硅酸钙无机凝胶配方优选及凝胶的封堵和液流转向效果评价

依据渤海油田高盐油藏深部调剖技术需求,采用光学显微镜、激光粒度仪、扫描电镜、流变仪和岩心驱替实验装置,开展了硅酸钙无机凝胶配方优选、流变性与黏弹性评价、基本形态观察以及封堵和液流转向效果实验研究。结果表明:Na_2SiO_3与CaCl_2溶液混合后产生无机凝胶,反应时间一定条件下,逐渐增加Na_2SiO_3与CaCl_2溶液浓度,生成物颗粒粒径中值呈现"先减小后增大再减小"变化趋势,但变化幅度较小,生成物由凝胶态逐渐转变为凝胶与沉淀物的混合态;无机凝胶具有弹性大于黏性的性质,同时随2种反应液浓度的增加,硅酸钙无机凝胶封堵和液流转向效果也逐渐增强;从技术经济角度综合考虑,推荐Na_2SiO_3和CaCl_2浓度为0.02～0.03 mol/L。     

无机凝胶在高盐油藏的调驱效果及工艺参数优化 ——以吐哈雁木西油田为例

吐哈雁木西油田为高盐中低渗透油藏,目前已经进入特高含水率开发阶段。为满足该油田提高采收率技术需求,本文以雁木西油田储层地质特征和流体性质为模拟对象,开展了高盐油藏无机凝胶调驱效果及工艺参数优化实验研究。研究结果表明,在矿化度为151453 mg/L、岩心渗透率为800×10~(-3)/200×10~(-3)/50×10~(-3)μm~2条件下,当主剂(0.03 mol/L的硅酸钠溶液)段塞尺寸为0.06数0.08 PV和注入轮次为5数6时,岩心中低渗透层的动用程度较高,含水率下降约10%,采收率增幅在10%以上。在主剂用量相同条件下,与各轮次药剂采用"等浓度"注入方式相比,采用"递增"注入方式深部液流转向效果较好,采收率增幅增大1.53%。与无机凝胶或Cr~(3+)聚合物凝胶相比较,"无机凝胶+表面活性剂"或"Cr~(3+)聚合物凝胶+表面活性剂"调驱波及区域洗油效率较高,最终采收率增幅增加4%左右,但"产出/投入"比值较小。与无机凝胶相比较,Cr~(3+)聚合物凝胶调驱采收率增幅较大,但由于聚合物溶液配制和注入工艺比较复杂,技术经济效果较差。图14表6参16     

“凝胶/微球”调剖调驱注入参数及组合方式优化

为解决目前渤海油田调剖/调驱组合技术面临的难题,助力渤海油田多轮次调剖/调驱效果提升,以渤中 34-2/4储层为模拟对象,在层内非均质岩心上开展了“酚醛凝胶/聚合物微球”调剖调驱注入参数及组合方式优化 研究。结果表明,组成为“聚合物（3 g/L）+酚醛树脂类交联剂（3 g/L）+固化剂间苯二酚（3 g/L）”的酚醛凝胶具有 较高的成胶强度,可对高渗层产生良好封堵作用,浓度为3 g/L的“超分子型”聚合物微球具有较好的水化膨胀作 用,可实现宏观和微观液流转向效果。二者相互促进,最终实现良好的增油降水效果。随岩心非均质性增加,水 驱采收率减小,酚醛凝胶/聚合物微球的调剖、调驱采收率增幅呈现“先增后降”趋势。从技术经济角度考虑,调 剖、调驱合理注入时机为含水率 80%～90%,调剖剂合理段塞尺寸为 0.10～0.20 PV,调驱剂合理段塞尺寸为 0.20～0.30 PV;与大段塞、整体注入方式相比较,小段塞、多轮次交替注入方式可以减小微球注入端滞留作用和 减缓剖面反转速率,进而提高液流转向效果。     

本源无机凝胶油藏适应性评价及作用机理分析

开发了一种适用于高温高盐油藏深部液流转向的调剖剂——无机凝胶,测试了它的宏观及微观形态、耐温性和黏弹性,评价了它在岩心中传输运移能力及封堵效果。实验结果表明,无机凝胶的密度与水接近,耐温性、悬浮性和注入性良好;无机凝胶具有一定黏弹性,在储层多孔介质内不易发生剪切破坏,易于实现远距离放置及深部液流转向;无机凝胶热稳定性良好,可以在高温环境中保持性能长期稳定,尤其适用于高温高盐油藏。在渗透率为488×10~(-3)μm~2时,无机凝胶在岩心前部区域封堵率为89.89%,中部为64.96%,后部为17.91%。     

疏水缔合聚合物/表面活性剂二元体系渗流特性研究

为改善大港油田孔南地区油藏疏水缔合聚合物/表面活性剂二元体系的液流转向能力,获得良好的增油效果,研究了聚合物和表面活性剂浓度、岩心渗透率和注入水除垢对疏水缔合聚合物溶液和疏水缔合聚合物/表面活性剂二元复合体系黏度和渗流特性的影响。结果表明,聚合物溶液和二元复合体系的黏度随聚合物浓度的增 加而增加,疏水缔合聚合物临界缔合浓度为1～2 g/L;在疏水缔合聚合物溶液中加入少量表面活性剂可以增强体系中疏水缔合聚合物疏水基团间的缔合作用,使黏度和渗流阻力增加;岩心渗透率越高,二元体系的阻力系数和残余阻力系数越低;用除垢软化水配制聚合物溶液和聚合物/表面活性剂二元体系的黏度最大,且聚合物浓度越小,软化水对其增黏效果越明显;用含垢软化水配制聚合物溶液和聚合物/表面活性剂二元体系的阻力系数和残余阻力系数最大、注入压力最高,液流转向效果最好。图4 表5 参16     

利用储层成垢离子物源实现优势通道调整提高水驱效率

为了解决CaCl_2水型油田地层水的高矿化度对深部液流转向剂性能的负影响,降低转向剂成本,进而实现降本增效的目的,本文研究了一种由多种无机材料经特殊工艺加工合成的复合硅酸盐微凝胶转向剂OMGL在CaCl_2水型油田高矿化度地层水中的凝胶性能、封堵转向性能及现场应用情况。该转向剂主要利用高矿化度地层水(注入水)中的Ca2+、Mg2+作为交联剂发生交联反应。室温下,0.6%OMGL在油田水中凝胶化反应在12~24h内完成;随着OMGL浓度升高,体系的凝胶化程度增高,组分为3%OMGL+1%CaCl_2水溶液体系的凝胶化程度达100%。OMGL与地层水中的Ca~(2+)、Mg~(2+)发生凝胶反应形成的粒径0.05~2μm的微凝胶,对低渗小孔基质进入困难,而在优势通道岩石骨架表面通过—Si—O—Si—键形成稳定的微凝胶涂层。转向剂OMGL对渗透率级差在10~50倍范围岩心的调堵效果比较理想。该转向剂已在国内外不同温度不同矿化度条件油藏开展深部调驱现场试验,改善水驱效果良好,注水压力平均升高2~3 MPa,对应油井增油效果良好,有效期在1年以上。     

低渗透油藏液流转向剂传输运移能力与驱油效率

大庆头台油田源13西块PI组油层为处于高含水开发期的低渗透油藏,亟待扩大低渗透层波及体积。以高分子材料学、物理化学和油藏工程等理论为指导,以化学分析、仪器检测和物理模拟等为技术手段,以多测压点长岩心各个区间的压差和驱油效率为评价指标,以目标油藏的储层和流体为模拟对象,开展了深部液流转向剂传输运移能力和驱油效率物理模拟实验。结果表明:在聚合物浓度相同条件下,与聚合物溶液相比较,Cr~(3+)聚合物凝胶在储层岩心内传输运移能力较差,但二者差异并不明显;随岩心渗透率减小,转向剂传输运移能力变差;当渗透率小于100×10~(-3)μm~2后,转向剂传输运移能力和驱油效率都明显减小;在聚合物相对分子质量和质量浓度相同条件下,与聚合物溶液比较,Cr~(3+)聚合物凝胶驱油效率较高,技术经济效果较好。     

两次成胶的聚合物凝胶堵剂的研制及应用

采用2种不同的交联剂,研制了在地面温度下形成流动凝胶,注入地层后形成强凝胶的聚合物水基凝胶堵剂,通过组份用量优选得到了最佳配方:聚合物HPAM(M=1.9×107,HD=25%)8.0g/L+有机铬交联剂(以Cr3+计)0.5g/L+20%有机树脂溶液5.0g/L+增强剂(无机盐)1.0g/L,以淡水配液。该优化配方堵剂液在20℃下2h内第一次成胶,粘度升至5～6Pa·s,在72℃下4～12h第二次成胶,强度达到G级。将优化配方堵剂液1.0PV注入含1.7～2.0mm宽裂缝的人造砂岩岩心,在72℃候凝72h后突破压力梯度为32～61MPa/m。介绍了在克拉玛依油田八区下乌尔禾组裂缝性油藏一个一注六采井组,用该堵剂实施注水井调剖和采油井(2口)堵水的良好结果。图2表5参6。     

调剖、调驱剂注入压力对分流率的影响及作用机理*

渤海LD5-2油田具有平均渗透率较高和非均质性较严重等特点,长期高强度水驱进一步加剧了储层间非均质性,亟待采取调剖调驱措施来实现深部液流转向。本文以LD5-2储层特征为模拟对象,采用三并联岩心实验开展了调剖调驱剂注入压力对分流率影响及作用机制研究。结果表明,微球颗粒易于在岩心注入端端面滞留,引起注入压力"虚高",液流转向效果较差。与微球类调驱剂相比,聚合物凝胶类调剖剂注入能力较强,易于进入岩心深部和发生滞留,附加渗流阻力和注入压力增幅较大。随注入压力升高,中低渗透层对调驱剂和调剖剂吸液量增加,滞留作用引起附加渗流阻力增加,液流转向效果变差,因此,采取合理注入压力有助于改善调剖调驱液流转向效果。建议矿场实施调剖调驱措施前开展注入井吸液剖面测试,据此确定调驱剂和调剖剂最高注入压力或注入速率。图16表2参20     

一种新型深部调驱用无机复合转向剂的研制及性能评价

针对海上油田非均质性较强、矿化度高及"低油价调驱"的需求,结合仪器测试和机理分析方法,研究了无机复合转向剂(IGS)的制备思路、成胶特征和封堵性能。结果表明,液体硅酸钠质量分数为0.4%~3.0%,液体硅酸钠溶液与渤海油田高矿化度区块注入水中的钙镁离子自发反应,可生成悬浮在水中的无机IGS转向剂。该体系为液体体系,强度可控,可实现在线注入,具有快速溶解、耐温、抗盐、环保、廉价等特点。配合使用低浓度的乳液聚合物体系(500mg/L)及0.1%(w)的屏蔽剂,形成的无机复合体系可进一步增强体系的黏度和强度。岩心封堵性实验表明,IGS+乳液聚合物体系能够大幅度增加流动阻力,岩心各长度区间封堵率为24.73%~70.38%,表现出良好的深部液流转向能力,在海上及其他作业空间受限的高矿化度油田具有应用推广价值。