聚合物驱后热化学沉淀调剖提高采收率技术研究

在探讨聚合物驱油后油层物性变化及剩余油分布特点的基础上,提出利用热化学沉淀进行油藏深部调剖提高采收率的方法。该方法的调剖原理不同于传统的调剖,主要通过缩小孔隙体积而达到降低高渗透层渗透率的目的。初步的物理模拟研究表明,选用硼酸钠溶液进行结晶沉淀,可以明显降低高渗透层的渗透率,且在10倍孔隙体积水洗后渗透率降低幅度仍可保持在55．8％～60．2％,并且“堵而不死”,实现真正意义上的调剖。在二维纵向非均质模型上的热化学沉淀调剖驱油实验表明,在聚合物驱后可继续提高采收率7．8％～9．2％,效果同于聚合物凝胶,并且具有注入粘度低、可进入残余油不连续分布的油藏深处等特点,尤其适合于温度适中的油藏。     

渗透率对菌体调剖驱油效果的影响

为了探究菌体调剖驱油在提高原油采收率方面的能力和适用条件,通过并联均质胶结岩心构建了非均质油藏模型,利用物理模拟驱油实验分别研究了不同渗透率和渗透率级差条件下的菌体调剖驱油效果。结果表明,菌体调剖驱油效果与渗透率大小和渗透率级差密切相关。当油藏渗透率为101.84×10~(-3)～741.87×10~(-3)μm~2、渗透率级差为0～8.01时,菌体调剖驱油可最大提高采收率5.10百分点。当渗透率级差增大到7.28时,菌体吸附滞留所形成的调剖作用无法明显改善储层非均质性,不能达到调剖驱油的效果。菌体调剖驱油效果随着综合渗透率的增大而降低。研究结果对于深化微生物采油机理的认识和判定微生物采油的适用条件具有一定的指导意义。     

PROFILE CONTROL STEAM FLOODING AFTER POLYMER FLOODING IN HETEROGENEOUS LOW-VISCOSITY OIL LAYERS

为了探索非均质稀油油层聚合物驱油后不同调剖蒸汽驱对原油采收率的影响,用大庆油田第三采油厂天然圆柱状岩心和模拟地层油,经过45℃环境下的水驱和聚驱后,在双温度场(油层和注入介质)条件下进行了变异系数为0.72的非均质油层(三管并联)常规及调剖蒸汽驱实验研究.结果表明:按照调剖后各层总渗流阻力相等的原则进行聚丙烯酰胺冻胶体系分层调剖后,其蒸汽驱提高采收率幅度为28.93％,而笼统调剖后的驱替效果比不调剖时还差;采用SD-3活性剂与聚丙烯酰胺冻胶体系复配调剖蒸汽驱效果为所有调剖中最好的,其蒸汽驱采收率达到30.58％,高于单纯普通冻胶体系调剖1.65个百分点,油汽比达到0.155;虽然分层复配调剖后蒸汽驱采收率提高幅度可接近均质油层的蒸汽驱采收率提高幅度,但其油汽比较均质油层的低0.034.非均质储层蒸汽驱采收率和油汽比实验,可为进一步提高原油采收率提供依据.     

稠油油藏聚合物驱相对渗透率曲线及驱油效率影响因素

针对目的海上稠油油藏地质特征、流体性质和现场施工工艺,通过岩心驱替实验、岩心CT扫描和理论分析,开展了岩心渗透率、水冲刷作用及原油黏度对聚合物驱相对渗透率和驱油效率影响研究。结果表明,随岩心渗透率增加,油相相对渗透率降低,驱替相渗流阻力减小,水相相对渗透率增高,波及区域面积增大,两相流跨度带增大,最终采收率增加;水冲刷对岩心孔隙结构的“携屑”和 “剥蚀”作用会扩大孔喉半径,增大岩心渗透率,其对相渗透率曲线和驱油效率的影响与岩心渗透率增大造成的影响相同;随原油黏度增加,油水两相相对渗透率降低,驱替相黏性指进现象加剧,渗流阻力增加,波及区域面积减小,两相流跨度带减小,最终采收率降低。     

基于核磁共振技术的致密岩心高温高压自发渗吸实验

为了明确致密储层渗吸作用规律,在开发过程中充分发挥渗吸驱油效果,从而达到提高原油采收率的目的。利用核磁共振技术与高压压汞测试,研究了岩心的微观孔隙结构;设计了模拟储层条件的自发渗吸实验,分析了岩心孔隙度、渗透率、储层温度、压力、人造裂缝等因素对渗吸采收率的影响。结果表明：致密岩心具有3种孔隙结构,其中亚微孔为原油主要赋存空间,其孔隙体积占比接近80%;亚微孔的孔径小、毛细管力大,渗吸初期的渗吸效率最高,且对渗吸原油采收率的贡献程度最大;致密岩心孔隙度、渗透率越低,渗吸采收率越低;渗吸过程中信号相对振幅峰值向小孔隙尺寸偏移,孔径范围减小,岩心越致密,偏移越明显;温度与压力对渗吸采收率的影响较大,模拟储层条件的高温高压渗吸相比常规条件下渗吸采收率提高了120%,模拟压裂的岩心人工造缝后的岩心整体渗吸采收率提高了24.7%。研究成果对利用自发渗吸作用提高采收率具有理论指导意义。     

沈67块聚合物微球调驱技术可行性研究

结合沈67块油藏特征,研究了交联聚合物微球ESsc深部调驱体系封堵性能,进行聚合物微球室内岩心驱油模拟实验。实验结果显示:微球ESsc驱油时,当岩心渗透率在(500～3500)×10-3μm2范围内,微球驱对应采收率相对稳定,能满足化学驱提高采收率要求。另外,针对油藏孔隙吼道的多分布特征,在选择微球作为主调驱段塞时,应对特大孔隙采用过250目延迟体膨型颗粒调剖剂进行先期调剖。2009年在沈67块实施聚合物微球体系深部调驱先导试验,取得了较好效果。     

有隔层和无隔层非均质物理模型泡沫复合驱差异研究

在有隔层和无隔层的二维纵向非均质正韵律人造岩心上，在45℃下考察了水驱油后泡沫复合驱和泡沫聚驱的驱油效果。ASP三元复合驱替液、聚合物驱替液与天然气按1：1体积比混合注入，注入量共0．6PV，之后注入0．283PV聚合物保护段塞。设泡沫复合驱提高采收率的作用机理，在无隔层非均质岩心中包括气体上浮作用、调剖作用和洗油作用，在有隔层非均质岩心中基本上为调剖作用和洗油作用，而在无隔层非均质岩心中泡沫聚驱提高采收率的作用机理为调剖作用和气体上浮作用。据此，由各模拟岩心实测泡沫驱采收率增值求得，调剖作用、洗油作用及气体上浮作用的贡献，在渗透率变异系数0．72的岩心泡沫复合驱采收率增值（28．0％）中分别占57．9％、35．0％及7．1％，而在渗透率变异系数0．60的岩心泡沫复合驱采收率增值（24．2％）中分别占52．1％、40．5％及7．4％。岩心非均质性增强时，调剖作用的贡献增加，洗油作用的贡献减少，气体上浮作用的贡献大体不变。图2表2参4。     

正韵律模型三元复合体系驱油实验研究

将3支不同气体渗透率单管人造岩心并联,分别计量3支岩心产出油水,模拟二维纵向非均质正韵律油层,进行三元复合体系驱油实验,根据实验结果综合分析油层纵向各部位三元复合体系驱油前后的含水率、产液百分比、原油采收率等变化特征和渗流机理.又利用二维纵向正韵律3层非均质人造岩心进行三元复合体系驱油与水驱油的对比实验,将水驱后和三元复合驱后的一组岩心剖开摄像录入计算机中,利用彩色图像量化分析系统对内部各层进行量化分析,综合分析纵向非均质层状正韵律人造岩心三元复合体系驱油的波及系数及驱油效率.三元复合驱油水流度控制和原油乳化能够明显减缓层间矛盾,大幅度提高原油采收率,且中渗透率层提高采收率幅度最大;二维纵向非均质正韵律模型三元复合驱油过程中,高渗透率层以提高驱油效率为主,中渗透率层既提高驱油效率也扩大波及体积,低渗透率层以扩大波及体积为主.驱油效率占提高采收率的比例平均为55.75%.图6表1参1     

正韵律模型三元复合体系驱油实验研究

将3支不同气体渗透率单管人造岩心并联,分别计量3支岩心产出油水,模拟二维纵向非均质正韵律油层,进行三元复合体系驱油实验,根据实验结果综合分析油层纵向各部位三元复合体系驱油前后的含水率、产液百分比、原油采收率等变化特征和渗流机理。又利用二维纵向正韵律3层非均质人造岩心进行三元复合体系驱油与水驱油的对比实验,将水驱后和三元复合驱后的一组岩心剖开摄像录入计算机中,利用彩色图像量化分析系统对内部各层进行量化分析,综合分析纵向非均质层状正韵律人造岩心三元复合体系驱油的波及系数及驱油效率。三元复合驱油水流度控制和原油乳化能够明显减缓层间矛盾,大幅度提高原油采收率,且中渗透率层提高采收率幅度最大;二维纵向非均质正韵律模型三元复合驱油过程中,高渗透率层以提高驱油效率为主,中渗透率层既提高驱油效率也扩大波及体积,低渗透率层以扩大波及体积为主。驱油效率占提高采收率的比例平均为55.75％。图6表1参1     

STP强凝胶调剖剂的深度调剖性能

STP强凝胶调剖剂由聚丙烯酰胺、交联剂和延缓剂组成。用人造岩心进行凝胶性能实验，55℃时成胶时间为72h，岩心封堵率大于99．9％，注水50PV冲刷后封堵率仍不低于99．8％，突破压力梯度在高渗透率(5．62D)岩心中不低于4．45MPa／m，在低渗透率(0．57D)岩心中为3．46MPa／m，有一定的选择性。分别串联3支高渗透率岩心和3支低渗透率岩心，将二者并联构成非均质模型，饱和原油进行调剖驱油实验，未注调剖剂时的水驱合层采收率为24．3％，用调剖剂依次封堵第一、第二、第三高渗透率岩心后，水驱合层采收率分别达到46．8％、62．2％和69．1％，表明逐步增大封堵深度可以进一步提高油层采收率。STP强凝胶调剖剂在大庆油田萨中开发区的实际应用取得了明显成效。图3表1参5     

喇嘛甸油田聚驱后蒸汽驱提高采收率研究

喇嘛甸油田葡I1-2油层聚合物驱结束后剩余油分布零散,开采难度大,蒸汽驱的降粘、蒸汽蒸馏及蒸汽超覆等作用使其成为聚驱后提高采收率的主要方法之一.喇嘛甸油田岩石及聚驱后原油热物性参数实验和蒸汽驱岩心驱替实验结果表明,聚驱后进行蒸汽驱可增加油相渗透率,降低残余油饱和度,大幅度提高驱油效率和原油采收率.     

正韵律模型三元复合体系驱油实验研究

将3支不同气体渗透率单管人造岩心并联，分别计量3支岩心产出油水，模拟二维纵向非均质正韵律油层，进行三元复合体系驱油实验，根据实验结果综合分析油层纵向各部位三元复合体系驱油前后的含水率、产液百分比、原油采收率等变化特征和渗流机理。又利用二维纵向正韵律3层非均质人造岩心进行三元复合体系驱油与水驱油的对比实验，将水驱后和三元复合驱后的一组岩心剖开摄像录入计算机中，利用彩色图像量化分析系统对内部各层进行量化分析，综合分析纵向非均质层状正韵律人造岩心三元复合体系驱油的波及系数及驱油效率。三元复合驱油水流度控制和原油乳化能够明显减缓层间矛盾，大幅度提高原油采收率，且中渗透率层提高采收率幅度最大；二维纵向非均质正韵律模型三元复合驱油过程中，高渗透率层以提高驱油效率为主，中渗透率层既提高驱油效率也扩大波及体积，低渗透翠层以扩大波及体积为主。驱油效率占提高采收率的比例平均为55．75％。图6表1参1     

CO2驱油过程中孔喉结构对储层岩石物性变化的影响

注CO₂提高储层原油采收率过程中,储层中流体的渗流和分布受岩石孔喉结构控制,且注入的CO₂会引发原油中的沥青质沉淀,导致储层渗透率下降并改变储层的润湿性。通过在4块渗透率相似但孔喉结构不同的岩心上进行的混相和非混相的CO₂驱油实验研究了CO₂驱油过程中岩石孔喉结构对储层岩石物性变化的影响。基于岩石孔径分布和压汞曲线,根据分形理论对岩心孔喉结构特征进行定量评估。实验结果表明,在提高原油采收率方面,混相驱替比非混相驱替高12.2%~16.8%,孔喉结构相对均质的岩心比非均质岩心高18.1%~26.9%,在非混驱替时原油采收率受岩心孔隙结构的影响更明显。由于沥青质沉淀堵塞孔喉,混相和非混相驱替后岩心渗透率分别下降了7.5%~14.2%、4.0%~7.9%,且渗透率下降幅度与岩心孔喉结构分形维数呈正比。混相和非混相驱替后岩心的润湿指数分别下降了26.8%~59.8 ％、10.5%~21.6%。由于更大的CO₂波及体积,孔喉结构相对均质的岩心水湿性减弱更显著。混相驱替和均质的孔喉结构使岩心物性变化分布更均匀,且均质的孔喉结构可以在提高CO₂驱油效率的同时,减弱沥青质沉淀造成的岩心渗透率下降及润湿性变化,减弱程度分别为3.5%~6.7%、11.2%~33.0%。     

二氧化碳驱引起储层物性改变的实验室研究

二氧化碳注入油藏后,与储层岩石和流体发生化学反应,将改变孔隙度、渗透率、润湿性、流体的酸碱度,进而影响采收率.用CO2岩心驱替实验装置模拟了二氧化碳与岩石和流体的相互作用并对实验结果进行了分析.结果表明,矿物溶解使孔隙度变大,沉淀堵塞孔隙,两者皆改变渗透率,岩石由亲油转为亲水,流体pH值下降.     

组合驱提高原油采收率实验研究

根据河南油田双河北Ⅱ4-5块已完成聚合物和微凝胶驱的现状，提出了对聚合物驱、聚合物／表面活性剂二元复合驱、微凝胶驱优化组合进行组合驱提高其原油采收率的观点。并在数模优化组合驱段塞构成的基础上，对不同渗透率的天然岩心与人造岩心进行了驱油实验。实验表明在双河北Ⅱ4-5块聚合物驱后实施组合驱提高原油采收率不仅可行，而且采收率（天然岩心）达13％。在最佳注入速度（14．2m／d）下，采收率高达15．7％。其驱油机理是调堵提高波及系数和降低油水界面张力而提高洗油效率。     

聚合物驱后提高原油采收率平行管试验研究

为了提供选择聚合物驱后的后续水驱方法的依据．通过平行管流动试验．分高、中、低3种渗透率模拟油藏非均质性条件，研究聚合物驱后压力、相对吸水量、各渗透率层采收率、含水率的变化。试验结果：聚合物驱后直接进行深部调剖．由于聚合物溶液仍占据部分高渗透孔道，黏性较高的深部调剖剂会对中、低渗透率层造成伤害．因此将影响最终的原油采收率；聚合物驱后注入固定剂溶液．交联并固定孔隙中已有的高浓度聚合物溶液．能有效控制这部分高渗透孔道的吸水能力，可以提高后续水驱的波及系数．并为进一步深部调剖奠定良好的基础。聚合物固定技术具有成本低廉、采出程度高以及对地下聚合物溶液利用程度高等优点．是十分有效的聚合物驱后提高原油采收率的方法。图5表4参5     

稠油热采氮气泡沫调剖研究与应用

氮气泡沫热力驱是一种新的提高稠油油田采收率的方法。利用油田现场提供的起泡剂和原油等资料,从室内实验和现场应用两个方面,研究了氮气泡沫调剖在稠油热采中提高采收率的机理,并通过实验对泡沫剂进行优选和评价。驱替实验表明,最终驱油效率可达81．44％,比水驱提高了34．3％,残余油饱和度达到11．14％。同时,进行了氮气泡沫调剖的矿场设计和应用效果分析,现场应用表明,氮气泡沫调剖能较大幅度降低油田含水,提高采收率。     

高含水期阳离子聚合物驱油调剖实验研究

通过室内实验研究了高含水期阳离子聚合物浓度对原油采收率的影响,同时研究了用阴离子聚合物驱后的非均质地层中阳离子聚合物的调剖驱油效果。结果表明,较高浓度的阳离子聚合物的驱油效果优于低浓度聚合物;水驱至含水98%后,再实施阳离子聚合物段塞驱仍可提高采收率;交替注入阴、阳离子聚合物后,形成的絮状沉淀可以有效地封堵高渗透地层,使高、低渗透层的采收率都有明显提高;该阴、阳离子聚合物形成的絮状沉淀适于中低渗透性地层调剖。     

二、三类油层新型调剖剂研制

采用反相微乳液聚合制备水溶性交联聚合物调剖剂,研究了该交联聚合物调剖剂分散体系的微球形态、配伍性、封堵性和驱油性能.实验结果表明:合成的调剖剂能够溶于油田污水,不出现絮凝现象;室温水化30d后,调剖剂粒径由水化前的10 ～ 40 nm增至几微米;可对3.0 μm的纤维素酯滤膜形成有效封堵,且微孔滤膜封堵性能随水化时间增加而加强,随矿化度的增加逐渐降低;岩心实验表明,交联聚合物调剖剂能够进入低渗岩心深部,具有良好的注入性能和封堵性能,岩心驱油效果显示交联聚合物调剖剂能够较好地提高采收率,可将模拟油采收率在水驱基础上提高7.3％,在聚驱基础上提高5.3％.     

污水配制复合离子调剖剂性能及驱油效果

针对大庆油田污水配制复合离子调剖剂体系,开展了复合离子调剖剂性能评价实验及聚合物驱岩心驱油实验。研究表明:不同污水配制复合离子调剖剂长期热稳定性和抗剪切性均较好;剪切前后,成胶强度和热稳定性变化不大;污水配制复合离子调剖剂对不同渗透率的岩心封堵效果均较好,岩心堵塞率可达到97%以上;聚合物驱之前注入调剖剂的驱油效果优于中期和后期注剂;随调剖剂用量增加,提高采收率值增大,但增幅变缓,确定最佳调剖剂用量为0.10 PV。