適合于分子膜驅調剖劑的研制

田禾茂　劉雙嶺

分子膜在高滲透層使用效果差，最主要是因為膜劑無法進入低滲透層利用有機陰陽離子吸附反應特性，通過異性離子體系的單層交替分子沉積，生成連續沉積有序的自組裝超薄膜，就被驅出。從而在機理層面，就無法起到良好的提高采收率效果。

硅酸凝膠是固態或半固態的膠體體系，它具有以下特性：在注水過程中，硅酸凝膠選擇性地進入高含水層，可停止或減少水流入井內：凝膠具有較高的穩定性，可以較長時間起到堵水的作用。從而在理論上，能使后續注入的分子膜轉向含油飽和層，進而將油洗出。

1、水玻璃凝膠自身性質研究

1.1 堿性硅酸凝膠活化劑優選

用于制備堿性硅酸凝膠的活化劑的種類很多，所以需要對活化劑進行優選。

活化劑的優選標準為：凝膠強度越強越好，使水玻璃的膠凝時間必須達到施工所需時間范圍之內，而活化劑的使用濃度則應當盡量低一些。而且盡量勿刺激性氣味和對人體有害物質。

碳酸銨、氯化銨等銨鹽，加熱后有刺激性氣味，對人體有害，而間苯二酚、苯酚、甲醛具有毒性，同樣不是非常適合作為優先選擇。所以本次試驗活化劑不使用這幾種化學物質。

下面在碳酸氫鈉、檸檬酸和乙酸乙酯中進行優選。

分別配置100ml濃度為1%、2%、3%、3.5%、4%和5%的碳酸氫鈉、檸檬酸和乙酸乙酯溶液，分別緩緩倒入100ml濃度為15%的模數為3.4的水玻璃溶液中，制成堿性硅酸凝膠體系。70℃侯凝并觀察凝膠強度，如表4-2所示：

從表1-2中，我們可以看出，檸檬酸在較低濃度時也能使水玻璃活化成凝膠，且在同樣濃度活化劑時，檸檬酸水玻璃體系生成的凝膠強度最強。碳酸氫鈉次之，乙酸乙酯效果最差。

檸檬酸為有機酸，同時也是食用酸，適當的劑量對人體無害。在這里，我們優選檸檬酸為本次堿性硅酸凝膠實驗的活化劑。

1.2 凝膠體系穩定性研究

配制體系濃度為水玻璃含量7.5%，檸檬酸濃度為1.9%的堿性硅酸凝膠，分別置于不同溫度下，進行觀察，觀察方法為，用尺子量取膠體長度，再量取總長度，膠體長度占總長度的百分數，即代表凝膠的穩定性大小。

從實驗數據中可以看出，在室溫下凝膠體系穩定性最好，前二十天，幾乎沒有脫水，50天后僅脫水7.8%。在利津油田地層溫度70℃下，前20天僅脫水10%左右，50天后則脫水51.5%。隨著溫度的升高，脫水隨著時間的變化就越來越嚴重。這說明隨著溫度的升高，凝膠時間越短，且強度越高；第二方面，結合在一起的分子的活性越高，相互間排斥的力就越強，從而造成溫度越高，越易脫水。

2、硅酸凝膠調剖后分子膜驅體系效果評價

進行并聯填砂管驅替實驗。按下列步驟進行實驗：即模型飽和水→飽和油→水驅至產液中含水率98%→注入一定量堵劑→水驅至產液中再次達到含水率98%→計算采收率增值和分流率。

雙管模型以高滲填砂管模擬高滲透層，低滲填砂管模擬低滲透層，實驗步驟與單管模型基本相同。

對兩個不同滲透率填砂管填砂，進行分別水測滲透率，為2.037μm²和0.832μm²。飽和油，進行驅替，水驅至含水98%為止，注入水玻璃溶膠（體系中水玻璃濃度7.5%，檸檬酸濃度1.9%），侯凝，注入分子膜，放置24h后水驅，計算采收率增值及分流率。

從上表中可以看出，在注入水玻璃調剖劑前，水驅前0.5PV左右，低滲填砂管未出液。高滲填砂管分流率100%，之后分流率逐漸降低到85%左右。而相應的低滲填砂管的分流率增加到15%左右。注入水玻璃溶膠0.3PV時，73.5%流入高滲透填砂管，僅27.5%流入低滲填砂管，侯凝后，注入0.3PV分子膜，92.7%流入低滲填砂管，7.3%流入高滲填砂管。后續水驅可以看出，水驅前期進低滲填砂管出液，大約0.4PV后高滲填砂管出液。低滲填砂管分離率不斷降低但是，在水驅3PV后，仍然占總流量的73%。從采收率增值可以看出，后續水驅主要效果集中在低滲透填砂管?？梢?，分子膜劑成功進入低滲透層，并產生連續的洗油膜。從而證明，分子膜復配硅酸凝膠體系取得了較好的提高采收率效果?？梢栽诘姿F進嚴重、含水率高的井，進行此體系增產。

3、結論

（1）檸檬酸在較低濃度時也能使水玻璃活化成凝膠，且在同樣濃度活化劑時，檸檬酸水玻璃體系生成的凝膠強度最強。碳酸氫鈉次之，乙酸乙酯效果最差。檸檬酸為有機酸，同時也是食用酸，適當的劑量對人體無害。所以優選檸檬酸為本次堿性硅酸凝膠實驗的活化劑。

（2）硅酸凝膠成膠后，為剛性，與外部液體交換量小，在燒杯中成膠后的膠體上倒入分子膜，放入70℃烘箱，1天后觀察，未發生沉淀或者絮狀物。取硅酸凝膠體系水化后的上層清液，倒入濃度為2.5%的分子膜劑中，未發生沉淀或者絮狀物質。說明二者間配伍性較好。

（3）分子膜劑并沒有明顯的封堵效果。分子膜自身性質決定，在高滲地區，分子膜劑憑借自身粘度，無法進入邊邊角角，驅替剩余油。需要進行封堵而進入低滲地區才能洗油。實驗證明，經過前期的硅酸凝膠調剖分子膜劑成功進入低滲透層，并產生連續的洗油膜。從而證明，分子膜復配硅酸凝膠體系取得了較好的提高采收率效果?？梢栽诘姿F進嚴重、含水率高的井，進行此體系增產。