剂的残余阻力,增强了封堵效果。
        目前普遍使用的交联聚合物冻胶类调剖剂,一般选用阴离子聚合物作为调剖剂的主剂,金属离子或酚醛作为交联剂,在特定的油藏条件下反应交联形成冻胶;当油层水矿化度和阴离子聚合物水解度高时,传统的冻胶调剖剂中的阴离子聚合物会与Ca2+、Mg2+反应生成沉淀,这样聚合物与交联剂反应不易生成冻胶;即使生成冻胶,但随着冻胶在地层中放置时间的延长,聚合物中的阴离子与Ca2+、Mg2+继续反应,使聚合物分子链收缩,挤压出调剖剂中携带的水分,使传统冻胶调剖剂缩水而失去调剖作用。此外,传统冻胶调剖剂所选用的交联剂具有选择性:要么只与酰胺基交联,要么只与羧钠基交联,两者都导致传统冻胶调剖剂强度低稳定性差。为了解决传统冻胶调剖剂存在的问题,我公司研发了两性离子冻胶调剖剂,以两性离子聚合物代替传统的阴离子聚合物,用多羟甲基酚和金属离子复合的复合交联剂代替传统的单一交联剂,再添加促胶稳定剂,提高了两性离子冻胶调剖剂的耐温抗盐能力和长期稳定性能;通过各组分成胶实验,得出两性离子冻胶调剖剂各组分应用范围和最近配方如表1.1和图1.1所示:
                                          表1  两性离子调剖剂各组分应用浓度范围及最佳配方        

      调剖体系

    最佳配方

    配方范围

    两性离子聚合物浓度(mg/L

    2000

    10003500

    交联剂A浓度(%

    0.20

    0.100.35

    促进剂B浓度(%

    0.20

    0.100.35



     

                                    图1.1  两性离子调剖剂各组分不同浓度下的强度
                  
        通过各影响因素分析,得出该两性离子冻胶调剖剂的应用范围如表1.2所示:
                                      表1.2  两性离子调剖剂使用油藏条件及性能指标

    温度℃

    pH

    矿化度mg/L

    成胶时间h

    成胶强度mP.s

    30-80

    4-11

    <20×104

       4-72(可调)

    0.5-10×104(可调)

     

     

        由表1.2可以看出:该调剖剂适用于温度在30-80°C,矿化度小于20×104mg/L的所有油藏条件,成胶时间在4-72小时内可调,成胶后强度可在0.5-10×104 mP.s范围内调整。
    2.检测标准、规定技术指标及检测评价结果
        任丘市油联化工有限公司研发了耐温、抗盐及成胶性能良好的两性离子交联聚合物冻胶调剖剂,并制定了生产检测评价标准(该标准已由国家技术监督局备案,其扫描件见图7.3),规定了性能技术指标,规定的性能技术指标和由长庆油田公司化工集团研究所质检中心检测结果列于表7.3,图7.4是化工集团研究所质检中心质检报告扫描件,可以看出,该调剖剂各项技术性能指标均优于标准规定的指标。
                                       表1.3   两性离子调剖剂技术指标及检测结果

    项目

    标准指标

    检测结果

    溶解时间,h

    2

    2.0

    60成胶时间,h

    672

    7.5

    成胶后黏度,mPa.s

    3×104

    3.34×104

    目测冻胶强度代码

    D

    D