引言

渤海油田稠油储量巨大，为了实现稠油油藏的高效开发，在NB35-2油田开展了多元热流体吞吐技术先导试验，取得了较好的开发效果^[1-4]。随着开发的不断进行，吞吐轮次的逐渐增加，大量非凝析气体随蒸汽注入并赋存于储层中，导致气窜情况日益加重，严重地影响了热采井的正常生产^[5]。

为了抑制和治理气窜，稠油热采井常用的措施主要有注汽参数优化、整体吞吐和化学调堵^[6-7]。受平台空间、装备注汽能力等条件的限制，化学调堵技术较为适用于海上油田的气窜治理。而对于热采井的调堵，高温泡沫体系的应用较多，在胜利、河南、辽河等热采区块均取得了一定的应用效果^[8-13]。多元热流体吞吐过程中非凝析气体注入和地层中赋存量较大，由于泡沫的封堵强度相对较小，现场应用时虽然取得了一定的封堵效果，但是相对效果较差^[14]。为此，需要针对海上多元热流体气窜的特点，研发封堵强度较高的化学体系^[15]。

室内实验首先评价不同配比条件下凝胶体系的体系流变性，根据实验结果对不同体系进行优化完善，并利用一维驱替模型对体系的封堵性能进行了评价。另外评价了含油率、平台污水对封堵体系性能的影响和封堵体系对产出液破乳的影响。

1 凝胶体系成胶及封堵性能评价 1.1 凝胶体系成胶实验

实验用聚合物质量浓度为2 000~4 000 mg/L，交联剂质量分数为0.03%~0.05%，其他药剂按比例加入。本实验选取聚合物分子量为2 000×10⁴，水解度30%的HPAM，交联剂为间苯二酚、甲醛，同时添加稳定剂氯化铵和延缓交联剂草酸。

采用配置封闭系统的Haake MARSIII流变仪，测定不同温度下凝胶的流变性。剪切速率范围为0.01~20.00 s^-1，为了更好地说明凝胶黏度随温度的变化，在200 ℃范围内取6个温度点测量，即50，80，100，120，150，180 ℃，具体实验方案见表 1。

向密闭容器中加入N $_2$ 至压力达到10 MPa，以模拟实际地层的压力，结果如表 2和表 3所示。

实验结果表明，成胶前体系黏度较低，具有较好的传输性。同时，凝胶体系具有较好的耐温性能，在180 ℃条件下仍能保持较高的黏度。为了使得凝胶封堵体系在高温下有较好的封堵效果，凝胶体系配方选择聚合物浓度为4 000 mg/L，交联剂间苯二酚质量分数为0.05%。

1.2 凝胶体系封堵实验

封堵性能是封堵体系最主要的性能，通过一维驱替模型进行了封堵性能评价。在不同温度下，向填砂管模型中注入不同配比的堵剂，水驱记录压差，计算封堵率及残余阻力因子，评价堵剂的封堵性能。表 4为高温调堵封窜体系封堵性能评价的实验结果。

由表 4可知，100，200 ℃条件下封堵后，各体系封堵率均可达到90.00%以上，具有较好的封堵效果。

2 凝胶体系现场适应性评价 2.1 水源对凝胶体系性能的影响

海上平台污水处理成本高并且工艺复杂，淡水或者纯净水成本高，如果可用污水配制凝胶体系，不仅降低污水处理的成本，而且可以节省净化淡水的费用。为此，开展油田生产污水配制凝胶与蒸馏水配制凝胶性能对比实验，研究封堵体系与油田污水的配伍性。

图 1为油田污水配制的凝胶，同蒸馏水配制凝胶流变性对比测试结果。由图 1可知，在56 ℃和80 ℃条件下，污水配制的凝胶黏度均明显高于蒸馏水配制的凝胶黏度，说明封堵体系与油田污水有很好的配伍性，甚至在一定程度上油田污水能够增强封堵体系的性能。因此用生产污水代替蒸馏水配制封堵体系具有一定可行性。但是，使用生产污水配制的凝胶成胶时间有所缩短，在方案设计时应予以考虑。

2.2 含油率对凝胶体系黏度的影响

为研究原油对凝胶在油藏条件下成胶能力的影响，将堵剂与原油按不同比例混合，放置在恒温箱中静置，等待成胶，然后测定凝胶与原油的混合物的黏度。如图 2所示为不同温度和不同含油率条件下凝胶溶液的流变曲线。

由图 2可知，随着含油率的增加，凝胶、原油混合物黏度呈下降趋势，当剪切速率大于10 s^-1时黏度差异不明显。因此，低剪切速率下含油率对凝胶体系较为敏感，当剪切速率增大到一定程度，含油率影响不再明显。

2.3 凝胶体系对产出液破乳效果的影响

为了降低海上产出液处理成本，要求所研制的高温封堵体系对产出液脱水等工艺的影响较小。为此，对优选的凝胶体系开展产出液脱水实验，研究体系对产出液破乳影响。采用原油含水分析仪评价凝胶体系对产出液破乳效果的影响，如图 3所示为不同温度条件下脱水结果对比图。

从图 3可以看出，100 ℃条件下，凝胶体系脱水速度要稍快于水体系；在120 ℃条件下，凝胶体系与水体系脱水速度基本相同。实验结果说明优选的凝胶体系对产出液破乳脱水影响不大。

3 凝胶配方图版选择方法建立

现场应用凝胶体系设计调堵方案时，针对不同井的气窜程度和地层条件可能会优选不同的体系配方，有针对性地选择合适的成胶黏度和成胶时间。为方便调剖方案设计，建立了以成胶时间和成胶黏度为选择标准的复合图版，以指导现场气窜调堵方案的设计和实施。

图版建立过程如下：首先，测定不同实验条件下配方体系的成胶时间和成胶黏度值；根据所测得的实验数据，在坐标系中画出成胶时间、成胶黏度与配方中对应关键组分浓度的关系散点图，其中以HPAM浓度为 $X$ 轴，交联剂间苯二酚浓度为 $Y$ 轴；然后通过数据差值得到成胶黏度、成胶时间与关键组分的复合关系图板，如图 4所示。

实际应用过程中，根据方案需要的体系成胶时间和成胶强度，可以通过图版得到需求的凝胶配方。以某井区B36井为例，调剖方案设计所需的体系成胶时间约为8 h、成胶黏度11 000 mPa·s左右，根据需要的成胶时间和成胶黏度值在图版中可以找到对应的数据点值(0.284 2，0.408 7)，也就是说，所需要配方中的聚合物浓度为2 840 mg/L，间苯二酚质量分数为0.408%。应用图版方法确定调堵配方，可以避免大量重复实验，同时提高方案设计的效率。

4 结论

(1) 针对海上多元热流体吞吐存在的气窜问题，研发并优选了封堵强度相对较高的凝胶体系，评价结果表明该体系在高温下具有良好的封堵性能。

(2) 利用室内实验评价了体系在不同水源条件和地层含油条件下的体系黏度，以及体系对产出液破乳效果的影响。实验结果表明可采用平台污水配液，体系耐油性能较强且不会对产出液破乳产生较大影响。

(3) 建立了凝胶配方图版选择方法，可以根据方案需要的成胶黏度和成胶时间快速确定凝胶体系配方。