论文部分内容阅读
摘要：通过实验研究海26调驱体系中体膨颗粒的膨胀能力，以及影响其膨胀能力的主要因素。结果表明，体膨颗粒在水中、在携带液中均具有较强的鼓胀能力;体膨颗粒粒径越小、膨胀能力越强;颗粒与水接触60min内，膨胀速度较快，随后膨胀速度减缓;温度、PH值和矿化度，对膨胀能力影响不大，但水中的Ca2+、Mg2+含量越高，膨胀能力越弱;携带液的浓度增加，悬浮能力增强;注入泵剪切后体膨颗粒变小、携带液悬浮能力略有下降。
关键词：体膨颗粒;吸水能力;吸水膨胀倍数;携带液;海26块
海26块属普通稠油注水开发区块，储层较强的非均质性，多年的注水冲刷，在油水井间形成水流优势通道，形成无效水循环，依靠常规注水开发，提高注水波及体积难度较大。
2013年初开展转变开发方式技术攻关，筛选适合海26块的调驱配方，开展弱凝胶深部调驱先导试验，其中前置段塞为复合凝胶调驱体系。所谓复合凝胶调驱体系就是以弱凝胶体系为体膨颗粒携带液的调驱体系[1]，利用体膨颗粒凝胶封堵能力强的特点，封堵高渗透层，调整纵向吸水剖面[2]，配方为0.2%聚合物+0.15%有机铬交联剂组成的弱凝胶体系+0.3%体膨颗粒。
本文将讨论调驱体系中的体膨颗粒的膨胀性能及弱凝胶体系对体膨颗粒膨胀性的影响。
1 不同类型体膨颗粒膨胀能力对比
体膨颗粒膨胀性能评价，是对体膨颗粒进行静态吸水倍数和吸水膨胀倍数评价[3、4]。所谓吸水倍数是指体膨颗粒吸水前后的质量之比，吸水倍数越大，说明吸水能力越强，反之越弱;所谓吸水膨胀倍数是指体膨颗粒吸水前后的体积之比，吸水膨胀倍数越大，说明吸水膨胀能力越强，反之越弱。
在室温条件下，将14种体膨颗粒置于海26块注入水中吸水膨胀24h，结果显示，TP4、TP5、TP6、HP1～HP4等7种颗粒吸水倍数大于12.46，吸水膨胀倍数大于23.47，表明吸水膨胀能力强，膨胀后颗粒手感柔软且有弹性，注入地层膨胀后，在一定的压力下，可以变形、蠕动、堵塞大孔道。
2 体膨颗粒膨胀效果影响因素分析
影响体膨颗粒膨胀效果的主要因素包括颗粒自身粒径大小、膨胀时间长短、温度、PH值、矿化度和携带液等。
2.1 自身粒径的影响
将7种颗粒置于海26块注入水中，在室温条件下吸水膨胀24h，结果表明，粒径不同吸水膨胀能力也不同，粒径越小，吸水膨胀倍数越大，水化能力越强。
2.2 膨脹时间的影响
在室温条件下，将6种颗粒置于海26块注入水中，开展5min、30min、60min、120min、180min、240min的吸水能力测定。结果表明，颗粒与水接触60min内，膨胀速度较快，随后膨胀速度减缓。同品种颗粒，粒径小的颗粒，膨胀速度快;粒径大的颗粒，膨胀速度慢。不同品种颗粒，吸水膨胀速度差异较大，其中HP1膨胀速度最快。
2.3 温度的影响
在不同温度下，将6种颗粒置于海26块注入水中，恒温放置1h，结果表明，温度升高，体膨颗粒的吸水膨胀倍数呈增大趋势， HP1表现更明显，室温（18.5℃）时吸水膨胀倍数为14.1;55℃时吸水膨胀倍数为19.89;80℃时吸水膨胀倍数为20.91。随着温度升高，吸水膨胀倍数增加幅度变小。其余5种颗粒在短时间内温度对其膨胀能力影响不大。
2.4 pH值的影响
在室温条件下，将体膨颗粒置于PH值分别为3、5、7、9、11的注入水中吸水膨胀24h。结果表明，pH值越小，体膨颗粒的膨胀能力越弱;随着PH值增大，体膨颗粒的膨胀倍数增加，但增加的幅度不大。
2.5 矿化度的影响
在室温条件下，将体膨颗粒置于纯净水、清水、注入水和地层水中吸水膨胀24h。结果表明，吸水膨胀能力受水的总矿化度影响较小，主要与水中Ca2+、Mg2+含量有关，水中的Ca2+、Mg2+含量越高，体膨颗粒的吸水膨胀能力越弱。
3 携带液对体膨颗粒的影响
携带体膨颗粒注入地层的介质，最常用的有水、聚合物溶液和弱凝胶体系。用水作为携带液，由于水的粘度小，悬浮能力弱，体膨颗粒容易下沉到溶液的底部，影响颗粒的注入[5]。针对海26块实际情况，选择弱凝胶体系作为体膨颗粒的携带液。
3.1 携带液浓度的影响
在室温条件下，用浓度分别为0.05%、0.1%、0.15%的弱凝胶体系与0.5%体膨颗粒配制溶液，静置24h。结果表明，体膨颗粒的吸水膨胀倍数与未加弱凝胶体系时基本相同，说明弱凝胶体系浓度对体膨颗粒的吸水膨胀性能没有明显的影响。
3.2 携带液对体膨颗粒吸水膨胀速度的影响
体膨颗粒在水中的吸水膨胀倍数最大;加入弱凝胶体系后，吸水膨胀速度相对减慢，弱凝胶体系浓度越大，吸水膨胀速度越慢，吸水膨胀倍数也相对减小。体膨颗粒吸水膨胀倍数，与其和携带液接触的时间长短有关，接触时间越长，吸水膨胀倍数越大。
3.3 携带液对体膨颗粒的悬浮能力
通过搅拌或振荡实验，使体膨颗粒充分悬浮在携带液中，溶液静止时，观察体膨颗粒在携带液中悬浮稳定的时间。结果表明，随着携带液浓度增高，体膨颗粒下降速度减慢，悬浮稳定性越好。
3.4 剪切作用的影响
调驱体系注入地层过程中，注入泵的剪切对弱凝胶体系和膨胀后的体膨颗粒都有一定的影响，剪切后的弱凝胶体系对体膨颗粒的悬浮能力也有一定的影响。
室内实验选择Wrang搅拌器，在转数为3000rpm下强烈剪切10s。结果表明，剪切后的体膨颗粒粒径变小，剪切后的弱凝胶体系粘度降低，对体膨颗粒的悬浮能力变小。
4 结论
（1）粒径越小，吸水膨胀能力越强;颗粒与水接触60 min 内，膨胀速度较快，时间越长，吸水膨胀能力越强，60 min之后膨胀速度相对减缓;
（2）温度升高、pH 值增大时，体膨颗粒的吸水膨胀倍数增加，但增加的幅度不大;总矿化度对体膨颗粒吸水膨胀能力的影响不大，但 Ca 2+ 和 Mg 2+ 的浓度越大，颗粒的吸水膨胀能力越弱;
（3）加入携带液后，体膨颗粒的吸水膨胀倍数变化不大，但吸水膨胀速度减慢，悬浮能力增强;随着携带液浓度升高，体膨颗粒吸水膨胀速度下降幅度增大，悬浮能力增强。
参考文献：
[1]李之燕;王学民;陈美华;等.多段塞复合凝胶调驱技术研究与应用[J].石油钻采工艺;2005;27（2）：35-37.
[2] 张宇.体膨颗粒膨胀能力影响因素研究[J].岩性油气藏;2013;25（4）：111-115.
[3]贺广庆;李长春;吕茂森;等.无机有机复合凝胶颗粒调剖剂的研制及矿场应用[J].油田化学;2006;23（4）：334-336.
[4]王志瑶;邵振波;孟静;等.影响预交联体膨颗粒调剖剂膨胀倍数的因素分析[J].石油天然气学报（江汉石油学院学报）;2005;27（S2）：392-393.
[5]唐孝芬;刘玉章;杨立民;等. 缓膨高强度深部液流转向剂实验室研究[J].石油勘探与开发;2009;36（4）：494-497.
作者简介：
赵晔（1988-），男，工程师，2011年毕业于北京化工大学生物工程专业，现从事油气田开发三次采油提高采收率研究工作。
关键词：体膨颗粒;吸水能力;吸水膨胀倍数;携带液;海26块
海26块属普通稠油注水开发区块，储层较强的非均质性，多年的注水冲刷，在油水井间形成水流优势通道，形成无效水循环，依靠常规注水开发，提高注水波及体积难度较大。
2013年初开展转变开发方式技术攻关，筛选适合海26块的调驱配方，开展弱凝胶深部调驱先导试验，其中前置段塞为复合凝胶调驱体系。所谓复合凝胶调驱体系就是以弱凝胶体系为体膨颗粒携带液的调驱体系[1]，利用体膨颗粒凝胶封堵能力强的特点，封堵高渗透层，调整纵向吸水剖面[2]，配方为0.2%聚合物+0.15%有机铬交联剂组成的弱凝胶体系+0.3%体膨颗粒。
本文将讨论调驱体系中的体膨颗粒的膨胀性能及弱凝胶体系对体膨颗粒膨胀性的影响。
1 不同类型体膨颗粒膨胀能力对比
体膨颗粒膨胀性能评价，是对体膨颗粒进行静态吸水倍数和吸水膨胀倍数评价[3、4]。所谓吸水倍数是指体膨颗粒吸水前后的质量之比，吸水倍数越大，说明吸水能力越强，反之越弱;所谓吸水膨胀倍数是指体膨颗粒吸水前后的体积之比，吸水膨胀倍数越大，说明吸水膨胀能力越强，反之越弱。
在室温条件下，将14种体膨颗粒置于海26块注入水中吸水膨胀24h，结果显示，TP4、TP5、TP6、HP1～HP4等7种颗粒吸水倍数大于12.46，吸水膨胀倍数大于23.47，表明吸水膨胀能力强，膨胀后颗粒手感柔软且有弹性，注入地层膨胀后，在一定的压力下，可以变形、蠕动、堵塞大孔道。
2 体膨颗粒膨胀效果影响因素分析
影响体膨颗粒膨胀效果的主要因素包括颗粒自身粒径大小、膨胀时间长短、温度、PH值、矿化度和携带液等。
2.1 自身粒径的影响
将7种颗粒置于海26块注入水中，在室温条件下吸水膨胀24h，结果表明，粒径不同吸水膨胀能力也不同，粒径越小，吸水膨胀倍数越大，水化能力越强。
2.2 膨脹时间的影响
在室温条件下，将6种颗粒置于海26块注入水中，开展5min、30min、60min、120min、180min、240min的吸水能力测定。结果表明，颗粒与水接触60min内，膨胀速度较快，随后膨胀速度减缓。同品种颗粒，粒径小的颗粒，膨胀速度快;粒径大的颗粒，膨胀速度慢。不同品种颗粒，吸水膨胀速度差异较大，其中HP1膨胀速度最快。
2.3 温度的影响
在不同温度下，将6种颗粒置于海26块注入水中，恒温放置1h，结果表明，温度升高，体膨颗粒的吸水膨胀倍数呈增大趋势， HP1表现更明显，室温（18.5℃）时吸水膨胀倍数为14.1;55℃时吸水膨胀倍数为19.89;80℃时吸水膨胀倍数为20.91。随着温度升高，吸水膨胀倍数增加幅度变小。其余5种颗粒在短时间内温度对其膨胀能力影响不大。
2.4 pH值的影响
在室温条件下，将体膨颗粒置于PH值分别为3、5、7、9、11的注入水中吸水膨胀24h。结果表明，pH值越小，体膨颗粒的膨胀能力越弱;随着PH值增大，体膨颗粒的膨胀倍数增加，但增加的幅度不大。
2.5 矿化度的影响
在室温条件下，将体膨颗粒置于纯净水、清水、注入水和地层水中吸水膨胀24h。结果表明，吸水膨胀能力受水的总矿化度影响较小，主要与水中Ca2+、Mg2+含量有关，水中的Ca2+、Mg2+含量越高，体膨颗粒的吸水膨胀能力越弱。
3 携带液对体膨颗粒的影响
携带体膨颗粒注入地层的介质，最常用的有水、聚合物溶液和弱凝胶体系。用水作为携带液，由于水的粘度小，悬浮能力弱，体膨颗粒容易下沉到溶液的底部，影响颗粒的注入[5]。针对海26块实际情况，选择弱凝胶体系作为体膨颗粒的携带液。
3.1 携带液浓度的影响
在室温条件下，用浓度分别为0.05%、0.1%、0.15%的弱凝胶体系与0.5%体膨颗粒配制溶液，静置24h。结果表明，体膨颗粒的吸水膨胀倍数与未加弱凝胶体系时基本相同，说明弱凝胶体系浓度对体膨颗粒的吸水膨胀性能没有明显的影响。
3.2 携带液对体膨颗粒吸水膨胀速度的影响
体膨颗粒在水中的吸水膨胀倍数最大;加入弱凝胶体系后，吸水膨胀速度相对减慢，弱凝胶体系浓度越大，吸水膨胀速度越慢，吸水膨胀倍数也相对减小。体膨颗粒吸水膨胀倍数，与其和携带液接触的时间长短有关，接触时间越长，吸水膨胀倍数越大。
3.3 携带液对体膨颗粒的悬浮能力
通过搅拌或振荡实验，使体膨颗粒充分悬浮在携带液中，溶液静止时，观察体膨颗粒在携带液中悬浮稳定的时间。结果表明，随着携带液浓度增高，体膨颗粒下降速度减慢，悬浮稳定性越好。
3.4 剪切作用的影响
调驱体系注入地层过程中，注入泵的剪切对弱凝胶体系和膨胀后的体膨颗粒都有一定的影响，剪切后的弱凝胶体系对体膨颗粒的悬浮能力也有一定的影响。
室内实验选择Wrang搅拌器，在转数为3000rpm下强烈剪切10s。结果表明，剪切后的体膨颗粒粒径变小，剪切后的弱凝胶体系粘度降低，对体膨颗粒的悬浮能力变小。
4 结论
（1）粒径越小，吸水膨胀能力越强;颗粒与水接触60 min 内，膨胀速度较快，时间越长，吸水膨胀能力越强，60 min之后膨胀速度相对减缓;
（2）温度升高、pH 值增大时，体膨颗粒的吸水膨胀倍数增加，但增加的幅度不大;总矿化度对体膨颗粒吸水膨胀能力的影响不大，但 Ca 2+ 和 Mg 2+ 的浓度越大，颗粒的吸水膨胀能力越弱;
（3）加入携带液后，体膨颗粒的吸水膨胀倍数变化不大，但吸水膨胀速度减慢，悬浮能力增强;随着携带液浓度升高，体膨颗粒吸水膨胀速度下降幅度增大，悬浮能力增强。
参考文献：
[1]李之燕;王学民;陈美华;等.多段塞复合凝胶调驱技术研究与应用[J].石油钻采工艺;2005;27（2）：35-37.
[2] 张宇.体膨颗粒膨胀能力影响因素研究[J].岩性油气藏;2013;25（4）：111-115.
[3]贺广庆;李长春;吕茂森;等.无机有机复合凝胶颗粒调剖剂的研制及矿场应用[J].油田化学;2006;23（4）：334-336.
[4]王志瑶;邵振波;孟静;等.影响预交联体膨颗粒调剖剂膨胀倍数的因素分析[J].石油天然气学报（江汉石油学院学报）;2005;27（S2）：392-393.
[5]唐孝芬;刘玉章;杨立民;等. 缓膨高强度深部液流转向剂实验室研究[J].石油勘探与开发;2009;36（4）：494-497.
作者简介：
赵晔（1988-），男，工程师，2011年毕业于北京化工大学生物工程专业，现从事油气田开发三次采油提高采收率研究工作。