凝膠顆粒調(diào)驅(qū)工藝技術(shù)715

1、一、凝膠顆粒調(diào)驅(qū)技術(shù)機(jī)理二、凝膠顆粒性能評(píng)價(jià)（一）凝膠顆粒的基本特征（二）顆粒的膨脹倍數(shù)評(píng)價(jià)（三）膨脹速度（四）耐沖刷能力評(píng)價(jià)（五）凝膠顆粒的粘彈性（六）PH值影響（七）礦化度的影響三、凝膠顆粒工藝技術(shù)（一）選井原則（二）施工工藝（三）施工步驟四、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用五、效果分析（一）效果分析（二）典型井例（三）經(jīng)濟(jì)效益六、認(rèn)識(shí)與建議一、凝膠顆粒調(diào)驅(qū)技術(shù)機(jī)理為解決預(yù)交聯(lián)硬顆粒破碎后(如泵的剪切、炮眼的剪切等)，易沿油層大孔道產(chǎn)出的問題，以及提高預(yù)交聯(lián)顆粒段塞的整體運(yùn)移性能，針對(duì)文、衛(wèi)、馬油田砂巖油藏滲透率高、孔隙大的特點(diǎn)，我們應(yīng)用了耐溫抗鹽凝膠新型顆粒調(diào)驅(qū)劑，它是一種具有多種吸水性官能團(tuán)的耐溫、抗鹽型超強(qiáng)

2、吸水樹脂，主要由陰離子單體、非離子單體、陽離子單體、無機(jī)溶膠、表面活性劑等在引發(fā)劑、交聯(lián)劑存在下采用聚合、交聯(lián)、共混同步合成，經(jīng)洗滌、造粒、烘十、粉碎、篩分等工藝過程加工而成。當(dāng)凝膠顆粒與水接觸時(shí)，水分子進(jìn)入凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)與親水基團(tuán)作用產(chǎn)生氫鍵，形成較強(qiáng)的親和力，同時(shí)，具有空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠體各交聯(lián)點(diǎn)之間的分子鏈因吸入水分子而由無規(guī)蜷曲狀態(tài)變?yōu)樯煺範(fàn)顟B(tài)，并產(chǎn)生內(nèi)聚力，當(dāng)這種作用力達(dá)到相對(duì)平衡時(shí)，吸水膨脹達(dá)到飽和狀態(tài)。凝膠顆粒調(diào)驅(qū)機(jī)理是將凝膠顆粒調(diào)剖劑注入地層，由于滲透率差異和微裂縫存在，調(diào)剖劑優(yōu)先進(jìn)入高滲透層和裂縫地帶,在地層溫度條件下,生成凝膠,形成低滲透屏障，增大滲流阻力,控制主要吸水層的

3、吸水能力,使注入水進(jìn)入中、低吸水層,實(shí)現(xiàn)油藏平面矛盾和縱向?qū)訂柮艿恼{(diào)整(即調(diào)整注水剖面),增大注水波及系數(shù)，提高注入水利用率，控制油井含水上升，改善驅(qū)油效果，提高油田最終采收率。凝膠顆粒調(diào)驅(qū)技術(shù)它克服了預(yù)交聯(lián)硬顆粒不足，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)調(diào)剖效果明顯，凝膠顆粒具有的以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 凝膠顆粒屆地面交聯(lián)產(chǎn)物，解決了常規(guī)地下交聯(lián)調(diào)剖劑進(jìn)入地層后，因稀釋、降解、吸咐等各種復(fù)雜原因造成的不成膠問題；并且該技術(shù)配制簡(jiǎn)單，施工方便，無蠹安全。(2) 凝膠軟顆粒具有良好的運(yùn)移能力，在多孔介質(zhì)中表現(xiàn)出“變形蟲”特征。和硬性顆粒相比，這種可動(dòng)性有利于擴(kuò)大顆粒的侵入及作用范圍。(3) 該調(diào)驅(qū)劑具有較好的選擇進(jìn)入能力,

4、可減少對(duì)非目的層的傷害,并且調(diào)驅(qū)劑顆粒柔順性好，有利于擴(kuò)大調(diào)驅(qū)劑作用范圍，起到調(diào)驅(qū)和驅(qū)油的作用。(4) 設(shè)計(jì)合適的濃度和顆粒大小及注入方式，該調(diào)驅(qū)劑可對(duì)大孔道和裂縫性油藏進(jìn)行深部處理。膨脹后的顆粒具有一定的彈性、強(qiáng)度和保水功能，在調(diào)驅(qū)上具有抗溫抗鹽性能好、配制簡(jiǎn)單、施工方便、對(duì)非目的層污染少等優(yōu)點(diǎn)。二、凝膠顆粒性能評(píng)價(jià)(一)凝膠顆粒的基本特征為了滿足現(xiàn)場(chǎng)和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究需要，合成了8種性能不同的凝膠顆粒，室內(nèi)考察了這8種凝膠顆粒的性能，見表1。實(shí)驗(yàn)中主要選擇較具有代表性的4#軟顆粒和3#硬顆粒。表1凝膠顆?；咎卣黝w粒類號(hào)凝膠強(qiáng)度*膨脹時(shí)間25oC膨脹倍數(shù)穩(wěn)定性120oC60oC70oC80oC

5、90oC1#G104046r5060>122#G1026375455>123#G180607890100>124#D8074P95150150125#D140526590100126#1F2517r24r-5055匚>127#gt;128#:G8031r36r4550>12備注包溫7包溫7天包溫10天包溫10*按R.D.Sydansk衡量方法來評(píng)價(jià)凝膠強(qiáng)度：DI中等流動(dòng)凝膠；F一高變形非流動(dòng)凝膠;G一中等變型非流動(dòng)凝膠.（二）顆粒的膨脹倍數(shù)評(píng)價(jià)可以從表1中活楚地看出，隨著溫度的升高，顆粒的吸水能力增強(qiáng)，膨脹倍數(shù)增大。同時(shí)圖1給出了鹽離子濃

6、度對(duì)顆粒膨脹倍數(shù)的影響。鹽離子的存在對(duì)顆粒的膨脹倍數(shù)有較大的影響：在低鹽濃度區(qū)，顆粒的膨脹倍數(shù)隨著鹽濃度的增加而降低，50000mg/l的鹽離子便可使顆粒的膨脹倍數(shù)從200倍下降到50倍。但鹽離子的濃度超過一定值后顆粒的膨脹倍數(shù)不隨鹽濃度而變，鹽離子濃度的大小對(duì)顆粒膨脹倍數(shù)影響趨丁平穩(wěn)。圖1含鹽濃度對(duì)顆粒膨脹的影響（三）膨脹速度膨脹速度是衡量顆粒性能的一個(gè)重要標(biāo)志，一般來說，作業(yè)措施目的不同對(duì)膨脹速度的要求也不一致，如進(jìn)行堵水或者淺調(diào)作業(yè)，選擇膨脹速度較慢的顆粒較為合適，在顆粒未完全膨脹之前將顆粒注入到目的層，這有利丁顆粒的封堵，如進(jìn)行深調(diào)作業(yè)，則應(yīng)選擇膨脹速度較快的顆粒，在顆粒完全膨脹后將顆

7、粒注入到地層，有利丁顆粒在裂縫或高滲透帶內(nèi)運(yùn)移。顆粒的膨脹速度主要受配制水中含鹽量和溫度的影響，在鹽水中的膨脹速度得到大大延緩,見圖2。圖2顆粒凝膠的膨脹速度量水吸膠干克每oooooO08642O10時(shí)間（小時(shí)）（四）耐沖刷能力評(píng)價(jià)用堵劑堵塞率與驅(qū)替孔隙體積倍數(shù)的關(guān)系曲線來表示耐沖刷能力。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制曲線見圖3。由圖3可見，曲線隨孔隙體積倍數(shù)增加而平緩下降，表明堵劑耐沖刷能力強(qiáng)圖3巖心沖刷試驗(yàn)曲線（五）凝膠顆粒的粘彈性顆粒吸水膨脹后具有顯著的的粘彈性，同時(shí)表現(xiàn)出較強(qiáng)的橡膠粘彈特性。采用流變儀在特定條件下對(duì)粘彈體進(jìn)行評(píng)價(jià)。主要考察吸水膨脹后凝膠的屈服應(yīng)力和斷裂應(yīng)力等。mm勺試樣樣品各一份，在4

8、cmmms-4測(cè)試結(jié)果見圖4,a圖為主劑濃度不同的凝膠體，b圖為交聯(lián)劑較低的凝膠體系。400030000100200300100200剪切時(shí)間（S）圖4不同凝膠的屈服/斷裂應(yīng)力曲線(2000力應(yīng)10000（a）主劑濃度不同的凝膠體（b）交聯(lián)劑較低的凝膠體系顯然，主劑濃度控制凝膠強(qiáng)度即斷裂應(yīng)力，材料沒有明顯的屈服，當(dāng)應(yīng)變達(dá)到極限后即迅速斷裂；交聯(lián)劑較低的情況下，凝膠強(qiáng)度較弱，但韌性較好，出現(xiàn)明顯的屈服和斷裂兩個(gè)過程，并且斷裂應(yīng)變要大得多。（六）PH值影響堵調(diào)劑在PH值大丁9的強(qiáng)堿條件下，成膠時(shí)間縮短，但凝結(jié)體強(qiáng)度要減?。辉赑H值小丁6的條件下，酸可與堵劑中的鈣反應(yīng)，產(chǎn)生氣泡，從而影響了堵劑性能。

9、該封堵劑的漿液本身的PH值在7.0-8.5之間，所以在使用時(shí)不需要調(diào)節(jié)PH值。（七）礦化度的影響在包溫90CX104mg/L的地層水中浸泡堵劑，定時(shí)取出觀察并且測(cè)定堵劑的封堵率與礦化度關(guān)系如如圖5。從圖5中可以看出，堵劑在地層水中浸泡滲透率基本不變，因此封堵強(qiáng)度不受礦化度的影響。圖5礦化度對(duì)封堵率的影響10080堵60率40%200135812151924303540礦化度mg/L三、凝膠顆粒調(diào)驅(qū)工藝技術(shù)（一）選井原則、一31、油井含油飽和度局，剩余油潛力大，油井廣敝量大于15m/d;2、油井含水達(dá)95%，油藏溫度40-150C，含水率一般大于85%3、出水層封堵后，在現(xiàn)有技術(shù)條件下能動(dòng)用差層

10、的；4、井況較好，無套損、套變的井。5、地層非均質(zhì)性嚴(yán)重，縱向滲透率級(jí)差大，存在強(qiáng)吸水層，層問矛盾突出的非均質(zhì)油藏；（二）施工工藝1、施工參數(shù)1）、施工壓力優(yōu)選施工壓力可有效防止非目的層污染。注入前進(jìn)行系統(tǒng)試井測(cè)指示曲線，確定各層啟動(dòng)壓力當(dāng)注水量在一定范圍內(nèi)逐漸增加時(shí)，注水量與壓力的二維曲線為一條斜直線當(dāng)注水量繼續(xù)增大后（一般遠(yuǎn)大于正常注水量）,出現(xiàn)較為明顯的拐點(diǎn)。根據(jù)試井曲線分析，折線的出現(xiàn)是因?yàn)橛行聦踊蛐×芽p開始吸水，即低滲區(qū)域開始吸水。利用拐點(diǎn)壓力值確定各層啟動(dòng)壓力，然后根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的注入壓力。為合理地控制施工參數(shù)，提高調(diào)剖效果，在調(diào)剖現(xiàn)場(chǎng)施工中配備了專用調(diào)堵混配裝置和注入設(shè)備，

11、應(yīng)用該設(shè)備，可以控制低排量注入，達(dá)到控制施工爬坡壓力，使堵劑能夠在低滲透率地層啟動(dòng)壓力以下，即在不啟動(dòng)低滲層的情況下，使堵劑進(jìn)入高滲層，從而減少和避免層問污染。并且該設(shè)備保證了施工的連續(xù)性，降低了施工費(fèi)用，對(duì)提高調(diào)剖效果和經(jīng)濟(jì)效益起到了積極的作用。2）、調(diào)剖劑顆粒粒徑選擇為了合理選擇適應(yīng)文、衛(wèi)、馬油田顆粒調(diào)剖劑的粒徑，采用現(xiàn)場(chǎng)試注方法求出不同區(qū)塊的顆粒粒徑與注入壓力關(guān)系，確定顆粒粒徑范圍，對(duì)于每口井再采用此方法進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)此關(guān)系，我們確定適用丁衛(wèi)城油田的顆粒調(diào)剖劑粒徑應(yīng)為45mm,文明寨、馬寨油田為8-10mmo3）、調(diào)剖劑用量?jī)?yōu)選注入不同用量的調(diào)剖劑，其調(diào)剖效果相差很遠(yuǎn)，所以在調(diào)剖施工設(shè)計(jì)

12、時(shí)，總是期望注入合理的調(diào)剖劑用量，以取得最好的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在保證經(jīng)濟(jì)效果的前提下，應(yīng)合理確定調(diào)剖半徑及用量。對(duì)丁砂巖油藏的深調(diào)施工，首先把葉狀驅(qū)油模型簡(jiǎn)化成菱形驅(qū)油模型，以方便計(jì)算，參照示蹤劑解釋結(jié)果，利用井距、有效厚度、水線寬度對(duì)各小層進(jìn)行調(diào)剖劑用量計(jì)算，然后將各小層用量疊加，最后用用量系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，即得該井全井段調(diào)剖所需調(diào)剖劑用量。（計(jì)算公式為：Q總=6£Q小層式中：Q總為調(diào)剖劑總用量，m3;6為用量系數(shù)，取值范圍01;為孔隙度，%;Q小層為各小層調(diào)剖劑用量，m3）。2、施工方式根據(jù)注示蹤劑的試驗(yàn)結(jié)果，為避免施工過程中調(diào)剖劑突入對(duì)應(yīng)油井，施工中必須控制調(diào)剖劑的一次注入量不能過

13、大，因此在注入工藝上采取的是段塞注入方式，即注入一個(gè)較大段塞后候凝幾天，待前一段調(diào)剖劑在地層中形成具有一定強(qiáng)度的凝膠后再注入下一個(gè)段塞，如此反復(fù)直至注入結(jié)束。3、施工管柱若分注井層間相對(duì)吸水或滲透率級(jí)差大，且主吸水層明確，可采用分層施工，如圖6。施工步驟以圖6中分調(diào)偏1為例簡(jiǎn)述如下：1）、非調(diào)剖層位（偏2、偏3）投死咀，偏1以下投調(diào)剖密封段；2）、調(diào)剖層位（偏1）投調(diào)剖專用水咀及調(diào)剖密封段；3）、按設(shè)計(jì)要求實(shí)施調(diào)剖及相關(guān)程序；4）、大排量徹底反洗井4-5個(gè)循環(huán);5）、撈出調(diào)剖密封段，按地質(zhì)要求撈水咀后轉(zhuǎn)正常注水。（三）施工步驟1、洗井至進(jìn)出口水質(zhì)一致，地面管線試壓25MPa滲不漏為合格。I層水

14、3座偏球圖6分層實(shí)施管柱2、調(diào)驅(qū)劑配制和注入：采用兩個(gè)12n3池子交替配制，交替采用正注方式注入，注入設(shè)備可選擇調(diào)剖泵或水泥車。3、調(diào)驅(qū)劑注完后活水頂替至地層。4、正常注水。四、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用該工藝在馬寨、文明寨、衛(wèi)城油田應(yīng)用33井次，擠入凝膠軟顆粒調(diào)剖劑35599m3,處理半徑7.5m,對(duì)應(yīng)油井累計(jì)增油6207噸，平均井組增油188噸，目前仍繼續(xù)保持了日增油水平30噸的水平，顯示出了良好的增油潛力。五、應(yīng)用效果（一）效果分析1、水井效果對(duì)比凝膠顆粒措施前后啟動(dòng)壓力、注水壓力變化，措施后平均啟動(dòng)壓力上升MPa平均已有效期116天。與預(yù)交聯(lián)顆粒調(diào)剖相比，PI值、啟動(dòng)壓力、注水壓力等主要指標(biāo)變化穩(wěn)中有升

15、，表明凝膠顆粒調(diào)剖措施可有效擴(kuò)大注入水波及體積，提高注入水波及面積。2、油井效果%截止6月底，累計(jì)增油6207t,平均井組增油188噸，平均有效期160天。（二）經(jīng)濟(jì)效益分析1、投入文、衛(wèi)、馬油田共實(shí)施凝膠顆粒調(diào)剖33井次。33井次共投入材料費(fèi)、車輛費(fèi)用共280.85萬元，平均井次費(fèi)用8.5萬元；其中材料費(fèi)用234.15萬元，平均單井材料費(fèi)用7.10萬元，車輛費(fèi)用46.7萬元，平均井次車輛費(fèi)用1.4萬元。2、產(chǎn)出截止2005年06月底，累計(jì)增油6207噸，降水31035m,增油每噸按1600元計(jì)算，降水每方按10元計(jì)算，結(jié)果如下：增油：6207X1600元/噸=993.12萬元降水：31035X10元/方=31.04萬元合計(jì)：1024.16萬元3、階段投入產(chǎn)出比六、認(rèn)識(shí)1、凝膠顆粒體系作為地面交聯(lián)產(chǎn)物，實(shí)驗(yàn)分析了顆粒的基本特征，評(píng)價(jià)了顆粒的膨脹倍數(shù)及粘彈性等特