三元复合体系性能及其对驱油效率影响研究

研究了碱/表面活性剂/聚合物（ASP）三元复合体系黏度、界面张力、聚合物分子线团尺寸（D_h）、分子聚集态和驱油效率及其影响因素,并对提高采收率机理进行分析。结果表明,NaOH 质量分数由0 增至1.2% ,三元复合体系黏度由246.9 降至138.8 mPa·s、界面张力降低、D_h 由324.7 降至263.5 nm。表面活性剂质量分数由0 增至0.3% ,体系黏度由127.0 降至122.1 再增至138.8 mPa·s,界面张力降低,D_h 由139.7 增至263.5 nm。随固液质量比增加和吸附次数增多,三元复合体系界面张力升高。在碱/聚合物体系中,聚合物分子结构形态以“片状”为主,“网状”为辅;在重烷基苯石油磺酸盐/聚合物体系中,聚合物分子形态出现大面积的“珠状”结构,“ 网状”结构不明显;在ASP 体系中,聚合物分子呈现“网状- 片状”结构形态。驱油实验表明,与水驱相比,三元复合体系、聚合物溶液和碱/表面活性剂二元复合体系采收率增幅分别为14.8% 、12.2% 和4.8% 。随驱油剂黏度增加,化学驱采收率增大,但增幅逐渐减小。聚合物质量分数为0.12% 、0.18% 和0.25% 时,聚合物驱采收率增幅分别为12.2% 、15.8% 和18.7% ,三元复合体系驱采收率增幅分别为14.8% 、18.3% 和21.0% 。在聚合物加量相同的条件下,与聚合物溶液相比,三元复合体系采收率增幅高2.3% 数2.6% 。驱油剂扩大波及体积作用对采收率的贡献要大于提高洗油效率的贡献。     

高浓度三元复合体系增油效果及其作用机理研究

本文分析了高浓度三元复合驱增油效果的影响因素和经济效益。结果表明,在驱油剂费用相同时,0.12%高分聚合物驱、0.3%非离子表面活性剂/0.25%超高分聚合物二元复合驱、1.2%碱/0.3%磺酸盐/0.25%超高分聚合物三元复合驱的采收率增幅分别为19.6%、15.9%、13.7%。在高浓度三元复合体系黏度相同的条件下,体系界面张力由8.10×10^-1降至5.73×10^-3 mN/m,采收率增幅由23.4%增至27.7%。当三元复合驱黏度由36.8增至134.4 mPa·s时,采收率增幅由18.5%增至32.9%;当段塞尺寸由0.095增至0.475 PV时,采收率增幅由15.6%增至30.7%,但采收率增幅差值逐渐减小。在药剂费用相同的条件下,“聚合物前置段塞+三元主段塞+三元副段塞+聚合物保护段塞”组合的采收率增幅较大（33.8%）。从技术和经济效益方面考虑,推荐三元复合体系聚合物浓度范围为0.2%～0.25%,段塞尺寸为0.380～0.475 PV。对于非均质比较严重的油藏,与驱油剂洗油作用相比,其扩大波及体积作用对采收率的贡献较大。     

聚合物驱剖面返转时机及其影响因素

聚合物驱过程中的剖面返转现象会对提高采收率造成不利影响,为进一步提高聚合物驱效果,通过理论分析和室内物理模拟方法,对聚合物驱油效果和聚合物驱剖面返转时机及其影响因素进行研究。结果表明,随岩心渗透率升高,聚合物驱剖面返转时机延后且延后幅度增大,聚合物溶液浓度C_p=1600 mg/L、渗透率级差为4 时,渗透率大于1200×10^-3μm²后尤为明显;随渗透率级差和小层厚度比（高渗层/低渗层）增大,即地层系数级差增大,剖面返转时机提前,聚合物溶液浓度CP=1600 mg/L、岩心平均渗透率Kg=300×10^-3μm²、地层系数级差10 条件下,剖面返转时机可提前至0.06～0.07 PV。随岩心渗透率升高和地层系数级差增大,采收率增幅呈先增大后减小趋势;聚合物驱剖面返转时机T_p与地层系数级差D_j关系满足方程式T_p=a（D_j-1）^-1,随聚合物溶液浓度升高,返转系数a 值减小,剖面返转时机提前。应用该公式可定量描述剖面返转时机与地层系数关系,及时调整注入参数,提高聚合物驱效果。图3表5 参8     

二元复合体系与油藏适应性

大港油田港西三区储层以高孔高渗为主,非均质性严重,目前已处于特高含水开采阶段,亟待实施大幅度提高采收率技术.以物理化学、高分子化学和油藏工程理论为指导,以仪器分析、化学分析和物理模拟为技术手段,以港西三区油藏条件为工程依据,开展聚/表二元复合体系油藏适应性研究.结果表明,驱油剂与油藏间适应性受岩石渗透率、聚合物质量浓度、相对分子质量以及溶剂水化学组成等因素的影响;随聚合物相对分子质量增加和溶剂水矿化度减小,聚合物分子线团尺寸Dh增大,油藏适应性变差;随表面活性剂加入,二元复合体系中聚合物分子线团尺寸Dh增加,油藏适应性变差;与港西三区油藏储层地质特征和流体性质相适应聚合物相对分子质量为2 500×104,“孔隙半径中值(Rp) /Dh”范围为7～10;与聚合物溶液相比较,二元复合体系中聚合物分子线团尺寸增加,导致聚合物岩心渗透率极限提高10×10-3～20×10-3μm2.     

疏水缔合聚合物传输运移特性及其改进方法

三次采油技术中使用的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)在高温高盐条件下会发生明显的水解和降解反应,抗温抗盐性能较差。疏水缔合聚合物凭借聚合物分子间缔合作用形成的大分子网状结构使其抗盐性有所改善,从而弥补了HPAM抗盐性差的缺陷。然而,疏水缔合聚合物存在其分子线团尺寸与油藏多孔介质孔隙尺寸间适应性差的问题,导致疏水缔合聚合物注入困难。针对疏水缔合聚合物与油藏适应性较差的问题,采用β-环糊精(β-CD)为疏水缔合聚合物缔合程度调节剂,通过室内岩心驱替实验方法,开展了β-CD对疏水缔合聚合物传输运移特性影响的研究。结果表明,β-CD可以改变AP-P4的缔合作用及在多孔介质中的行为。在浓度为1 g/L的疏水缔合聚合物AP-P4溶液中加入β-CD后,溶液黏度随β-CD加量的增加而减小,当β-CD加量达到0.07%时,AP-P4溶液黏度最低(26.2 m Pa·s),为本体黏度,难以发生缔合作用。同时,随着β-CD加量的增大,AP-P4分子链间缔合作用减弱,聚合物分子线团尺寸减小。随着β-CD加量的增大,在岩心渗透率相同(相近)条件下,AP-P4溶液的阻力系数和残余阻力系数减小,疏水缔合聚合物溶液在岩心内的传输运移能力增强。     

疏水缔合聚合物与储层适应性对采收率的影响

以疏水缔合聚合物为代表的抗盐型聚合物在油田提高采收率实践中获得了良好增油降水效果。但是矿场实践中往往只重视聚合物溶液视黏度,而忽视聚合物溶液中聚合物分子聚集体与储层孔隙和非均质性间的匹配关系。以SZ36-1油田储层地质特征和流体为研究对象,开展了疏水缔合聚合物缔合程度及其调节方法研究,在此基础上进行了储层非均质性与疏水缔合聚合物缔合程度适应性评价。结果表明,在浓度为1750 mg/L的AP-P4溶液中加入β-环糊精(β-CD),β-CD加量由0增至0.08%时,β-CD/AP-P4体系的黏度由172.1 m Pa·s降至7.7 m Pa·s,聚合物分子线团尺寸由1078.2 nm减至500.1 nm,与之相适应的岩心渗透率极限由1500×10-3μm2降至150×10-3μm2。由此可见,加入β-CD可以调节疏水缔合聚合物溶液中超分子聚集体尺寸及其大小分布,进而改善其与储层岩石孔喉间匹配关系。岩心非均质性不同,与之相适应疏水缔合聚合物缔合程度也不同。只有驱油剂体系与岩心孔喉相匹配时,采收率增幅才能达到最大。     

高浓度三元复合体系性能评价及机理分析

针对油田实际需求,利用仪器测试和理论分析方法,对碱/表面活性剂/聚合物(ASP)三元复合体系黏度、界面张力、静吸附特性、流变性和流动特性进行了系统评价。结果表明,随碱浓度增加,三元复合体系黏度和界面张力降低;随表面活性剂浓度增加,三元复合体系黏度先降后升,界面张力降低。在三元复合体系中,表面活性剂静吸附量最大,碱次之,聚合物最小。随碱浓度增加,三元复合体系黏弹性降低;表面活性剂对三元复合体系黏弹性影响不大。流动性实验表明,溶剂水除垢后三元复合体系阻力系数和残余阻力系数变小。随碱浓度降低、聚合物浓度升高和岩心渗透率降低,三元复合体系阻力系数和残余阻力系数增大;随表面活性剂浓度增加,三元复合体系阻力系数和残余阻力系数呈现"先减小后增大"的变化趋势。     

宽相对分子质量分布聚合物溶液性能及驱油效果研究

针对油田实际需求,笔者运用仪器分析、物理模拟和油藏工程理论方法,开展了复配聚合物黏度及其影响因素、分子线团尺寸Dh及其分布和驱油效果实验研究,并对复配宽相对分子质量分布聚合物驱提高采收率机理进行了分析。结果表明,对于由"超高分"、"高分"和"中分"等3种聚合物复配而成的宽相对分子质量分布聚合物,随"超高分"聚合物所占比重增大,复配聚合物中分子线团尺寸Dh增大,视黏度增加。与"高分"聚合物相比较,复配聚合物分子线团尺寸Dh分布变宽,抗盐性和抗剪切性增强。物理模拟表明,在聚合物溶液黏度相同条件下,复配聚合物驱增油效果好于"高分"聚合物驱。随复配聚合物中"超高分"聚合物所占比重增加,采收率增幅增加。     

两种耐温聚合物凝胶分子聚集态及性能对比

针对高温油藏特点,利用仪器检测和理论分析方法,对比研究了“SNF”和“两性”两种耐温聚合物凝胶的分子聚集态及性能.结果表明:“SNF”聚合物凝胶的分子聚集态呈“局部性”网状结构,“两性”聚合物凝胶的分子聚集态呈“区域性”网状结构;“两性”凝胶体系中聚合物分子线团尺寸大于“SNF”凝胶体系中聚合物分子线团尺寸,“两性”凝胶体系中聚合物分子线团分布均匀性较好,而“SNF”凝胶体系中聚合物分子线团分布较散;与“SNF”聚合物凝胶相比,“两性”聚合物凝胶的热稳定性和黏弹性较优,阻力系数和残余阻力系数较大;“SNF”聚合物凝胶交联反应以“分子内”交联为主,“两性”聚合物凝胶交联反应以“分子间”交联为主.     

自循环粒子射流钻井提速工具机理研究

粒子射流钻井技术能够有效解决深井与超深井钻井效率低的问题。基于文丘里效应相关理论,设计了井下自循环粒子射流钻井工具,建立了流体在工具内部流动的压力模型,分析模型因素对钻头喷嘴射流压力的影响。结果表明:流体的雷诺数与管壁粗糙度对能量损失影响最大,加速粒子所需要的能耗其次,固液之间摩擦能耗较小。随着上喷嘴直径、岩屑质量分数与岩屑直径的变大,射流压力先增加后减小,存在最优值;随着喉管直径的变大射流压力逐渐变小;喉管长度的大小对射流压力没有影响。