丁苯胶乳深部调剖的适应性研究

利用填砂管岩心驱替实验,研究了丁苯胶乳作为深部调剖剂的封堵能力、运移特征及注入动态.实验结果表明:①丁苯胶乳可以对岩心产生一定的封堵,并且其封堵能力与地层渗透率密切相关,即当其质量分数较高时,随着乳状液颗粒在岩心中的运移,封堵能力逐渐减弱;当质量分数较低时,对于渗透率较大的岩心,乳状液的封堵能力较弱,而对于渗透率较小的岩心,封堵能力较强.②丁苯胶乳段塞可以在岩心中运移,其在高渗透率岩心中的运移速度大干其在低渗透率岩心中的运移速度.③丁苯胶乳注入不同渗透率岩心时的选择性较差.在合注分采情况下,其封堵渗透率较低岩心的能力大于封堵渗透率较高岩心的能力.④丁苯胶乳对大孔喉阻塞不明显,而在渗透率较低的油藏中,有可能在入口段产生封堵,难以实现深部调剖.但是,从岩心注入端的压力变化看,丁苯胶乳对孔喉的确具有封堵效应,问题的关键在于如何使此效应作用在油藏深部,这是今后研究中需要攻克的难点.     

聚合物凝胶颗粒调剖特性评价

基于对聚合物凝肢颗粒封堵窜流通道的机理分析，提出以弹性封堵强度和破碎封堵强度作为吸水膨胀的凝肢颗粒在油藏孔隙中封堵特性的表征参数和评价指标。根据多测点岩心模拟实验得到的封堵系数分布及其动态规律，分析了凝胶颗粒段塞在岩心中的运移特性及其对窜流通道的封堵能力。综合利用上述指标参数和动态特征，可以评价聚合物凝肢颗粒的调剖特性。     

弹性冻胶分散体与孔喉匹配规律及深部调控机理

弹性颗粒型调驱剂与油藏孔喉匹配规律研究的缺乏是造成现场弹性颗粒调驱施工盲目性大、措施成功率低的主要原因。针对这一技术问题,通过室内物理模拟实验,以弹性冻胶分散体在岩心中的注入性及调控能力为指标,研究了不同匹配系数条件下弹性冻胶分散体（DPG）颗粒与油藏孔喉的匹配规律,并提出了冻胶分散体颗粒在岩心孔喉中的匹配及深部调控机理,为其在油田的实际应用奠定了基础。实验研究表明：冻胶分散体颗粒呈较规则的圆球状且粒径分布均匀集中;当匹配系数优选为0.20~0.31时,冻胶分散体颗粒在岩心中兼具良好的注入性能和调控能力;通过多点测压和扫描电镜实验观察到,在优选的匹配系数范围内,冻胶分散体颗粒在岩心的前端、中端、末端均有堆积,且长岩心各区间封堵率均可达到80%以上,证明了冻胶分散体颗粒能够在多孔介质中实现深部运移,并且在多孔介质深部实现有效调控;根据压差梯度分析得到匹配规律及深部调控机理：当匹配系数较大时,冻胶分散体颗粒在近井地带快速堆积,造成注入压差急剧升高,甚至堵塞、污染地层;当匹配系数较小时,冻胶分散体颗粒不能在大孔喉或优势通道中实现有效堆积,无法对大孔喉或优势通道实现有效调控;当匹配系数在优选范围内时,冻胶分散体兼具良好的深部运移能力及深部调控能力,可以实现地层深部液流转向,大幅度提高波及系数。     

支化预交联凝胶颗粒在油藏中的运移与调剖特性

调剖剂在多孔介质中的运移能力是影响其深部调剖性能的关键。支化预交联凝胶颗粒（B-PPG）是一种在PPG基础上发展的带有支化链的新型调剖剂,支化结构的引入能够增强其膨胀性能,提高颗粒弹性变形能力,使其通过弹性形变通过孔喉,运移至油藏深部调剖。针对该型调剖剂,设计了孔隙介质中的运移与调剖实验,重点考察了其微观运移与封堵特征、不同渗透率条件下的深部运移能力和调剖效果。结果表明,B-PPG膨胀能力较部分PPG强（体积/粒径膨胀倍数为47.3/3.6）。粒径大于喉道直径的B-PPG能够通过弹性形变通过孔喉,同时以单颗粒或多颗粒堆积的方式对孔喉形成暂时性和反复性的封堵。在匹配渗透率条件下（1.6~3.2D）,B-PPG能够运移至模型深部,实现液流转向,扩大波及体积,为实现非均质油藏深部调剖提供了可行的技术选择。     

深部调驱用凝胶颗粒与孔喉适应性评价

为进一步提高凝胶颗粒深部调驱效果,针对长期水驱开发油藏非均质性强、剩余油分布多的特点,开展深部调驱用凝胶颗粒与孔喉的适应性评价。通过核磁共振实验定量确定长期水驱开发过程中的孔喉半径演化过程。基于定量微孔滤膜实验,建立匹配因子(δ)与运移-封堵之间的关系。采用物理模拟动态实验,验证凝胶颗粒的深部运移、剖面改善和提高采收率性能。研究结果表明:凝胶颗粒粒径与孔喉的匹配关系对深部调驱的作用深度影响较大。当1.0δ≤3.0时,凝胶颗粒最有利于实现深部调驱。凝胶颗粒以滞留、架桥等形式对高渗透层产生有效封堵,对非均质岩心的剖面改善率可达97.2%。三层非均质岩心对比实验结果表明,在最佳匹配因子条件下,凝胶颗粒具有良好的深部运移和封堵性能,提高采收率可达29.3%。     

低渗透裂缝性油藏调剖物理模型研制及实验评价

为提高低渗透裂缝性油藏调剖剂评价物理模型的模拟程度,设计了一种裂缝宽度可调、基质和裂缝流量可分别计量的低渗透裂缝性油藏调剖物理模型。利用该模型开展了弱凝胶、预交联凝胶颗粒以及预交联凝胶颗粒-弱凝胶复合调剖体系对裂缝封堵能力评价实验以及复合调剖体系提高低渗透裂缝性岩心采收率驱油实验。研究结果表明,三种体系在裂缝中的封堵能力均随裂缝宽度的增加而减小,当裂缝宽度大于0.69 mm后,弱凝胶和预交联凝胶颗粒对裂缝基本不起有效封堵作用;随预交联凝胶颗粒浓度的降低,注入压力显著增加时对应的注入量增加、注入时间延长,最佳注入浓度为1000 mg/L;相同裂缝宽度下,复合调剖体系最高封堵压力值高于弱凝胶和预交联凝胶颗粒,且所需预交联凝胶颗粒的量相对较少。当复合调剖体系将裂缝完全封堵后,低渗透裂缝岩心的采收率由5.33%提高至45.58%,提高采收率的效果明显。     

聚合物微凝胶调剖剂及其岩心渗流特征

研究由高分子量,低水解度聚丙烯酰胺为主剂和RF树脂为交联剂的聚合物微凝胶调剖剂溶液的交联反应速度,热稳定性能,流变学特性及其在岩心中的渗流特征,在模拟樊家川油田地质条件下,聚合物微凝胶调剖溶液的交联反应速度,热稳定性能,流变学特性及其在岩心中的渗流特性,在模拟樊家油田地质条件下,聚合物微凝胶有较好的岩心注入性能,对高渗透岩心有较高的封堵效率和优异的耐冲刷特性,在低渗透岩心的伤害程度较小,调剖后岩心驱油效率比水驱提高15个百分点以上,这种聚合物微凝胶调剂适宜于非均质厚油层的深部调剖作业。     

IPNG颗粒溶液调驱剂的注入性能试验研究

采用长岩心流动试验装置研究了自行研制的IPNG颗粒溶液调驱剂在多孔介质中的运移模式、在注入过程中岩心各测压点的压力变化规律以及岩心各段的残余阻力变化规律;采用并联岩心流动试验装置研究了IPNG颗粒溶液调驱剂在高低渗透层的选择性进入能力.结果表明,IPNG颗粒在多孔介质中通常有顺利通过、破碎通过、堵塞喉道3种运移模式,对应的IPNG颗粒粒径分别为粒径/孔喉＜4、4＜粒径/孔喉＜6时、粒径/孔喉＞6,在现场施工中应该采用具有破碎通过模式的凝胶颗粒.IPNG颗粒溶液调驱剂在高低渗透层具有良好的选择性进入能力.在注入过程中实际进入低渗层的颗粒溶液调驱剂很少,而且进入低渗层的颗粒只在入口端很短的距离.IPNG颗粒溶液调驱技术是一种能治理地层深部大孔道的应用前景广阔的提高采收率技术.     

聚合物凝胶在多孔介质中封堵效果实验

为了分析聚合物凝胶在多孔介质中的封堵规律,利用岩心实验结合核磁共振(NMR)、扫描电镜(SEM)微观分析技术,从聚合物浓度、注入速度及注入量的角度研究凝胶对岩心的封堵效果。结果表明:在一定的凝胶体系实验条件下,当凝胶浓度升高时,突破压力和封堵率提高,核磁共振T_2谱峰面积逐渐缩小,水占岩心孔隙度分量逐渐下降,凝胶在岩心中的运移能力变弱,胶体滞留量增多,封堵性能变好;较快的凝胶注入速度会导致岩心突破压力和封堵率降低,核磁共振T_2谱峰面积增大,水占孔隙度分量升高,岩心中的凝胶滞留量减少,封堵效果变差;当凝胶注入量增加时,压力曲线变化幅度逐渐增大,突破压力和封堵率提高,核磁共振T_2谱峰面积逐渐减小,水占孔隙度分量下降,岩心中各处的凝胶滞留量大幅提高,胶体的运移能力下降,封堵效果变好。     

渤海 S油田窜流通道封堵技术

针对渤海S油田长期注水开发形成水窜通道,导致区块含水上升速度快的问题,采用示踪剂方法识别油水井间高渗条带,分析计算了高渗条带渗透率及孔喉大小,通过对凝胶类调剖体系强度和微球粒径分级、微球类调剖体系粒径与岩心孔喉直径的匹配性和注入段塞及施工工艺组合方式的研究,获得了适合该油田高渗条带封堵及深部调剖的分级组合深部调剖技术。该技术的主要内容包括:以凝胶(先注弱凝胶,后注强凝胶)加微球为组合调剖剂,以凝胶井口调剖加微球在线调剖的组合工艺方式。研究结果表明,S油田目标井区高渗条带渗透率为8.8μm~2,平均孔喉约为20μm;适合分级组合深部调剖技术的两种强度凝胶体系配方为0.3%聚合物+0.2%交联剂(弱凝胶)、0.4%聚合物+0.3%交联剂(强凝胶);微球膨胀后的粒径与孔喉直径比为1~1.5时,微球调剖体系兼具良好的封堵性能和运移性能;应用凝胶封堵近井地带高渗条带、微球进行深部调剖的段塞组合方式,在相同成本下的调剖效果最好;采用井口调剖+在线调剖相结合的工艺方式,可使海上油田深部调剖设备占用平台空间降低70%以上。分级组合深部调剖技术在渤海S油田矿场试验中取得了显著效果,井组综合含水最高下降8.4%,井组净增油18288 m~3,适合于海上砂岩油田深部调剖作业。     

微泡沫与普通泡沫注入性及调剖能力对比

针对普通泡沫注入性差、运移性弱的问题,将气体和起泡剂溶液同时注入填砂管发泡器制备出一种气泡微细的微泡沫体系。通过多测压点长填砂管和并联填砂管对比了微泡沫和普通泡沫注入性和调剖能力的差异,并借助微观非均质模型对比研究了微泡沫和普通泡沫的封堵机制及改善微观非均质能力。微观驱替实验表明,由于微泡沫气泡直径小于高渗区域孔喉直径,气泡受孔喉的约束较小,主要通过多个气泡叠加作用在高渗区域孔喉处形成堆积封堵,后续气泡以"直接通过"或"弹性变形"的方式流入低渗区域,少量气泡以"气泡陷入"方式封堵小孔喉,但高渗区域堆积的微泡沫易被冲散,导致其封堵强度较弱,调剖作用有限。与微泡沫相比,普通泡沫的平均气泡直径大于高渗孔喉直径,气泡通过孔喉时的流动阻力较大,封堵能力较强,气泡主要通过"弹性变形"和"液膜分异"作用进入孔喉。相同泡沫注入量条件下,普通泡沫微观调剖效果更好。微泡沫在填砂管沿程产生的压差分布较为均匀,其注入性和深部封堵能力优于普通泡沫,但其封堵高渗通道能力及耐水冲洗能力较弱,调剖能力弱于普通泡沫。     

渤海油田分级组合深部调剖技术

为了提高海上油田的开发效果,基于调剖决策的压力指数计算、调剖体系优选室内试验及调剖参数设计,进行了分级组合深部调剖技术研究.室内试验表明,采取先低强度(终冻强度0.05 MPa)后高强度(终冻强度0.07 MPa)连续相的顺序注入,比采取先高强度后低强度连续相的顺序注入时的采收率提高3.1百分点;采取先大粒径(初始粒径0.5~3.0 μm)分散相、后小粒径(初始粒径50~500 nm)分散相的顺序注入,比采取先小粒径分散相、后大粒径分散相的顺序注入时的采收率提高4.1百分点.膨胀后分散相颗粒与地层孔喉的最佳直径比为1时封堵率最高,且要求初始颗粒粒径小于1/7倍孔喉直径,膨胀后的最小粒径大于1/3倍孔喉直径.结合渤海油田的现场实例对该技术的应用效果进行分析,预测进行分级组合深部调剖后,含水率下降5.0%,2个井组增油3.4×104 m3以上.研究结果表明,在应用区块整体调剖决策参数确定目标调剖井的基础上,根据地层物性优选出合适的调剖体系,并对调剖体系进行优化组合设计,可以达到最佳的调剖效果.      

Cr3+聚合物弱凝胶调驱剖面变化规律及改善方法

采用分子内交联为主的Cr³⁺聚合物弱凝胶,通过“分注分采”岩心驱替实验研究调驱剂段塞尺寸、岩石渗透率和原油黏度对储层吸液剖面和产液剖面的影响。针对渤海油田LD10-1区块渐新统东营组进行了“堵/调/驱”实验。研究结果表明：①调驱剂段塞尺寸对注采两端液流转向和剖面返转时机没有影响,但超过0.3 PV后单位体积段塞尺寸Cr³⁺聚合物弱凝胶提高原油采收率增幅减小,随储层渗透率级差和原油黏度增大,注采两端液流转向时机延后,剖面返转时机提前;②“有机/无机”复合凝胶体系封堵高渗透率层、聚合物微球调控微观非均质性和稠油流度改善剂提高驱油效率等3种措施同时实施,可提高聚合物弱凝胶调驱后的采收率;③“堵/调/驱”组合提高采收率机理为：封堵优势渗流通道扩大非均质储层宏观波及体积、聚合物微球在变径孔隙或喉道处发生桥堵实现微观液流转向、高效驱油剂可进入未波及孔喉区域发挥降黏原油、降低油水界面张力和高效驱替等3种作用。     

大粒径调剖颗粒封堵机理及深部运移性能评价

大粒径弹性调剖颗粒不同于常规调剖剂,通过合理运用可以有效改善地层深部的非均质性,然而目前受实验装置的限制,大粒径颗粒的室内注入实验研究十分有限。针对这一问题制作了裂缝模型及颗粒顶替装置,并设计了基于现场应用的一种粒径为1~5 mm的弹性调剖颗粒的封堵及深部运移性能评价实验。通过连接在顶替装置上的压力传感器记录压力数据,绘制了注入压力-时间曲线,总结了相关的数据分析方法;在数据处理方面提出颗粒变形通过压力这一参数用来评价颗粒的深部运移能力及其对目标裂缝的封堵能力,并通过改变颗粒体系中颗粒的含量来研究颗粒用量对于封堵和运移效果的影响。实验结果表明,调剖颗粒体系中颗粒的含量越高,封堵及深部运移作用的效果越好;1 mm粒径颗粒深部运移能力较强,3 mm粒径颗粒封堵能力较强,均适用于深部调剖,而5 mm粒径颗粒刚性封堵能力太强,不适用于深部调剖;在实际应用中应结合实施措施区块的地质条件以及措施实施目的进行颗粒选择。该项实验的设计及相应分析方法简单、有效,所需装置也较易获取,可为同类大粒径调剖颗粒性能研究的室内实验提供借鉴。     

东辛油田低渗透油藏堵调技术的研究与应用

根据辛50北断块中孔低渗透油藏的特点,研制了适合该区块的低黏度冻胶堵剂,其配方为:0.8%乳液聚合物+0.2%酚醛交联剂。物模实验评价结果表明,研制的低黏度冻胶堵剂在低渗岩心中易注入,且具备较高的封堵强度和耐冲刷性,水驱9 PV时封堵效率仍>96%。在辛17斜更5井区开展调剖试验,从2010年9月14日至2011年年底累计增油1 466 t,对类似低渗透油藏的水井调剖的油田具有推广意义。     

孔喉结构对CO2驱储层伤害程度的影响

在CO₂驱提高采收率的过程中,CO₂与原油、基质矿物的相互作用会对储层孔喉结构造成一定的伤害。为了揭示孔喉结构对CO₂驱储层伤害程度的影响,利用高压压汞、扫描电镜结合核磁共振技术,通过室内物理模拟实验确定岩心样品的孔喉堵塞程度,评价了不同孔喉结构的岩心样品在CO₂驱过程中的伤害程度,明确了CO₂驱储层伤害机理。实验结果表明：CO₂驱过程中产生的沥青质沉积及酸化作用对储层孔隙度的影响很小,实验岩心样品的孔隙度降幅为1%左右,而渗透率受到的伤害程度较高,Ⅲ类孔隙结构岩心的渗透率降幅达20.55%,且渗透率越低、孔喉结构越差,渗透率受到伤害的程度越高;孔喉堵塞程度与孔喉结构参数成正相关关系,孔喉结构越差,中值半径越小,越容易发生孔喉堵塞;Ⅰ类孔隙结构岩心的孔喉堵塞程度较低,Ⅲ类孔隙结构岩心的孔喉堵塞程度明显增高,最高可达到34.32%。该研究结果可为CO₂驱现场高效应用提供依据。     

非均质储层水驱剩余油分布及其挖潜室内模拟研究

为了挖潜长期注水开发油田水淹层内的剩余油,通过分析储层孔隙结构和孔喉大小,研制了可视化非均质模型,以录像的方法室内观察水驱剩余油形成过程,分析其分布特征及挖潜技术思路。基于弹性颗粒在孔喉结构中的材料性能,提出与储层孔喉相匹配的弹性颗粒粒径筛选原则,并通过非均质岩心水驱后颗粒调剖实验,评价该弹性颗粒的动态封堵能力和调剖效果。结果表明:油田储层普遍存在非均质性,该性质影响水驱剩余油的分布;水淹层内剩余油以非均质剩余油为主,多数存在于层内局部低渗部位,分布较为分散,其挖潜应以提高微观波及效率为主;弹性颗粒对喉道的封堵强度随粒径的增大先增大后趋于恒定,当颗粒粒径与喉道直径之比超过3时,颗粒在孔喉结构中发生破碎;封堵水淹层水流通道、挖潜层内剩余油时,选择粒径为3倍大孔喉尺寸的弹性颗粒,其效果明显。     

新型物理交联凝胶体系性能特点及调驱能力研究

针对目前化学交联凝胶和体膨体颗粒类堵剂存在的地下交联不易控制及和孔喉尺寸较难匹配的不足,通过在聚丙烯酰胺侧链上引入含有18个碳的季铵盐疏水性功能基团,设计合成了以分子间物理交联为主的新型调驱体系,并对体系的分子结构特点,在水溶液中的微观聚集形态和性能进行了表征和评价。研究结果表明,物理交联调驱体系疏水性功能基团在水溶液中自发聚集,产生物理交联,形成致密的网络聚集体,聚集体的网络尺寸为200~400nm,相对于化学交联凝胶,具有更好的增黏性、黏弹性和抗剪切性,同时通过调整疏水性功能基团的含量,可调整体系的成胶时间。在地层存在大孔道的条件下,注入未交联的颗粒,颗粒能在岩心中产生物理交联,有效封堵高渗带。物理交联体系分子间的作用力没有化学交联的共价键强,体系在地层中有一定的运移能力,因此物理交联体系具有调驱性能,是一种比较有前景的新型高效堵调体系。