凝膠顆粒調(diào)驅(qū)工藝技術

1、提 綱一、凝膠顆粒調(diào)驅(qū)技術機理二、凝膠顆粒性能評價（一）凝膠顆粒的基本特征（二）顆粒的膨脹倍數(shù)評價（三）膨脹速度（四）耐沖刷能力評價（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（一）選井原則（二）施工工藝（三）施工步驟四、現(xiàn)場應用五、效果分析（一）效果分析（二）典型井例（三）經(jīng)濟效益六、認識與建議一、凝膠顆粒調(diào)驅(qū)技術機理為解決預交聯(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，以及提高預交聯(lián)顆粒段塞的整體運移性能，針對文、衛(wèi)、馬油田砂巖油藏滲透率高、孔隙大的特點，我們應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的耐溫、抗鹽

2、型超強吸水樹脂，主要由陰離子單體、非離子單體、陽離子單體、無機溶膠、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、烘干、粉碎、篩分等工藝過程加工而成。當凝膠顆粒與水接觸時，水分子進入凝膠網(wǎng)絡結構內(nèi)與親水基團作用產(chǎn)生氫鍵，形成較強的親和力，同時，具有空間網(wǎng)絡結構的凝膠體各交聯(lián)點之間的分子鏈因吸入水分子而由無規(guī)蜷曲狀態(tài)變?yōu)樯煺範顟B(tài)，并產(chǎn)生內(nèi)聚力，當這種作用力達到相對平衡時，吸水膨脹達到飽和狀態(tài)。凝膠顆粒調(diào)驅(qū)機理是將凝膠顆粒調(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

3、水層的吸水能力,使注入水進入中、低吸水層,實現(xiàn)油藏平面矛盾和縱向?qū)娱g矛盾的調(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)技術它克服了預交聯(lián)硬顆粒不足，通過現(xiàn)場實驗調(diào)剖效果明顯，凝膠顆粒具有的以下優(yōu)點：(1)凝膠顆粒屬地面交聯(lián)產(chǎn)物,解決了常規(guī)地下交聯(lián)調(diào)剖劑進入地層后,因稀釋、降解、吸咐等各種復雜原因造成的不成膠問題;并且該技術配制簡單,施工方便,無毒安全。(2) 凝膠軟顆粒具有良好的運移能力，在多孔介質(zhì)中表現(xiàn)出“變形蟲”特征。和硬性顆粒相比，這種可動性有利于擴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入能力

4、,可減少對非目的層的傷害,并且調(diào)驅(qū)劑顆粒柔順性好,有利于擴大調(diào)驅(qū)劑作用范圍,起到調(diào)驅(qū)和驅(qū)油的作用。(4)設計合適的濃度和顆粒大小及注入方式,該調(diào)驅(qū)劑可對大孔道和裂縫性油藏進行深部處理。膨脹后的顆粒具有一定的彈性、強度和保水功能，在調(diào)驅(qū)上具有抗溫抗鹽性能好、配制簡單、施工方便、對非目的層污染少等優(yōu)點。二、凝膠顆粒性能評價（一）凝膠顆粒的基本特征為了滿足現(xiàn)場和室內(nèi)實驗研究需要，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。實驗中主要選擇較具有代表性的4#軟顆粒和3#硬顆粒。表1 凝膠顆粒基本特征顆粒類號凝膠強度*膨脹時間25oC (min)膨脹倍數(shù)穩(wěn)定性120oC (月)6

5、0oC70oC80oC90oC1#G1040465060>122#G1026375455>123#G180607890100>124#D807495150150125#D140526590100126#F2517245055>127#gt;128#G8031364550>12備注恒溫7天恒溫7天恒溫10天恒溫10天* 按R.D. Sydansk衡量方法來評價凝膠強度 ：D中等流動凝膠; F高變形非流動凝膠; G中等變型非流動凝膠.（二） 顆粒的膨脹倍數(shù)評價可以從表1中清楚地看出，隨著溫度的升高，顆粒的吸水能力增強，膨脹倍數(shù)增大。同時圖1給

6、出了鹽離子濃度對顆粒膨脹倍數(shù)的影響。鹽離子的存在對顆粒的膨脹倍數(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顆粒膨脹倍數(shù)影響趨于平穩(wěn)。圖1 含鹽濃度對顆粒膨脹的影響（三） 膨脹速度 膨脹速度是衡量顆粒性能的一個重要標志，一般來說，作業(yè)措施目的不同對膨脹速度的要求也不一致，如進行堵水或者淺調(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，這有利于顆粒的封堵，如進行深調(diào)作業(yè)，則應選擇膨脹速度較快的顆粒，在

7、顆粒完全膨脹后將顆粒注入到地層，有利于顆粒在裂縫或高滲透帶內(nèi)運移。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（四）耐沖刷能力評價用堵劑堵塞率與驅(qū)替孔隙體積倍數(shù)的關系曲線來表示耐沖刷能力。由試驗數(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。圖3 巖心沖刷試驗曲線（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，同時表現(xiàn)出較強的橡膠粘彈特性。采用流變儀在特定條件下對粘彈體進行評價。主要考察吸水膨脹后凝膠的屈服應力和斷裂應力等。吸水膨脹的顆粒在不同恒定剪切速率作用下，通常會表現(xiàn)出不同

8、的屈服和斷裂特性。粘彈體的屈服和斷裂可以表征出凝膠體的韌性和脆性大小。制備交聯(lián)劑和主劑濃度不同的樣品三份，切取厚度為0.8mm的試樣樣品各一份，在3.5cm帶齒平板測量系統(tǒng)上進行測試。測試條件為：間距0.5mm，剪切速率1.0s-1。測試結果見圖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。圖4 不同凝膠的屈服/斷裂應力曲線 (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度即斷裂應力，材料沒有明顯的屈服，當應變達到極限后即迅速斷裂；交聯(lián)劑較低的情況下，凝膠強度較弱，但韌性較好，出現(xiàn)明顯的屈服和斷裂兩個過程，并且斷裂應變要大得多。（六）PH值影響

9、堵調(diào)劑在PH值大于9的強堿條件下，成膠時間縮短，但凝結體強度要減?。辉赑H值小于6的條件下，酸可與堵劑中的鈣反應，產(chǎn)生氣泡，從而影響了堵劑性能。該封堵劑的漿液本身的PH值在7.0-8.5之間，所以在使用時不需要調(diào)節(jié)PH值。（七）礦化度的影響在恒溫90條件下，在清水和礦化度為25.0×104mg/L的地層水中浸泡堵劑，定時取出觀察并且測定堵劑的封堵率與礦化度關系如如圖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，因此封堵強度不受礦化度的影響。圖5 礦化度對封堵率的影響三、凝膠顆粒調(diào)驅(qū)工藝技術（一） 選井原則1、油井含油飽和度高，剩余油潛力大，油井產(chǎn)液量大于15m3/d；2、油

10、井含水達95，油藏溫度40-150，含水率一般大于85%；3、出水層封堵后，在現(xiàn)有技術條件下能動用差層的；4、井況較好，無套損、套變的井。5、地層非均質(zhì)性嚴重，縱向滲透率級差大，存在強吸水層，層間矛盾突出的非均質(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。注入前進行系統(tǒng)試井測指示曲線,確定各層啟動壓力當注水量在一定范圍內(nèi)逐漸增加時,注水量與壓力的二維曲線為一條斜直線,當注水量繼續(xù)增大后(一般遠大于正常注水量),出現(xiàn)較為明顯的拐點。根據(jù)試井曲線分析,折線的出現(xiàn)是因為有新層或小裂縫開始吸水,即低滲區(qū)域開始吸水。利用拐點壓力值,確定各層啟動壓力,然后根據(jù)實際

11、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)場施工中配備了專用調(diào)堵混配裝置和注入設備,應用該設備,可以控制低排量注入,達到控制施工爬坡壓力,使堵劑能夠在低滲透率地層啟動壓力以下,即在不啟動低滲層的情況下,使堵劑進入高滲層,從而減少和避免層間污染。并且該設備保證了施工的連續(xù)性,降低了施工費用,對提高調(diào)剖效果和經(jīng)濟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文、衛(wèi)、馬油田顆粒調(diào)剖劑的粒徑,采用現(xiàn)場試注方法求出不同區(qū)塊的顆粒粒徑與注入壓力關系,確定顆粒粒徑范圍,對于每口井再采用此方法進行調(diào)整，根據(jù)此關系,我們確定適用于衛(wèi)城油田的顆粒調(diào)剖劑粒徑應為45，文明寨

12、、馬寨油田為8-10。3）、調(diào)剖劑用量優(yōu)選注入不同用量的調(diào)剖劑，其調(diào)剖效果相差很遠，所以在調(diào)剖施工設計時，總是期望注入合理的調(diào)剖劑用量，以取得最好的經(jīng)濟效益。 因此,在保證經(jīng)濟效果的前提下,應合理確定調(diào)剖半徑及用量。對于砂巖油藏的深調(diào)施工,首先把葉狀驅(qū)油模型簡化成菱形驅(qū)油模型,以方便計算,參照示蹤劑解釋結果,利用井距、有效厚度、水線寬度對各小層進行調(diào)剖劑用量計算,然后將各小層用量疊加,最后用用量系數(shù)進行調(diào)整,即得該井全井段調(diào)剖所需調(diào)剖劑用量。（計算公式為:總=··小層式中:總為調(diào)剖劑總用量,3;為用量系數(shù),取值范圍01;為孔隙度,%;小層為各小層調(diào)剖劑用量,3）。2、施工方

13、式根據(jù)注示蹤劑的試驗結果,為避免施工過程中調(diào)剖劑突入對應油井,施工中必須控制調(diào)剖劑的一次注入量不能過大,因此在注入工藝上采取的是段塞注入方式,即注入一個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度的凝膠后再注入下一個段塞,如此反復直至注入結束。3、施工管柱卡瓦調(diào)剖層注水層注水層調(diào)剖水咀水力錨封1偏2(死)封2偏3(死)球座調(diào)剖密封段圖6 分層實施管柱若分注井層間相對吸水或滲透率級差大，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

14、計要求實施調(diào)剖及相關程序；4)、大排量徹底反洗井4-5個循環(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、洗井至進出口水質(zhì)一致，地面管線試壓25MPa不滲不漏為合格。2、調(diào)驅(qū)劑配制和注入：采用兩個12m3池子交替配制，交替采用正注方式注入，注入設備可選擇調(diào)剖泵或水泥車。3、調(diào)驅(qū)劑注完后清水頂替至地層。4、正常注水。四、現(xiàn)場應用該工藝在馬寨、文明寨、衛(wèi)城油田應用33井次，擠入凝膠軟顆粒調(diào)剖劑35599m3，處理半徑7.5m，對應油井累計增油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、應用效果（一）效果分析1、水井

15、效果對比凝膠顆粒措施前后啟動壓力、注水壓力變化，措施后平均啟動壓力上升3.6MPa，注水壓力上升1.2MPa，平均已有效期116天。與預交聯(lián)顆粒調(diào)剖相比，PI值、啟動壓力、注水壓力等主要指標變化穩(wěn)中有升，表明凝膠顆粒調(diào)剖措施可有效擴大注入水波及體積，提高注入水波及面積。2、油井效果截止6月底，凝膠顆粒調(diào)驅(qū)共實施33井次，對應正常生產(chǎn)油井73口井（重復對應油井除外），其中有46口井見到了增油、降水效果，對應油井見效率71.7%。截止6月底，累計增油6207t，平均井組增油188噸，平均有效期160天。（二） 經(jīng)濟效益分析1、投入 文、衛(wèi)、馬油田共實施凝膠顆粒調(diào)剖33井次。33井次共投入材料費、車輛費用共280.85萬元，平均井次費用8.5萬元；其中材料費用234.15萬元，平均單井材料費用7.10萬元，車輛費用46.7萬元，平均井次車輛費用1.4萬元。 2、產(chǎn)出 截止2005年06月底，累計增油6207噸，降水31035m3，增油每噸按1600元計算，降水每方按10元計算，結果如下： 增油：6207×1600元/噸=993.12萬元 降水 ：31035×10元/方=31.04萬元 合計：1024.16萬元 3、階段投入產(chǎn)出比 階段投入產(chǎn)出比為280.85：1024.16=1：3.65六、認識1、凝膠顆粒體系作為地面交聯(lián)產(chǎn)物，實驗分析了顆粒的基本特征，評價了顆粒