阴阳离子聚合物吸附规律的研究与应用*

阴阳离子聚合物在地层中的吸附性能是评价其堵水效果的主要指标,因此通过室内实验研究了阴阳离子聚合物的静态、动态吸附规律。结果表明:阴离子聚合物的吸附平衡时间为6 h,吸附平衡质量浓度为1000 mg/L;阳离子聚合物的吸附平衡时间为8 h,吸附平衡浓度为1500 mg/L;温度对阴阳离子聚合物吸附量的影响较小,阴阳离子聚合物在水湿岩心的吸附量远大于其在油湿岩心的吸附量。单一注入阴离子聚合物、交替注入阴/阳离子聚合物、单一注入阳离子聚合物和交替注入阳/阴离子聚合物的动态吸附量分别为61.77、103.99、119.64和137.61μg/g。阴阳离子聚合物可在岩心形成多层吸附膜,交替注入阳/阴离子聚合物可提高采收率达60%。2010年在河南油田双浅6井开展矿场试验,共注入阳/阴离子聚合物3个轮次,降水增油效果较好,达到温和控水的目的。     

塔中402CⅢ高温高盐油藏泡沫驱实验研究

针对塔中402CⅢ油藏高温、高盐和高硬度的特点,通过配伍性、起泡性能和热稳定性等实验优选了起泡剂体系,并通过物理模拟实验优化了泡沫驱施工参数,评价了泡沫的驱油潜力。实验结果表明:在温度为110℃、矿化度为11.52×104mg/L和钙镁离子质量浓度为7 654 mg/L的模拟油藏条件下,优选出酰胺丙基甜菜碱CS-1作为泡沫驱用起泡剂,其最佳使用质量分数为0.2%~0.3%,泡沫驱的最佳注入方式为气液混注,最佳注入气液比为1.5∶1,最佳注气速度为1mL/min,最佳注入量为0.5倍孔隙体积,在水驱采收率(56.63%)的基础上采收率提高了4.12%。     

适用于高温高盐油藏控水的耐温耐盐堵剂

针对常规堵剂耐温耐盐性能差,而难以满足高温高盐油藏控水进一步提高采收率的问题,研发了一种耐温耐盐(97℃,197.35 g/L)的延缓冻胶体系。该体系由耐温耐盐非离子聚丙烯酰胺PAM、有机交联剂HDAME组成,目标油藏条件下,优化的冻胶体系配方为(0.40%~0.50%)PAM+(0.12%~0.20%)HD+(0.12%~0.20%)AME,成胶时间在24~60 h。室内物理模拟实验表明,耐温耐盐延缓冻胶体系具有较好的剖面改善能力,采收率增值达到34.6百分点。采用环境扫描电镜(ESEM)和差示扫描量热仪(DSC)探究了冻胶的微观结构和耐温耐盐性能,并从冻胶的交联机理、微观结构阐明了其耐温耐盐特性。     

塔中402CIII高温高盐油藏表面活性剂

针对塔中402CIII均质段油藏高温高盐高硬度的特点,优选出驱油用表面活性剂BS-12（甜菜碱）,优化了使用浓度,考察了乳化、吸附及驱油性能。实验结果表明,在油藏条件下（温度110℃、矿化度11.52×10⁴ mg/L、钙镁离子浓度7654 mg/L）,BS-12溶液与地层水有良好的配伍性,质量分数0.03%~0.05%的BS-12溶液与塔中原油间的界面张力为1.5×10^-2~5.2×10^-2 mN/m。110℃老化30 d后的界面张力仍保持在10^-2 mN/m数量级,热稳定性好。0.03%、0.05% BS-12溶液与原油形成的乳状液在放置12 h后趋于稳定,析水率分别为69%和50%,乳状液液滴分布稀疏,直径为0.3~1.0 μm。在水砂比为20:1时,0.05% BS-12在油砂表面的静态吸附量为6.592 mg/g。动态吸附量为4.938 mg/g,动态吸附滞留量为1.411 mg/g。岩心驱替实验表明,注入0.2%、0.3 PV表面活性剂后,采收率增幅可达4.14%。     

底水油藏侧向调驱提高采收率工艺优化

为了解决底水油藏油水接触面较大、优势通道发育、生产井见水过快导致产量急剧下降的难题，采用底水油藏可视化物理模型及驱替实验系统，设计交联聚合物侧向调驱实验方案，以采收率增值为评价指标，对侧向调驱施工参数进行优化。研究结果表明，交联聚合物注入量为0.3 PV时，单位体积侧向驱采收率增值达到133.93%；注入时机为含水率低于50%时，交联聚合物在油水界面处展布效果好，采收率增值高达55.17%。采用水平井注/水平井采方式，交联聚合物在油水界面处形成隔板半径更大，侧向驱采收率增幅40.18%；油水厚度比从0.5增大至2.0，交联聚合物的隔板作用越显著，采收率增值从26.86%增加至49.67%。研究证实了底水油藏应用侧向调驱的技术可行性及潜力，为底水油藏高效开发提供技术支持。     

塔河高温高盐油藏冻胶泡沫调驱技术

针对塔河高温高盐油藏强非均质性储层提高采收率的需求,开展了高温高盐油藏冻胶泡沫调驱技术研究。采用Ross-Miles 法和GSC 强度代码法,优选了耐温抗盐起泡剂和冻胶稳泡体系,进而确定了强度可调的冻胶泡沫调驱体系,配方为0.4%~0.5%HTSP 聚合物+0.09%~0.16%RELMNE 交联剂+0.2%~0.3%HTS-1 起泡剂,泡沫综合值是普通泡沫的2 倍以上。通过物理模拟实验评价了冻胶泡沫体系的地层适应性和提高采收率性能。实验结果表明,冻胶泡沫对地层有较好的选择适应性, 在0.6~3.3 μm2 范围内,随着渗透率的增加,残余阻力系数增大,剖面改善效果明显。相比于普通泡沫、单纯气驱和水驱,冻胶泡沫技术能有效启动低渗油层,提高采收率幅度达到26.93%,是普通泡沫的2.3 倍,是注气调驱的6.2 倍,且比普通水驱最终采收率提高14.17%,具有广阔的应用前景,为塔河高温高盐油藏进一步提高采收提供了新方法。     

清洁压裂返排液复配驱油体系的构建及性能评价

针对现场压裂返排液中部分单一体系再利用效果不明显的问题,通过考虑阴、阳离子表面活性剂复配具有协同效应的特点,构建了一种基于清洁压裂液返排液的表面活性剂复配驱油体系,通过分析体系降低界面张力性能、乳化性能,优选了最佳的复配体系配方0.2%RSH-2+0.012%AOS,并评价了该复配驱油体系提高采收率效果。结果表明,纯返排液体系在质量分数0.02%~0.5%范围内仅可将油水界面张力降低至10-1m N/m数量级,而0.2%RSH-2+0.012%AOS复配体系可降低油水界面张力至10-3m N/m超低数量级;同时,该复配体系乳化性能优良,油水比1∶1的乳状液在静置10 h后的析水率仅30%。该复配体系在渗透率0.0025μm~2的岩心中吸附性能优良,注入124.5 PV时吸附达到动态饱和,动态吸附量为7.52 mg/g,水驱后表面活性剂的滞留量只相当于动态饱和吸附量的1/4~1/3。该复配驱油体系具有较强的提高采收率能力,在水驱基础上可提高采收率11.8%,能满足低渗透油藏压裂后进一步提高采收率的要求。     

分子采油的概念、方法及展望

分子层面的认识与控制已成为现代科学技术发展的一种必然趋势，但在油气田开发领域还未引起足够重视。基于分子模拟取得的一些成果和认识，首次提出了分子采油(分子采气)的概念，并对其内涵、现状和发展趋势进行了分析。国内外其他学者在表面活性剂驱油、聚合物驱油及CO₂-EOR等方面也取得了一些相关研究成果，在一定程度上丰富了分子采油的内涵。依靠以分子动力学和量子化学计算为代表的分子模拟技术，结合以色谱、光谱、质谱与核磁共振等为代表的现代实验技术，从分子层面深化认识稠油致黏机制和降黏机理，阐明油气分子在岩石表面的吸附、解吸附及滑移特征，提出了基于分子采油的新机理，设计了更具针对性的降黏剂、驱油剂、调堵剂及其他助剂材料分子结构。预计以分子模拟方法为基础的分子采油技术将在化学驱油机理、热采机理、CO₂驱机理、低矿化度水驱机理、页岩油气开采机理及天然气水合物开采机理等方面带来革命性的进步，为油气高效开采方法提供理论支撑。