[发明专利]水敏性稠油井注蒸汽伴注粘土防膨剂的使用方法

说明书

技术领域：

本发明涉及石油开采领域，尤其涉及一种水敏性稠油井注蒸汽伴注粘土防膨剂的使 用方法。

背景技术：

有许多油田属于泥质胶结、疏松砂岩稠油油藏。该类油藏粘土矿物含量高、变化大， 一般在5--40％之间。其粘土矿物主要有高岭石、蒙脱石和伊利石三种，粘土矿物遇水膨 胀，生产过程中易出砂和堵塞。高岭石、伊利石属于非膨胀性矿物，蒙脱石属于膨胀型 粘土矿物。粘土矿物的膨胀性是因为它有大量的可交换的阳离子所产生的，主要是铁或 镁取代铝氧八面体中的铝。如蒙脱石是由两个硅氧四面体片和一个铝氧八面体片组成， 属2:1型层型粘土矿物。它的膨胀性，一方面是由于在蒙脱石结构中，晶层的两面全部 由氧组成，晶层间的作用力为分子间力(不存在氢键)，联结松散，水可以进入其中， 晶格间距增大；另一方面由于蒙脱石有大量晶格取代，在晶体表面结合了大量可交换阳 离子，水进入晶层后，这些可交换阳离子在水中解离，形成扩散双电层，使晶层表面带 负电而互相排斥，导致层间距是可变的，一般在0.96～4.00nm范围，产生通常看到的粘 土膨胀，体积变化很大。伊利石的基本结构与蒙脱石相似，也属于2:1层型粘土矿物， 但由于晶格取代主要发生在硅氧四面体片中，约有1/6的硅为铝取代，晶格取代后，在 晶体表面为平衡电价而结合的可交换阳离子主要为钾离子。由于钾离子直径(0.266nm) 与硅氧四面体片中的六方网格结构内切园直径(0.288nm)相近，使它易进入六方网格中 而不易释出，所以晶格结合紧密，水不易进入其中，因此伊利石属非膨胀型粘土矿物。 伊利石层间距比较稳定，一般为1.0nm。而高岭石为1:1型粘土矿物、在高岭石的结构中， 晶层的一面全部由氧组成，另一面全部由羟基组成。晶层之间通过氢键紧密联结，水不 易进入其中。由于高岭石很少晶格取代，所以它的晶体表面就只有很少的可交换阳离子， 体积变化很小。

油藏储集层类型不同，粘土矿物含量不同，可交换的阳离子量不同。阳离子交换容 量是指1kg粘土矿物在pH值为7的条件下能被交换下来的阳离子总量(用一价阳离子物 质的量表示)。单位用mmol.kg^-1表明，高岭石、蒙脱石和伊利石这三种主要粘土矿物可 交换阳离子容量范围，见表1。

粘土矿物的阳离子交换容量表1

粘土矿物 阳离子交换容量(mmol.kg^-1) 高岭石 30～150 蒙脱石 800～1500 伊利石 200～400

从表1中可知，膨胀型粘土矿物---蒙脱石的阳离子交换容量最大，非膨胀型高岭石 和伊利石二种粘土矿物相比小很多。

发明人在多个油田采集了27个砂样样本，在常温下，以煤油(或CCl₄)、蒸馏水 近似模似了油层介质条件和注水后期介质条件定义了自由膨胀比，自由膨胀比这一参数 反应了油气储层水淹后的粘土膨胀规律。通过结合全岩芯X衍射样品粘土矿物含量分析， 表明自由膨胀比与蒙脱石含量之间良好的正相关关系，高岭石和伊利石则与之不存在明 显的相关关系，与粘土矿物总量存在弱正相关关系。粘土矿物膨胀性与蒙脱石含量存在 的定量正相关关系可表达为：

K＝0.0191×X+0.9732

式中K为自由膨胀比，X为蒙脱石占全岩的绝对百分含量。当蒙脱石含量大于5％时， 自由膨胀比在1.1以上，也就是相对膨胀系数在10％以上。