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。     

聚合物微球调剖封堵渗流场可视化及矿场试验

聚合物微球是近年来发展起来深部调剖封堵材料,微球良好的弹性性能能够满足调剖剂注得进、堵得住、能运移的要求。室内实验和矿场试验结果表明,聚合物微球能有效封堵高渗条带,提高产油能力。从聚合物微球调剖封堵机理出发,抽象化建立聚合物微球调剖封堵流线模型。基于所建立的流线模型,模拟分析聚合物微球注入地层以后流线场的变化,流线的变化对注水井注入压力与采油井生产动态的影响,从流线场角度阐述聚合物微球调剖封堵机理。同时,聚合物微球矿场试验结果表明,注入聚合物微球能很好的抬升注入压力,提高井组产油能力。     

聚合物与弹性微球二元复合段塞调剖效果研究

采用填砂管岩心流动实验,通过在模拟油层渗透率情况下测定一定浓度聚合物溶液、微球悬浮溶液、聚合物与弹性微球复合体系在岩心中调剖时的阻力系数变化过程,探究聚合物与弹性微球二元复合段塞的调剖效果。结果表明,弹性微球在注入过程中阻力系数呈波动式上升,具有很高的残余阻力系数,其调剖效果好于聚合物。聚合物/弹性微球二元复合段塞中,聚合物主要起到增加黏度的作用,携带微球溶液进入地层。微球溶液起到深部调剖的主导作用。实验得出聚合物(浓度500 mg/L)/弹性微球(浓度1 000～2 000 mg/L)的复合段塞调剖能够发挥较好的封堵效果。     

纳米级微球调剖剂的性能评价及自聚集封堵特性

低渗透油藏孔喉细小、结构复杂,常规体膨性微球调剖剂存在注入与封堵性矛盾,难以实现深部调剖。为解决这一矛盾,以苯乙烯、丙烯酰胺为单体,采用乳液聚合法制备了表面富含酰胺基团的聚合物微球调剖剂（CSA）,向油藏中注入粒径小于孔喉直径的CSA微球分散溶液,运移到油藏深部后,在物理化学效应作用下微球自聚集成大尺寸的微粒簇,从而实现对流体通道的封堵。CSA微球具有低膨胀倍数,在向深部运移过程中能够有效避免剪切破碎;通过透射电镜可以观察到CSA微球在100 ℃老化35 d后,依然保持规则均匀的球形,热稳定性良好,并且微球具有核壳非均质结构。瓶试实验表明,随着阳离子浓度增加,CSA微球聚集时间逐渐缩短,并且二价阳离子的影响大于一价离子。岩芯驱替实验表明,CSA微球具有良好的注入性,聚集后的CSA微球团簇能够产生有效封堵并能运移至油藏深部起到调剖作用。     

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。     

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.     

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。     

耐碱聚合物微球调剖技术在三元复合驱的应用

耐碱聚合物微球颗粒调剖剂为粒径可调的抗碱聚合物类颗粒调剖剂。通过聚合物携带注入地层,在地层大孔道里,形成以颗粒调剖为支撑体。通过有一定黏度的聚合物将其粘附于底层孔壁上,提高了封堵有效期和后驱注入液的波及系数。实验结果表明:耐碱聚合物微球颗粒调剖剂与三元液配伍性好,在多孔介质中具有可流动性。不但可调整注入井的吸液剖面,而且有一定的稳油控水作用。2010年在采油二厂三元复合驱南六区进行了6口井的现场试验,采用措施后连通油井见到了好的增油降水效果,连通油井累计增油6 424 t,投入产出比363:1 798.72=1:4.96。     

交联聚合物线团深部调剖数学模型

以交联聚合物溶液(LPS)体系深部调剖室内和矿场试验结果为基础,建立了一个交联聚合物线团深部调剖数学模型,其中分别计算了在岩石表面的吸附和在孔隙介质中的机械滞留对渗透率降低的贡献,模型中考虑了线速度和压力梯度对封堵强度和封堵位置的作用.把该模型结合到黑油模型中,可以进行LPS深部调剖的室内岩心驱拟合和矿场应用效果预测.     

聚合物微球粒径与岩芯孔喉的匹配关系研究

根据岩芯孔喉基本计算公式,计算岩芯的平均孔喉直径,通过吸水膨胀后不同大小聚合物微球在岩芯中的封 堵效果,研究了聚合物微球大小与岩芯孔喉的匹配关系,确定了聚合物微球在岩芯中具有稳定封堵性能时微球粒径与 岩芯孔喉直径的比值范围。从聚合物微球吸水膨胀性能、剪切前后微球粒径变化、不同大小聚合物微球在岩芯中的封 堵效果、与岩芯匹配后的聚合物微球调剖作用对水驱采收率的影响几个方面,研究了聚合物微球大小与岩芯孔喉的匹 配关系,从而为聚合物微球调剖体系大小选择提供实验依据。研究表明,当聚合物微球粒径与岩芯孔喉直径比值在 0.33～1.50 时,聚合物微球可以在岩芯中形成稳定的封堵能力,当聚合物微球粒径与孔喉直径比值在1.20～1.50 时,聚 合物微球兼具良好的运移能力和封堵效果。     

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.     

“复配聚合物”分子线团尺寸分布及渗流特性

针对低渗透裂缝型油藏提高采收率技术需求,利用动态光散射(DLS)和岩心驱替实验方法,对"复配聚合物"驱油体系中聚合物分子线团尺寸(Dh)分布和渗流特性进行了实验研究与分析.结果表明,与"超高聚合物"相比,"复配聚合物"的分子线团尺寸分布较宽,矿化度对聚合物分子线团尺寸影响较小,"复配聚合物"的渗流阻力系数和残余阻力系数较大."复配聚合物"驱油体系注入油藏后可达到增大流动阻力、增加注入压力的目的.     

聚合物溶液注入附加阻力对驱油效果的影响

利用试验方法对HPAM溶液在不同渗透率岩心上的注入能力进行研究,基于试验结果建立聚合物驱附加阻力与岩心渗透率的相关关系,并在此基础上建立考虑聚合物注入附加阻力效应的油藏数值模拟模型.模拟结果表明:低渗岩心中注入聚合物时稳定注入压力增大,即确实存在附加阻力效应;聚合物注入附加阻力对聚合物驱效果预测有较大影响,考虑聚合物注入附加阻力,聚合物起效时间早、含水率下降幅度减小、聚合物有效期变长.     

缔合聚合物溶液岩芯剪切流变行为研究

针对疏水型缔合聚合物和普通线性高分子聚合物两种不同分子结构的聚合物,开展了岩芯剪切对聚合物溶液流变行为的影响研究。测试了剪切前两种聚合物溶液的流变曲线,分析了流变特性。用人造岩芯进行了岩芯剪切实验,测试了剪切后的聚合物溶液各自的流变曲线并进行了对比分析。将剪切后的聚合物溶液进行了阻力系数和残余阻力系数测试,以 模拟经地层剪切后聚合物溶液在油层深部的变化状况。研究结果对聚合物驱具有重要参考价值和指导意义。     

大孔道识别方法及聚合物微球调驱在文中油田的应用

文中油田经过长期注水开发,一类储层内产生大孔道,注采低效循环问题突出.为提高驱油效率,开展了大孔道识别方法及聚合物微球调驱研究.根据储层物性参数变化规律和测井曲线的响应关系,建立了大孔道综合判别方法,进行聚合物微球调驱室内实验.现场应用证明,聚合物微球注入地层后,有效封堵了地层深部的窜流大孔道,实现了注入液体的微观改向,有效缩减了层间渗透率级差,启动了新层,实现了控水稳油,减缓了自然递减.     

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.