一种注气驱防气窜弱凝胶体系的实验评价
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【摘要】针对非均质油藏注气驱过程中极易出现气窜，严重影响注气驱效果，文章对一种防气窜弱凝胶体系进行了性能评价，并用于注气驱防气窜，室内实验证明该凝胶体系在气驱过程中具有较好的防气窜效果。
【关键词】防气窜 弱凝胶 性能评价 注气驱
注气驱是当前一种非常重要的三次采油技术，以其驱油效率高、成本较低等优势备受各国重视[1-2]。但在非均质性强的油藏中进行注气驱，极易发生气窜，也不能充分动用低渗透层储量。
目前，而针对注气驱防气窜问题主要有两类解决办法――泡沫和凝胶防气窜技术[3]。对于含有高渗层或注气速率过快的油田，泡沫就会失去其防气窜作用，而常规凝胶技术，主剂浓度高，注入量大，成本高，成胶时间短且不易控制，作用距离有限，不能改善气驱过程中油藏深部的窜流情况。而弱凝胶主剂浓度低、成本低，成胶时间和强度可控，具有较弱的三维网状结构[4]，在注入气流体的推动下能缓慢的整体向前推进，从而既具有油藏深部防止气体窜流和扩大气驱波及体积的作用，同时也具有一定程度的驱油作用，大幅度提高油藏采收率，改善气
驱效果[5]。
1 实验部分1.1 材料及仪器
梳形聚合物 KYPAM 、有机铬交联剂、缓凝剂、稳定剂、除氧剂等。
B r o o k f i e l d D V- I I I流变仪、BROOKFIELD DIGITAL粘度仪、 JC202型恒温箱、FA2004电子分析天平、烧杯、玻璃棒、搅拌器等。1.2 实验方法1.2.1？凝胶的性能评价方法
按KYPAM浓度为1500mg/L、有机铬交联剂浓度为100mg/L、稳定剂浓度为100 mg/ L、缓凝剂浓度为100 mg/L、除氧剂浓度为100mg/L配制好弱凝胶溶液，调节溶液的不同PH值和矿化度，然后将弱凝胶溶液置于不同温度下，观察弱凝胶成胶性能。1.2.2？凝胶的防气窜效果评价方法
采用岩心驱替实验来评价凝胶的防气窜效果，通过对比注入凝胶体系和未注入凝胶体系CO2气驱实验的突破时间和气驱效率来评价防气窜效果。具体实验步骤如下：
（1）按图1连接好实验仪器，并用氮气测试系统的密封性，抽真空；
（2）将回压调节器压力调至10MPa，岩心饱和地层水后，再用油驱水直至不出水为止；
（3）恒流泵以1ml/min速率向岩心中注入CO2直至出口端不出油为止，记录气体突破时间和气驱效率；
（4）用石油醚和乙醇清洗岩心，并在高温下用氮气吹干，抽真空，重复步骤（2）；
（5）恒流泵以0.1ml/min速率向岩心中注入0.1PV的弱凝胶溶液，候凝成胶后再以1ml/min速率向岩心中注入CO2直至且出口端不出油为止，记录气体突破时间和气驱效率。
图1？岩心驱替实验流程图
2 结果与讨论
2.1 凝胶性能评价
弱凝胶体系从地面注入地层并在地层中成胶和传播的过程中，其性能受到多方面因素的影响，因此，需对其性能进行综合评价。
2.1.1？温度对凝胶性能的影响
烯酰胺分子链卷曲，提供的反应点较少，成胶速度变慢。而当PH值较高时，溶液中充斥了大量的羟基，有利于铬交联剂和聚合物分子羧基的水解，交联几率增大，成胶速率增加，成胶时间短，凝胶强度高[4]。2.1.3？矿化度对凝胶性能的影响
实验中选用配制弱凝胶所用水的阳离子矿化度分别为清水、5000mg/L、10000mg/ L、30000mg/L、50000mg/L、70000mg/L、90000mg/L，其中一价阳离子与二价阳离子浓度比为15∶1。将配制好的凝胶溶液置于53℃恒温箱中，观察凝胶体系成胶情况，实验结果如图2所示。
图2？阳离子矿化度对成胶性能的影响
从图2可知：实验中弱凝胶表现出很好的抗盐性能，这是因为梳型抗盐聚合物KYPAM相比普通的聚丙烯酰胺分子链中插入了新型功能单体，使其抗盐能力提高，另外阳离子对弱凝胶的影响与其所在环境中离子相对浓度有关，是几种阳离子相互作用的结果[4]。实验中还表明，一定的矿化度对凝胶体系的成胶和强度具有积极作用，随着矿化度的增加，凝胶成胶更快，成胶强度也更大，当矿化度超过50000 mg/L时，随着矿化度的增加，弱凝胶成胶时间更短，成胶强度和稳定性均开始下降。2.2 防气窜效果评价
通过两组注CO2驱替实验，一组直接注CO2进行气驱实验，另一组先向岩心中注防气窜弱凝胶后再进行CO2气驱实验，得到如图3所示累积驱油效率与注入CO2体积的关系。直接注CO2气驱实验中，气体在注入体积为0.65倍烃孔隙体积的时候就突破了，最终气驱采收率为69.2%。而注入弱凝胶CO2气驱实验中，气体在注入体积为0.81倍烃孔隙体积时突破，最终气驱采收率为80.38%，比未注弱凝胶的CO2驱实验驱油效率提高11.18%，这说明弱凝胶体系能一定程度的推迟气体突破，使注入CO2在地层中停留时间更长，扩大了气驱波及体积，提高了CO2驱采收率。
图3？累积驱油效率与注入体积的关系
3 结论
（1）按实验配方合成的弱凝胶体系较好的耐温性、耐盐性和耐酸碱性能。
（2）合成的弱凝胶在气驱过程中，具有较好的防气窜和提高采收率的作用，可以运用于现场注气驱防气窜。
参考文献
[1] Lang stonMV，Hoadle jSF，Young DN1 Defin itive CO2 flooding response in the SACROC unit[C] SPE 71321，2001：1-16
[2] Wan Nurul Adyani Wan Razak，Nor Idah Kechut.Advanced Technology for Rapid Minimum Miscibility Pressure Determination（Part1） [J]. SPE 110265-MS，2007：358-365
[3] 贾虎.空气驱氧化机理及应用性质研究[D].西南石油大学博士学位论文.2012
[4] 陈铁龙，周晓俊，唐伏平，王树义.弱凝胶调驱提高采收率技术[M].石油工业出版社，2006
[5] 刘庆旺，范振中，王德全.弱凝胶调驱技术[M].石油工业出版社，2003
作者简介
郭凯（1987-），男，汉，湖南省益阳市，西南石油大学油气田开发工程硕士研究生，研究方向：气田开发。