新型无机颗粒调剖体系研究与应用

李玉娜

摘 要：利用新型无机颗粒作为交联剂的载体，预先吸附一定浓度的交联剂分子，在注入的过程中交联剂分子缓慢地释放出来与聚合物发生交联反应，实现在地层深部将聚合物“再固定”，并以新型无机颗粒为主剂形成配方，有效解决解决聚驱过程中聚合物窜流指进现象严重、聚合物有效利用率不高、普通聚合物冻胶和无机颗粒堵剂调剖效果差等问题。

关键词：新型无机颗粒、调驱、工艺

一、项目概况

（一）项目背景

经过三十多年的注水开发和多次注采调整，已经进入高含水开发阶段，层间层内矛盾突出，主力油层水淹严重，剩余油分布高度零散，油井普遍表现为高含水，部分油水井间形成高渗流通道甚至大孔道，导致注入水低效循环，水驱效果变差，依靠常规注采调整进一步提高水驱动用程度的难度越来越大。长期的注水冲刷使得油藏层间非均质性愈加严重，因此有必要开展调堵封窜工艺技术，无机颗粒类调堵剂和冻胶类调堵剂虽然取得了一定的效果，但仍然存在常规无机颗粒类堵剂选择性差、措施效果差;普通聚合物冻胶类堵剂耐温耐盐性能较差、在地层中的成胶时间可控性差、有效期短等问题。

二、新型无机颗粒调剖体系研究

（一）技术思路

利用新型无机颗粒作为交联剂的载体，预先吸附一定浓度的交联剂分子，在注入的过程中交联剂分子缓慢地释放出来与聚合物发生交联反应，实现在地层深部将聚合物“再固定”，起到改善层间吸水剖面的作用。由于比表面积大，多孔微粒吸附能力强，可以吸附聚合物在表面形成吸附层，与孔隙表面相互作用，一方面“固定”聚合物，一方面更容易形成封堵;并以新型无机颗粒为主剂形成配方，有效解决解决聚合物驱过程中聚合物窜流指进现象严重、聚合物有效利用率不高、普通聚合物冻胶和无机颗粒堵剂调剖效果差等问题。

（二）无机颗粒的优选

1 通过吸附性能筛选无机颗粒

从表1可以看出以上无机颗粒的吸附性能：改性分子筛颗粒>碳酸钙>硅铝酸盐无机颗粒>膨润土颗粒，膨润土对有机铬交联剂的吸附量较低;超细重质碳酸钙的加入会降低有机铬的交联性能，导致有机铬离子的“变性”;改性分子筛的价格较贵，因此上述四类无机颗粒中以硅铝酸盐无机颗粒的使用性能最佳。

2 硅铝酸盐无机颗粒结构特点及性能

硅铝酸盐无机颗粒是硅氧四面体结构，其基本单元是是三维硅（铝）氧架构。由于硅铝酸盐无机颗粒具有十分发达的微介孔隙结构，这些微介孔隙结构的比表面积很大，且微孔介质表面带有一定量的电荷，可通过离子交换作用对低价离子进行置换吸附，因此其吸附性能很强。

3 成胶强度实验

将硅铝酸盐微粒充分悬浮在聚合物溶液中，然后与交联剂充分混合，考察其对成胶强度的影响。实验得出，从硅铝酸盐颗粒与交联剂的成胶性能看，加入硅酸盐微粒后的冻胶强度要好于未加的冻胶强度，主要是由于在冻胶成胶过程中硅酸盐微粒起到骨架支撑的作用，使其三维结构更加发达和坚固，另外，硅酸盐微粒还对聚合物进行吸附，使冻胶结构更加完善，因此强度要高于未加硅酸盐微粒的冻胶。

（三）新型无机颗粒调剖体系性能评价

对无机颗粒调剖体系（2%JHT-4A多孔微粒+2000mg/LHPAM+0.1%交联剂）的抗盐性能、耐温性能、悬浮性能及抗剪切性能进行评价。

1 耐盐性能评价

实验测试了堵剂体系在不同一价金属盐离子和二价金属盐离子浓度下的成胶性能进行了评价测试，分析其抗盐性能。当矿化度增加时，体系的成胶强度有所下降，但整体变化幅度较小，显示出了良好的抗盐性能，能够满足文留油田调剖的需要。

2 悬浮性能评价

实验对不同浓度的JHT-4A多孔颗粒的悬浮性能进行了评价测试，配制初始及放置2d的悬浮效果，不同浓度的JHT-4A多孔微粒在配制初始都能均匀分散并悬浮在HPAM溶液中，100℃放置2d后，颗粒浓度为5%和7%的体系出现明显分层现象，而颗粒浓度低于3%的体系悬浮性能依然良好。

3 耐温性能评价

将配制好的上述体系分别放入80℃、90℃、100℃、110℃和120℃的恒温水浴锅中，待体系充分成胶后测其突破真空度值，当温度在80-120℃范围时，随着温度的升高，体系成胶强度成缓慢下降趋势;120℃时体系强度仅降低17.5%，强度保留率较高，显示出了良好的耐温性能。但是当温度达到120℃及以上时，会导致聚丙烯酰胺发生降解，影响成胶强度，因此体系适用温度不宜过高（<120℃）。

4 抗剪切性能评价

将配置好的无机颗粒复合堵剂体系置于3000r/min的高速搅拌机中分别搅拌10min、20min、40min和60min，然后将剪切后的体系置于90℃水浴中静置成胶，考察机械剪切对交联体系的影响，3000r/min的高速剪切对体系成胶强度的影响较大，随着剪切时间的增长，成胶强度先迅速降低，后超于减缓。

（四）、注入工艺的优化：

为保证颗粒堵剂均匀分散，结合聚合物冻胶成胶时间，首先在聚合物中溶解分散颗粒堵剂，搅拌均匀后在泵入前15-20分钟加入交联剂，搅拌后一起注入地层，防止过早加入交联剂粘度较高导致颗粒堵剂无法在混合体系中均匀分散，影响泵入及施工效果。

現场施工过程中要加强施工动态跟踪，根据施工压力的变化，随时对颗粒浓度、剂量进行调整，或者根据实际情况停止加入，保证施工顺利，施工结束后要保证候凝时间，确保成胶效果和施工质量。

三、技术创新点

（一）新型无机颗粒可随着聚合物溶液进入地层，由于地层非均质性的影响，颗粒主要进入高渗透地层的大孔道，当其浓度较高时，可通过颗粒的聚焦形成对地层的堵塞;

（二）新型无机颗粒不仅可以吸附聚合物，还可预先吸附一定浓度的交联剂，作为交联剂的载体，在注入的过程中交联剂分子缓慢地释放出来与聚合物发生交联反应，延长了聚合物与交联剂的交联时间，在地层深部的大孔道和高渗透层中将聚合物“固定”，起到改善层间吸水剖面的作用。

四、现场应用效果分析

（一）现场应用情况

2021年共应用新型无机颗粒调剖技术4井次，平均注入压力上升6.5MPa，增加水驱动用储量3.4万吨，采收率提高2.3个百分点，井组自然递减减缓2.15个百分点，对应油井11口，见效8口，含水降低2.2个百分点，累计增油674.9吨，累降水2742方。

（二）经济效益分析

1 总投入：58.8万元

1.1 单井投入费用

包括药剂费+设备费+人工费+水电费+工具费+作业费，平均单井费用14.7万元。

1.2 总投入：14.7万元×4井次=58.8万元

2 总产出：231.73万元

2.1 原油按3393元/吨，降水10元/方

2.2 总产出：3393×674.9+10×2742=231.73万元

3 投入产出比

58.8：231.73= 1：3.94

五、结论与认识

新型无机颗粒调剖体系解决了常规调剖堵水技术存在的问题，通过利用无机颗粒作为载体预先吸附一定浓度的交联剂和聚合物，延缓交联作用;且在运移过程中具有固定聚合物的作用，调整注聚剖面;同时，将地层中残留的聚合物通过吸附再利用，既节约了堵剂成本，又实现了地层的调堵。为同类型油藏提高水驱效率提供了技术支撑，具有较好的推广应用前景。