增韧碱木素高温堵剂的研究与应用

增韧碱木素高温堵剂的研究与应用

曹艳丽

玉门油田分公司工程技术研究院 甘肃省酒泉市 735019

摘要：随着油田开发的不断深入，高温、高矿化度裂缝性复杂油藏在边底水作用下，造成部分油井含水高。为此，研制出实用性强的碱木素高温堵剂，现场应用6井次，对玉门油田裂缝性油藏起到强封堵作用，保护基质渗透率不受伤害，提高油田注水采收率，试验效果较好。

关键词：碱木素 高温堵剂 封堵作用

1.碱木素凝胶体系的研究

1.1碱木素浓度对体系成胶性能的影响

130℃下，考察了碱木素浓度为0.5%-8%对成胶性能的影响。结果表明：碱木素浓度越低，成胶时间越长。随着碱木素浓度的增大，成胶强度先增大后减小，这是因为碱木素浓度低于2%，体系中可以交联的点少，生成冻胶上部有大量的清液，不能整体成胶；碱木素浓度高于4%，反应生成的产物以线型高分子为主，胶体的整体强度下降。碱木素体系成胶后具有粘弹性，综合考虑现场施工时注入时间及成本，选择碱木素最佳浓度为2%-3%。

1.2交联剂W浓度对体系成胶性能的影响

交联剂W有利于体系中体型高分子的形成，提高聚合反应速率。随着交联剂W浓度的增加，成胶时间缩短，成胶强度增大。综合考虑交联剂W浓度对成胶时间和成胶强度影响，选择交联剂W最佳浓度为1.5%-2.5%。

1.3交联剂B浓度对体系成胶性能的影响

交联剂B在体系中既参与碱木素和交联剂W的线型聚合，又在“碱木素-交联剂W-交联剂B”体型聚合中起到三活性点作用。随着交联剂B浓度的增加，因减小了交联剂W与交联剂B的比例，导致体型交联反应速率降低，体系成胶时间延长。由于线型聚合反应速率高于体型交联反应速率，因此体系可交联形成大的空间网络结构，有利于胶体强度的增加。综合考虑交联剂B浓度对成胶时间和成胶强度影响，选择交联剂B最佳浓度为1%-2%。

1.4碱含量对体系成胶性能的影响

室内考察了不同碱浓度对体系成胶性能的影响，结果表明：当pH＜5时，由于碱木素在酸性介质中不溶解，体系不能成胶。随着pH值的增加，成胶时间和成胶强度均是增加的。碱性条件下，体型聚合速度快，局部生成体型结构的速度也快，整体形成空间网络结构速度相对较慢，体系成胶时间较长；酸性条件下，线型聚合速度大于体型聚合速度，体系首先形成线型高分子，转化为体型空间网络结构需要的时间也相对较短。综合考虑成胶时间和成胶强度两个因素，选择pH值范围9-11。

1.5增韧剂的选择

碱木素调堵剂体系虽然耐温性好，但存在脆性大的问题，影响成胶后堵剂的整体强度和耐冲刷能力。通过在碱木素凝胶体系中加入增韧剂Q和高温抗盐聚合物来提高调剖剂体系的韧性，达到对耐高温、高强度堵剂的需求。

实验中可以发现随着增韧剂Q和高温抗盐聚合物浓度的增加，整个凝胶体系的弹性模量也随之升高，从而证明增韧剂Q和高温抗盐聚合物能够有效的改善整个堵剂体系的粘弹性，从而起到提高整个堵剂体系韧性的作用。

通过对韧性改善前后的碱木素堵剂弹性模量测定，确定出增韧剂和高温抗盐聚合物的加量分别为0.15%-0.25%和0.2%-0.4%。

2.体系配方优化

在单因素研究的基础上，以胶体强度为指标，通过正交实验见表1，25种配方的胶体强度结果表2。

表1 正交实验因素与水平表

表2 正交实验结果

优化得到“碱木素-交联剂W-交联剂B”最佳体系配方，胶体强度最高达到0.083 MPa。

3.最佳配方性能评价

3.1成胶前基液粘度

常温下，“碱木素-交联剂W-交联剂B”成胶前液基粘度为18.6mPa.S，流动性较好，现场施工时挤液方便。

3.2成胶时间和成胶强度

实验中对碱木素胶体在不同温度下的静态成胶时间、动态成胶时间和成胶强度分别进行了测定。静、动态成胶时间测定在滚子炉中进行，用突破真空度法测成胶强度。

随温度增加，碱木素胶体成胶强度随之增加，成胶时间随之缩短。在130℃下，静态成胶时间均为26小时，成胶强度为0.082MPa；动态成胶时间为48小时，成胶强度为0.078MPa，均能满足高温油藏调堵水的要求。

3.3温度对体系性能的影响

温度会影响胶体成胶速度和凝胶强度，成胶速度随温度升高而加快而胶体强度则稍有下降，但下降幅度并不太大。

随着温度的升高，成胶时间缩短，同时由于线型聚合和体型交联反应速度均增加，不利于形成大的空间网络结构，成胶强度降低。该体系适用油藏温度为80-180℃使用。

3.4抗盐性能

室内考察了盐含量对该堵剂体系性能的影响，发现盐含量增加对成胶性能影响不大，

说明该堵剂抗盐性能良好。

3.5热稳定性

“碱木素-交联剂W-交联剂B”在180℃下，30天未破胶，表明该体系具有良好的热稳定性。

3.6岩心实验

经过对不同渗透率岩心突破压力、封堵率及耐冲刷能力进行测试，实验数据表明，渗透率越小，突破压力越大；岩心注入0.3PV的胶体溶液，封堵率均大于90%；经50PV的蒸馏水冲刷后，封堵率在78%以上，耐冲刷性能好。

3.7耐酸实验

将成胶后的堵剂浸泡到12%的盐酸中，发现室温下96h内不变化，130℃下72h不变化，表明耐酸性能良好。

4.现场应用

现场试验调堵剂依据在近井地带选用高强度堵剂组合，过渡地带用中强度堵剂组合，在远井地带用低强度堵剂组合的原则，在玉门油田进行了深井调剖堵水试验6井次，累计增油6200吨，经济效益649万元，同时减少产出水55000方，取得了较好的效果。

5.结论

研制的增韧碱木素高温堵剂，现场应用6井次，试验效果好。高温调剖体系在裂缝中的充填，既封堵住裂缝性油藏中的大裂缝，又保证微裂缝具有一定的导流能力，且不伤害基质渗透率，达到了少出水和降低含水率的目的。

参考文献：

[1]杨文军,赵光,刘奎,赵辉,王苹,戴彩丽. 耐温耐盐深部调剖体系研究[J]. 断块油气田,2011,(02):257-260.

[2]苑光宇, 侯吉瑞, 罗焕等. 耐温抗盐调堵剂研究与应用进展[J]. 油田化学, 2012, (02): 251-256.