聚合物微球注入参数优化及运移规律研究

聚合物微球是油田广泛应用的一种深部调剖剂,为了解决聚合物微球现场注入参数问题,利用室内岩心封堵试验,以阻力因子和残余阻力因子为评价指标,优化了聚合物微球的注入浓度,注入量及注入方式.利用分段压差研究了聚合物微球在长岩心中的运移规律.结果表明:综合考虑聚合物微球性能与现场经济因素,聚合物微球的最佳注入浓度应为2000mg/L、最佳注入量为0.4PV、注入方式应采用连续注入方式.聚合物微球可以在岩心中不断地形成封堵和运移,其对岩心中部封堵能力最强,具有良好的深部调剖效果.     

凝胶微球复合调剖机理实验研究

通过玻璃刻蚀模型进行微观驱替实验,直观地分析了凝胶微球复合调剖过程及作用区域。基于核磁共振技术,设计了凝胶微球岩心驱替实验。对不同阶段驱替后岩心不同直径孔隙内的流体分布进行了研究,并对比凝胶微球复合调剖的优势。实验结果表明,凝胶微球复合调剖过程中凝胶优先进入高渗透层,驱替大孔隙中剩余油,并对大孔隙有封堵作用;则聚合物微球主要进入低渗层,增加了聚合物微球的利用率;并启动低渗透率层的原油,封堵了低渗层的主流通道,实现调剖驱油的双重目的。     

孔喉尺度弹性微球的封堵性能研究

通过岩心封堵实验,全面研究了弹性微球的岩心封堵性能及其影响因素。研究表明,注弹性微球及后续注水时,注入压力及阻力系数均呈现“非连续波动式变化”特征,残余阻力系数是一次注水结束时的8倍,具有良好的运移能力和深部封堵性能;矿化度对其封堵性能影响较小;注入浓度、注入速度、弹性微球粒径/岩心孔喉直径比值、聚合物段塞对其封堵性能影响较大,且存在一个较佳的匹配范围;聚合物和弹性微球组合具有更好的封堵性能。     

孔喉尺度弹性微球调整油层分流能力实验研究

实验用弹性微球体系粒径在10～60μm范围内,采用反相(微)悬浮聚合技术,以油类为分散介质,单体溶液作为分散相,以小液滴状悬浮分散在油中,单体在小液滴内引发聚合,从而合成弹性微球。采用填砂管岩心流动实验,通过并列的两根岩心管模拟相对高渗透层与低渗透层,注入弹性微球溶液进行调剖,记录两根不同渗透率填砂管的分流量及并联两管的注入压力,探讨弹性微球体系调整油层分流能力;并调节微球浓度,探索不同浓度对调整分流量效果的影响。结果表明:弹性微球体系可以选择性封堵高渗透层,并能改善非均质地层的注水剖面;将高、低渗透率填砂管的分流量从高于80%:20%的比例调整到两者都趋于50%,并且调剖后两管的渗透率级差最大幅度从8降到1.35,调整油层分流能力效果显著,后续注水时仍能维持较高的注入压力。随着微球浓度的增大,调剖平衡时间大幅度下降,提高了作业效率。     

多孔介质中聚合物弹性微球的运移规律与调驱性能

为了促进聚合物弹性微球深部调驱技术的大规模应用,通过岩心驱替实验,研究了多孔介质中聚合物弹性微球的运移规律与调驱性能。结果表明:聚合物弹性微球能够在多孔介质中不断地运移、封堵、变形、再运移、再封堵,注入压力呈现出波动式变化特征,后续注水阶段仍保持较高的注入压力水平;聚合物弹性微球的滞留量随距入口端距离的增加而减少,在出口端也有少量的聚合物弹性微球滞留;聚合物弹性微球能够选择性进入和封堵高渗大孔道,在后续注水过程中,高、低渗管的分流率仍保持在50%左右;岩心渗透率、注入浓度、注入速率和矿化度均影响聚合物弹性微球的调驱效果,在实际应用时需要选择合理的参数范围。可见聚合物弹性微球具有良好的注入性和运移性,可以依靠自身弹性运移至储层深部区域,且对低渗层具有保护作用,聚合物弹性微球封堵后具有较强的耐冲刷能力,从而达到较好的深部调驱效果。     

高矿化度下特殊黏弹性流体的性能评价及驱油机制研究

采用黏度计、流变仪、动态光散射仪和扫描电镜,对交联聚合物凝胶和聚合物溶液的黏度、分子聚集体、分子线团尺寸(Dh)和黏弹性及其影响因素进行研究。采用岩心流动实验和调驱实验装置,评价交联聚合物凝胶的流动性和调剖能力。结果表明:调整溶剂水矿化度、聚合物和交联剂质量浓度可以使聚合物溶液中生成以分子内交联为主的凝胶或以分子间交联为主的凝胶,分子内交联会使交联聚合物凝胶黏弹性大幅度增加,分子间交联对黏弹性影响较小,交联反应先发生分子内交联,然后演变为分子间交联;黏弹性不仅能够提高洗油效率,而且能够提高微观波及系数;与相同质量浓度聚合物溶液相比,分子内交联聚合物凝胶的黏度接近,Dh略大,黏弹性、阻力系数和残余阻力系数明显增大,具有较高的驱油效率。     

紫外分光光度法测定聚合物微球产出液浓度*

聚合物微球是近几年来发展的一种新型调驱剂,为了解其注入效果实验研究了产出液中聚合物微球浓度的检测方法。目前针对聚合物微球溶液浓度的检测分析方法尚少,为了探索一种快速、简便、准确的方法,实验进行了紫外分光光度法对聚合物微球浓度测定的研究。紫外分光光度法是通过测定聚合物微球溶液中聚丙烯酰胺的含量,确定实验的最佳吸收波长和有效浓度测量范围,并根据线性回归方程计算了采出液中微球溶液的浓度。实验表明:最佳吸收波长λ=230 nm;纳米球有效浓度测量范围为125~700 mg/L、核壳球有效浓度测量范围为150~800 mg/L;纳米球在砂管中滞留量为46.1%、核壳球在砂管中滞留量为38.68%。与色谱法、淀粉-碘化镉法和浊度法等其他测定聚丙烯酰胺含量的方法相比,紫外分光光度法具有操作简便、分析速度快、对仪器要求低、灵敏度和准确度较高等优点,适合聚合物微球产出液定性和定量的浓度测定。     

非均质油藏微球乳液调驱物理模拟实验研究

为了评价JYC聚合物微球乳液调驱技术在非均质油藏中的适应性,通过室内物理模拟实验,测定了纳米级JYC微球乳液在非均质物理模型中分流量的变化规律;通过并联模拟岩心驱油实验,分析了不同浓度和注入量的微球乳液提高采收率效果,优化注入段塞.实验结果表明:新型微球乳液性能稳定且注入性良好;能够有效改善注入水在非均质储层中的分流量,扩大波及体积,启动低渗层原油,且能提高水驱后高渗层的驱油效率;适宜注入质量浓度为2 000 mg/L,注入量大小和储层非均质性密切相关.该调驱技术能够有效改善非均质油藏开发效果,进一步提高原油采收率.     

分子体凝胶驱油调剖体系性能评价和矿场试验

为了提高注入水波及系数,达到深部调剖的效果,采用由聚丙烯酰胺和适当浓度交联剂组成的分子体凝胶调剖体系.通过岩心实验,测定残余阻力系数达到83.5;采用分子体凝胶+聚合物溶液组合段塞在非均质岩心上做深部调剖驱油实验,测定在初始水驱的基础上提高原油采出程度30%以上;在矿场试验中,通过大剂量的分子体凝胶+聚合物溶液组合段塞调驱,注水井吸水剖面大大改善,产油井含水率明显下降,采油量上升.说明分子体凝胶能够改善波及系数,增加水驱含油面积,大大提高原油采收率.     

多相泡沫体系调驱试验

通过复配泡沫和聚合物冻胶微球形成多相泡沫体系,进行多相泡沫体系在多孔介质中的流动试验.显微图像显示,聚合物携带的聚合物冻胶微球具有良好的圆球度和分散性,分布在多相泡沫的液膜和plateau边界处.试验结果表明:聚合物冻胶微球能在岩心中不断封堵和运移,使注入压力和阻力系数增加,后续水驱仍有较高的残余阻力系数;多相泡沫体系封堵岩心时,压差曲线出现明显的上下波动,多相泡沫封堵受聚合物冻胶微球运移的影响;并联双管试验中泡沫和多相泡沫体系在岩心管中的分布状态不同,多相泡沫体系具有更好的调剖效果.     

新型交联聚合物微球调驱性能研究

渤海油田地层具有高孔高渗、疏松脆弱、非均质性强的特点,部分井组存在注入水低效或无效循环、水窜加快和递减率大等问题。现场应用试验表明,新型交联聚合物微球P-90对该类储层具有更好的调驱效果。为更好分析和解释其调驱机理,采用扫描电镜、激光粒度仪、高温高压流变仪、微孔滤膜装置和一维物模流动装置等对P-90的基本理化性能与调驱能力进行了评价实验。结果表明,新型交联聚合物微球P-90溶胀效果好,水化溶胀后微球之间相互交联形成空间网状结构,粒径均匀分布并长期保持在15 μm,具有良好的耐温性及黏度保留率;对孔径5、10 μm微孔滤膜产生了有效封堵;新型交联聚合物微球P-90同时具备了聚合物凝胶交联网状结构与聚合物微球球形分散结构。其独特的微观结构对于非均质高孔高渗油藏有更好的改善作用,极大提高了封堵、驱油效率,可达到较好的深部调驱效果。     

适合海上B油田聚驱后非均相在线调驱性能评价

针对渤海B油田聚合物驱后储层非均质性增强,注水突进严重,产油量低等问题,通过室内实验评价研究,优选了两种非均相在线调驱体系FJX-1和FJX-2,开展了海上油田聚驱后,高含水期阶段非均相在线调剖、调驱性能评价及驱油效率分析。结果表明,聚合物与FJX-1、FJX-2在线调驱体系的封堵效率分别为61.42%、83.45%、93.17%,FJX-2调驱体系的复合黏度、弹性模量均好于聚合物和FJX-1调驱体系,表明其封堵性能与粘弹性能最好,对比液流转向能力,注入聚合物与FJX-1、FJX-2在线调驱体系后,高、低渗透率层的产液分数比分别从87:23、89:21、88:12下降到最低的61:39、48:52和35:65,在后续水驱中FJX-2在线调驱体系的岩心的高、低渗透率层的产液分数比依然可以达到66:34,FJX-2在线调驱体系对高渗透率层封堵效果明显。驱油实验可以看出,三种体系驱过程中最低含水率分别为：54.58、52.97、44.39。聚合物驱后继续FJX-1、FJX-2体系驱,可以提高采收率值分别为6.32%和11.84%,对比可知,最佳的调剖与调驱段塞组合为调剖(1500mg/L PL+1500mg/L JLJ)+调驱(1500mg/L RY+300mg/L PPG),非均相复合体系的调剖与调驱性能,通过对高渗透率层的有效封堵,不仅使中、低渗透率储层中的原油得到动用,同时对残留在储层内的部分原油也发挥了驱替效果。同时,矿场试验也表明,非均相复合驱在海上油田具有广阔的发展前景。     

交联聚合物驱技术的矿场应用效果及开采特征

针对河南油田聚合物驱技术存在用量高,抗温抗盐性差,调整剖面能力弱,易串流等局限性,提出了使用交联聚合物驱技术。并在下二门油田H2Ⅲ油组Ⅱ2断块实施了大规模的工业化矿场先导性试验。对比交联聚合物驱与聚合物驱的开发效果,认为交联聚合物体系在地层中的注入性良好,压力上升幅度比聚合物驱大且调整剖面的能力比聚合物驱强,产液能力弱,动液面下降幅度大,转后续水驱后,含水仍处在较低水平,产量降幅小,有效地延缓了后续水驱突破。对于指导其他油田的弱凝胶调驱技术的矿场应用具有一定的指导意义。     

高含水油田调驱体系不同阻力特性见效特征研究

长期注水开发导致国内多数油田已进入高含水期,调驱技术是现阶段改善和提高水驱开发油田采收率的重要技术之一。因此认识调驱技术的见效特征是进一步优化调驱方案以及调驱开发效果评价的基础工作。深入调研了凝胶调驱机理及其应用现状,分析影响不同油藏调驱效果的主控因素。应用核磁共振测量技术和微观可视化技术对调驱体系(包括聚合物凝胶、毫米级微球凝胶和微米级微球凝胶)在不同阻力特性见效特征进行实验研究。研究得出聚合物凝胶堵剂调驱效果优于其他两种微球堵剂,而且合理组合段塞可以有效提高调驱效果,为油田进一步优化调驱方案提供了依据。     

海上油田在线组合调驱提高采收率技术——以渤海C油田E井组为例

针对渤海C油田E井组层间非均质性严重、层内非均质性强的问题,结合海上油田空间有限、快速开发等特点,提出以在线交联体系作为调剖段塞、在线非均相体系作为调驱段塞的在线组合调驱思路。利用不同渗透率双管填砂模型,考察了乳液聚合物与交联剂浓度分别为1 500 mg/L、1 650 mg/L和3 000 mg/L、3 300 mg/L的两种交联体系的调剖能力,结果表明,注入0.5 PV的交联体系并侯凝5 d后,低浓度对应的双管模型上,低渗砂管的分流量由0%变为40%;高浓度对应的双管模型上,高、低渗砂管的分流量相对于前期水驱阶段发生逆转,低渗砂管的分流量由0%变为84%,有效抑制了水驱"优势通道",调整了层间吸水矛盾。利用均质岩心物理模型,在乳液聚合物、微球聚合物和预交联凝胶颗粒总浓度保持4 000 mg/L的条件下,考察了水驱后不同非均相体系驱油效果;并与乳液聚合物单独使用时的实验结果进行了对比。结果表明,不同配方的非均相调驱体系均大幅提高了采收率,提高采收率幅度随着预交联颗粒在体系中所占浓度的提高而增大。2016年3月5日,在线组合调驱体系在C油田E23井开始注入。先后注入3 440.8 m~3的交联体系和10 997 m~3的非均相体系。根据生产情况分析,调驱开始后E24、E27、E36、E28H1、E18、E22取得显著降水增油效果,截至2016年8月初,通过净增油法计算,已经实现累积增油5 937.1 m~3。     

核磁共振研究聚合物微球调驱微观渗流机理

利用核磁共振研究聚合物微球调驱渗流机理,设计了不同粒径微球的注入实验,从微观角度分析了聚合物微球的驱油效果与驱油机理.对驱替后岩心不同直径孔隙内的流体分布进行了研究,得到了水驱、聚合物微球驱、后续水驱阶段驱出油的孔径范围以及剩余油分布.实验结果表明,聚合物微球调驱能够有效动用岩心中不同孔径中剩余油.不同尺寸聚合物微球对岩心的适应性不同,微米级微球主要适用于高渗岩心,纳米级微球主要适用于低渗岩心.     

聚合物凝胶调剖剂配方优选及性能评价

 聚合物凝胶调剖技术是油田改善后期注水开发效果、保持稳产的有效手段。本文通过一系列单因素变量实验研究了多个因素对聚合物凝胶调剖剂的影响,从而确定了适合石南4井区头屯河组油藏的调剖剂配方并进行了性能评价。结果表明：在单因素变化情况下,聚合物凝胶调剖剂成胶强度随着聚合物、交联剂、稳定剂的浓度的增大而增大,随着水质矿化度的浓度增大而减小;成胶时间随着聚合物、交联剂、水质矿化度的浓度增大而减小,随着稳定剂浓度的增大而基本无变化。成胶强度随着老化时间、温度、剪切强度的增大而减小。随着调剖剂注入量的增大,阻力系数和残余阻力系数而逐渐增大,而且二者差距幅度加大;封堵率先缓慢上升,后快速上升,最后趋于平缓。针对石南4井区头屯河组油藏,建议采用的调剖剂配方为：聚合物（2500万相对分子量）浓度1500 mg/L、交联剂0.3%、稳定剂0.1%、水质矿化度26 g/L;注入方式为：前置段塞0.15 PV（孔隙体积）+主体段塞0.25 PV+保护段塞0.1 PV。