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摘 要：热敏（可逆）凝胶METKA体系暂堵调剖技术是改善稠油油藏注蒸汽吞吐开采后期开发效果、提高采收率的新方法。本文通过物理建模进行热敏（可逆）凝胶METKA体系暂堵调剖技术研究，实验结果表明，本技术可以改善蒸汽吞吐开发效果，提高稠油采收率，为稠油高效开发提供了有效的措施手段，具有较好的推广应用价值。
关键词：热敏（可逆）凝胶;METKA体系;技术研究;提高采收率
前言
辽河油田具有丰富的稠油资源。稠油生产热采方式是以蒸汽吞吐为主，吞吐采收率比较低，为11%～29%，平均只有18.7%。主要表现为稠油层状油藏动用状况比较差。与稀油注水开发相类似，注入蒸汽首先进入的是高渗透层位，在无其它措施条件下，其吞吐效果越来越差。由于地层压力下降，造成井间汽窜，边、底水侵入，采水期加长，含水上升较快，使地下80%的稠油成为难采储量。热敏（可逆）凝胶METKA体系暂堵调剖技术，能够控制汽流方向，调整吸汽剖面，是最新的热采暂堵调剖技术。该技术工艺简单、无毒害、成本低、耐高温、可提高热采驱油效率3.0%-12.0%。该技术目前在国内外稠油热采调剖暂堵技术上处于领先水平。
1 技术原理
热敏（可逆）凝胶METKA体系基于纤维素醚、尿素、化学添加剂和水溶解而成。成胶温度在40℃—250℃可调。低温时为低粘度流体。高温时，转变为胶体。经冷却又转变为低粘度流体，称热敏（可逆）凝胶。加入电解质或非电解质，可改变成胶的温度和粘度。
注入蒸汽前将热敏（可逆）凝胶METKA体系注入到高渗透层。蒸汽注入首先进入高渗透层，从而使层内温度升高， METKA体系成胶，封堵大孔道，迫使蒸汽进入低渗透层位，调整吸汽剖面，扩大蒸汽的波及范围，使中低渗透层得以动用。在生产阶段，随着储层温度降低，凝胶变为低粘溶液，打开大孔道，成为油、水流动的主要通道，从而达到调剖增产的目的。[1，2]
2 室内实验研究
模拟辽河油田稠油注热蒸汽开采，研究渗流特性和METKA体系的驱油能力。通过饱和水模型和对两个不同渗透性并联圆柱体中残留石油的反洗过程，研究METKA体系形成凝胶的效果。根据得到的数据，计算出压力梯度P， atm/m、过滤速度V、液体的流动性k/？， ？m2/（mPa？s）和水驱油的要素Кd， %。模型渗透性从0.167？m2 到 2.123？m2，并联的圆柱体的渗透性有3.4～5.4倍的差异。在试验温度下从3到12小时充分从凝胶动力学的角度考慮，选择自动调温器的时间。
2.1 METKA体系的驱油能力研究
METKA体系含有的尿素，在高温下会分解出二氧化碳。为了确定在蒸汽周期开采条件下，多少压力会释放出二氧化碳。不同重量比的METKA体系和原油放入高压锅（容积为150 cm3）内，在一天之内温度设在150℃，自动调温后，高压锅冷却到℃，然后用压力计测量压力。
试验结果证明，周期蒸汽开采时，用METKA体系能够增加油层压力20～30大气压（atm）。
2.2 METKA体系流变性和渗率体系的物理化学研究
METKA体系形成凝胶体的选择，是根据对凝胶化动力学和流变特性的研究，在现场生产凝胶体。当回压超过在给定的温度下的饱和水蒸气压力时，胶体是稳定的，温度达到200℃保持其流变特性不变。在一些试验中，在60℃条件下的油藏模型，胶体形成以后，渗透液重新排列，我们把温度逐渐增大到90℃-100 0℃， 150℃和 200℃。在每一个温度下从水的孔隙体积1到3 开始过滤，直到过滤速度和流动性稳定为止。过滤模式保持不变，一个低渗透岩心过滤大部分水，产生的过滤流不返回重新排列。
METKA体系形成的凝胶是可逆的。当温度降低时恢复成液体，而温度再次升高又形成凝胶。允许“打开”和“关闭”缝隙，并依靠温度的变化调节渗流量。通过水渗流过一个非均质油藏模型研究胶体的可逆性。也许增加温度会促进渗透流的重新排列，在高渗透的模型中流体流度急剧下降，而在低渗透岩心中则是“开放”的。温度降到40℃-20℃时，渗透流再次产生而渗透水重新排列，渗透速度和液体流动性在高渗透模型中恢复，大部分渗透穿过这个模型的现象再一次出现。在甲基纤维素的基础上利用凝胶这种独有的特性，在蒸汽吞吐开采时达到增产的目的是可能的，与热处理的效果是一样的。
如果降低油藏模型中的温度， 凝胶会转换成溶液，用泵打入足够量的液体，这样将有可能替换掉油藏模型中一部分凝胶体系。在这种状态下，油藏模型的特性将完全恢复。以后再次注入凝胶体系，接着升高温度，渗透流的重新排列将再次发生。
当用METKA体系形成的凝胶调节非均质油藏模型中的渗透流时，记录下进入低渗透柱体中的主要用量，在一些情况下会引起渗透流重新排列，降低经过高渗透性缝隙渗透流的流速，增加通过低渗透性缝隙渗透流的流速和保持非均质油藏模型中液体流动性不变，还伴随着来自高和低渗透地区的驱油，结果是增加了水替代油这个因素。
胶体系统的形成证明了非均质油藏模型的高效性，其缝隙渗透性相差3.4～5.4倍，因此推荐调节油藏液体渗流量，以便降低产水量而增加高非均质油藏蒸汽热采和蒸汽吞吐的一致性。
因而对流变性和渗率体系的物理化学研究，正如对METKA体系凝胶体的驱油能力的研究一样，证明了调节渗透流的功效，以及增加稠油蒸汽开采一致性的功效。对蒸汽吞吐油藏，在稠油储层的堵水和封堵汽窜方面用METKA体系是可行的。
3 研究结论
1）物理模拟研究表明，热敏可逆凝胶METKA体系在多孔介质中成胶后具有良好的可逆性及良好的封堵性，稠油井在注蒸汽开发过程中，注入热可逆凝胶METKA体系溶液段塞，可以改善吞吐效果，提高稠油采收率，技术上可行。
2）现场应用效果表明，，热敏可逆凝胶METKA体系独有的高温成胶特性，起到了封堵高渗层，调控了渗流，阻止气窜和消除气锥的作用，提高了注蒸汽开采效率。
3）热敏可逆凝胶METKA体系应用于薄互层状油藏、层间矛盾突出、油层动用不均、井间干扰严重的汽窜井封窜效果显著。
4）热敏可逆凝胶METKA体系处理油层工艺技术简单，易操作，无毒害，无污染。其前景广阔，有利于推广应用。
参考文献：
[1]佟曼丽编.高分子化学[M].西南石油学院.1984
[2]万仁溥.采油工程手册[M].北京.石油工业出版社.2000
（中油辽河油田公司锦州采油厂 辽宁 凌海 121209）
关键词：热敏（可逆）凝胶;METKA体系;技术研究;提高采收率
前言
辽河油田具有丰富的稠油资源。稠油生产热采方式是以蒸汽吞吐为主，吞吐采收率比较低，为11%～29%，平均只有18.7%。主要表现为稠油层状油藏动用状况比较差。与稀油注水开发相类似，注入蒸汽首先进入的是高渗透层位，在无其它措施条件下，其吞吐效果越来越差。由于地层压力下降，造成井间汽窜，边、底水侵入，采水期加长，含水上升较快，使地下80%的稠油成为难采储量。热敏（可逆）凝胶METKA体系暂堵调剖技术，能够控制汽流方向，调整吸汽剖面，是最新的热采暂堵调剖技术。该技术工艺简单、无毒害、成本低、耐高温、可提高热采驱油效率3.0%-12.0%。该技术目前在国内外稠油热采调剖暂堵技术上处于领先水平。
1 技术原理
热敏（可逆）凝胶METKA体系基于纤维素醚、尿素、化学添加剂和水溶解而成。成胶温度在40℃—250℃可调。低温时为低粘度流体。高温时，转变为胶体。经冷却又转变为低粘度流体，称热敏（可逆）凝胶。加入电解质或非电解质，可改变成胶的温度和粘度。
注入蒸汽前将热敏（可逆）凝胶METKA体系注入到高渗透层。蒸汽注入首先进入高渗透层，从而使层内温度升高， METKA体系成胶，封堵大孔道，迫使蒸汽进入低渗透层位，调整吸汽剖面，扩大蒸汽的波及范围，使中低渗透层得以动用。在生产阶段，随着储层温度降低，凝胶变为低粘溶液，打开大孔道，成为油、水流动的主要通道，从而达到调剖增产的目的。[1，2]
2 室内实验研究
模拟辽河油田稠油注热蒸汽开采，研究渗流特性和METKA体系的驱油能力。通过饱和水模型和对两个不同渗透性并联圆柱体中残留石油的反洗过程，研究METKA体系形成凝胶的效果。根据得到的数据，计算出压力梯度P， atm/m、过滤速度V、液体的流动性k/？， ？m2/（mPa？s）和水驱油的要素Кd， %。模型渗透性从0.167？m2 到 2.123？m2，并联的圆柱体的渗透性有3.4～5.4倍的差异。在试验温度下从3到12小时充分从凝胶动力学的角度考慮，选择自动调温器的时间。
2.1 METKA体系的驱油能力研究
METKA体系含有的尿素，在高温下会分解出二氧化碳。为了确定在蒸汽周期开采条件下，多少压力会释放出二氧化碳。不同重量比的METKA体系和原油放入高压锅（容积为150 cm3）内，在一天之内温度设在150℃，自动调温后，高压锅冷却到℃，然后用压力计测量压力。
试验结果证明，周期蒸汽开采时，用METKA体系能够增加油层压力20～30大气压（atm）。
2.2 METKA体系流变性和渗率体系的物理化学研究
METKA体系形成凝胶体的选择，是根据对凝胶化动力学和流变特性的研究，在现场生产凝胶体。当回压超过在给定的温度下的饱和水蒸气压力时，胶体是稳定的，温度达到200℃保持其流变特性不变。在一些试验中，在60℃条件下的油藏模型，胶体形成以后，渗透液重新排列，我们把温度逐渐增大到90℃-100 0℃， 150℃和 200℃。在每一个温度下从水的孔隙体积1到3 开始过滤，直到过滤速度和流动性稳定为止。过滤模式保持不变，一个低渗透岩心过滤大部分水，产生的过滤流不返回重新排列。
METKA体系形成的凝胶是可逆的。当温度降低时恢复成液体，而温度再次升高又形成凝胶。允许“打开”和“关闭”缝隙，并依靠温度的变化调节渗流量。通过水渗流过一个非均质油藏模型研究胶体的可逆性。也许增加温度会促进渗透流的重新排列，在高渗透的模型中流体流度急剧下降，而在低渗透岩心中则是“开放”的。温度降到40℃-20℃时，渗透流再次产生而渗透水重新排列，渗透速度和液体流动性在高渗透模型中恢复，大部分渗透穿过这个模型的现象再一次出现。在甲基纤维素的基础上利用凝胶这种独有的特性，在蒸汽吞吐开采时达到增产的目的是可能的，与热处理的效果是一样的。
如果降低油藏模型中的温度， 凝胶会转换成溶液，用泵打入足够量的液体，这样将有可能替换掉油藏模型中一部分凝胶体系。在这种状态下，油藏模型的特性将完全恢复。以后再次注入凝胶体系，接着升高温度，渗透流的重新排列将再次发生。
当用METKA体系形成的凝胶调节非均质油藏模型中的渗透流时，记录下进入低渗透柱体中的主要用量，在一些情况下会引起渗透流重新排列，降低经过高渗透性缝隙渗透流的流速，增加通过低渗透性缝隙渗透流的流速和保持非均质油藏模型中液体流动性不变，还伴随着来自高和低渗透地区的驱油，结果是增加了水替代油这个因素。
胶体系统的形成证明了非均质油藏模型的高效性，其缝隙渗透性相差3.4～5.4倍，因此推荐调节油藏液体渗流量，以便降低产水量而增加高非均质油藏蒸汽热采和蒸汽吞吐的一致性。
因而对流变性和渗率体系的物理化学研究，正如对METKA体系凝胶体的驱油能力的研究一样，证明了调节渗透流的功效，以及增加稠油蒸汽开采一致性的功效。对蒸汽吞吐油藏，在稠油储层的堵水和封堵汽窜方面用METKA体系是可行的。
3 研究结论
1）物理模拟研究表明，热敏可逆凝胶METKA体系在多孔介质中成胶后具有良好的可逆性及良好的封堵性，稠油井在注蒸汽开发过程中，注入热可逆凝胶METKA体系溶液段塞，可以改善吞吐效果，提高稠油采收率，技术上可行。
2）现场应用效果表明，，热敏可逆凝胶METKA体系独有的高温成胶特性，起到了封堵高渗层，调控了渗流，阻止气窜和消除气锥的作用，提高了注蒸汽开采效率。
3）热敏可逆凝胶METKA体系应用于薄互层状油藏、层间矛盾突出、油层动用不均、井间干扰严重的汽窜井封窜效果显著。
4）热敏可逆凝胶METKA体系处理油层工艺技术简单，易操作，无毒害，无污染。其前景广阔，有利于推广应用。
参考文献：
[1]佟曼丽编.高分子化学[M].西南石油学院.1984
[2]万仁溥.采油工程手册[M].北京.石油工业出版社.2000
（中油辽河油田公司锦州采油厂 辽宁 凌海 121209）