聚合物吸附滞留规律及性能变化研究

建立了密闭取芯井岩芯中微量聚合物的分离及浓度、相对分子质量和水解度的测试方法;利用建立的方法研究了地层中残留聚合物的性能变化,分析了聚合物在聚驱后油层中平面、层内及层间的吸附滞留规律,研究了聚合物吸附滞留量与剩余油饱和度的关系;并利用红外光谱、扫描电镜等方法研究了地层中残留聚合物的结构和形态变化。研究发现：聚驱后聚合物的性能发生了较大变化,水解度增加约50％左右,相对分子质量约为原始聚丙烯酰胺的1／10,其主要成分仍为聚丙烯酰胺,主要以絮状集聚的形式存在于地层中;聚驱后聚合物在平面上普遍存在吸附滞留,且剩余油富集的地方吸附滞留量较低。     

复合体系长距离运移过程中碱对组分损失的影响

为揭示化学复合驱体系在地下长距离运移过程中组分浓度及吸附滞留量的变化规律,确定碱对组分损失的影响,用自行研制的30 m长填砂物理模型模拟表面活性剂/聚合物(二元)、碱/表面活性剂/聚合物(三元)复合体系的驱油过程,通过测量模型沿程不同位置处样品组分的浓度,研究了复合体系各组分的损失、滞留规律以及碱对降低表面活性剂和聚合物损失的作用。结果表明,复合体系长距离运移过程中,NaOH、表面活性剂重烷基苯磺酸盐(HABS)和部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)大量吸附滞留于近井地带(占模型总长0~23.3%),其浓度随运移距离的增加而降低,随注入体积的增加降幅变缓。NaOH可在占模型总长23.3%的距离内分别降低HPAM和HABS滞留量9.69%和9.32%,使这一部分组分进入深部地带。长距离运移条件下碱对降低聚合物和表面活性剂组分损失的作用有限。     

阳离子二元复合物与HPAM的相互作用研究

油田注聚后油藏中滞留大量聚合物,未发挥驱油作用.针对这一问题,研制了一种阳离子二元复合物,通过分子间库仑力与油藏滞留聚合物交联,形成均相增粘的超分子复合溶液,可再利用油藏滞留聚合物,扩大后续水驱波及体积,对油田注聚后进一步提高采收率具有重要意义.     

不同时机聚驱剩余油分布规律研究

通过物理模拟实验和微观可视化实验,研究了不同时机聚驱时剩余油的分布规律及其成因。实验结果表明,早期注聚能够有效降低注入端附近剩余油饱和度,残余油体积细小,分布分散;后期注聚能够降低远离注入端的中后区域剩余油饱和度,残余油体积较大,分布相对集中,整体驱替效果不如早期注聚。     

聚驱后油藏井网调整与深部调剖三维物理模拟实验

针对聚合物驱后油藏剩余油分布特点,提出了井网调整与深部调驱相结合的提高采收率方法。孤岛油田中一区Ng3注聚区为模型原型,以相似准则为理论基础,设计并制作了平面非均质三维物理模型;研制了具有自组装特性的聚合物微球,优选出由BS与AES复配而成适用于目标油藏的乳化剂体系;原始一注四采五点法井网注聚后采收率为34.1%,在进行驱替试验的同时,采用电阻率法测量了模型中含水饱和度分布;调整原始井网,对非均质油藏模型分别注入聚合物溶液和聚合物微球与乳化剂复合体系深部调驱2组实验。结果表明,2个方案均可以提高聚驱后油藏采收率,单一聚合物溶液提高6百分点,而聚合物微球与乳化剂复合体系可提高采收率16百分点。分析各驱替阶段剩余油分布情况,聚合物微球与乳化剂复合体系能够封堵高渗层,使后续驱替液转向进入两侧低渗区域。     

含聚污水对驱油效率影响试验评价

研究显示聚合物注入地层后,经受各种因素的长期作用,产出后其结构和性能较注入前都有很大变化。本试验以渤海锦州9—3油田注聚受益井W7—4产出含聚污水为例,在综合分析储层地质特征、利用环境扫描电镜观察产出聚合物的分子形貌等基础上,定量评价了不同产出聚合物浓度、不同剩余油饱和度对驱油效率的影响程度,为含聚污水的再利用提供实验依据。扫描电镜分析照片显示产出聚合物呈网络状结构;评价实验结果表明普通污水驱替不出油后,转注含聚污水能提高驱油效率1．5％～5％,提高幅度随残余聚合物浓度的增大而增大;剩余油饱和度越高,含聚污水提高驱油效率越高。     

聚合物驱后注气稳定重力复合驱数值模拟

聚合物驱后剩余油分布高度零散、顶部油层剩余油难以动用,而聚驱后的主导技术尚无明确方法。在原油受力分析的基础上,提出了油藏顶部注气、底部三元复合驱的思路。针对大庆聚合物驱后区块,进行了不同驱替方式的预测对比研究。结果表明,注气稳定重力复合驱效果最好,提高采收率幅度达到了13.53%。对比不同驱替方式的顶部油层剩余油饱和度,注气稳定重力复合驱能够将顶部低渗透油层有效动用,剩余油大幅减少。分析不同时间点的纵向剩余油饱和度分布,顶部注气后利用纵向压差驱替剩余油向下运移,底部实施三元复合驱利用平面压差驱替剩余油,实现了立体驱替。注气稳定重力复合驱技术为聚驱后提高采收率技术的发展提供了新思路。     

聚合物驱后凝胶与化学剂交替注入的驱油效果研究

聚合物驱后油藏仍有大量剩余油残留其中,为探讨进一步提高聚合物驱后油藏的原油采收率的方法,利用人造非均质大平板岩心,开展了凝胶与聚合物、凝胶与聚合物/表面活性剂二元复合体系(简称聚表二元体系)多轮次交替注入的驱油效果研究。结果表明,交替注入0.26 PV凝胶与0.39 PV聚表二元体系进行驱油实验,采出程度可在聚合物驱采收率基础上提高11.29%,凝胶与聚合物溶液交替注入驱油阶段采出程度可提高7.10%,说明凝胶与聚表二元体系交替注入驱油技术对聚合物驱后剩余油的进一步挖潜更具潜力,但与凝胶与聚合物交替注入驱油技术相比,其成本相对较高。在现场进行实际技术优选时应综合考虑成本及市场原油价格等因素。     

早期注聚油藏残余油类型及影响因素实验

为摸索渤海早期注聚驱油田聚驱后剩余油分布特征, 为后续挖潜提供帮助, 基于储层薄片、压汞等实验资料制作非均质微观孔隙刻蚀模型, 对早期注聚后的残余油类型及其分布规律开展室内微观驱替实验。围绕注入速度和注入体系两大影响因素, 分别设计了水驱、早期注聚低浓度聚合物驱、早期注聚高浓度聚合物驱、早期聚表二元复合驱等4种注入体系分别在低速驱替和高速驱替两种情况下的8个非均质微观模型实验方案。分析了注入速度和注入体系对膜状残余油、Y状残余油、柱状残余油和簇状残余油分布形态的影响。实验结果表明:在相同注入体系中, 簇状残余油受注入速度影响最大, 在水驱和早期注聚低浓度聚合物驱中, 提高注入速度可以有效提高波及系数, 减少残余油分布, 而在早期注聚高浓度聚合物驱及二元复合驱中, 注入速度提高对残余油形态及分布影响不明显; 在不同注入体系驱替后, 残余油主要形态均不同, 在低注入速度下, 不同体系对降低簇状残余油影响依次为:聚表二元复合驱>高浓度聚驱>低浓度聚驱>水驱。通过微观孔隙模型研究早期注聚条件下剩余油富集规律及主控影响因素, 可为早期注聚驱油研究提供支持。     

疏水缔合聚合物三元复合体系的静动态吸附行为

针对大庆油田条件下疏水缔合聚合物ASP三元复合驱新配方,研究了两种复合体系中各驱油剂的吸附量并对其特征进行了分析。通过岩心流动实验,测定了两种ASP三元复合体系中四种驱油剂在含油、不含油条件下的饱和滞留量和注入0.3PV时的滞留量。研究结果表明,在复合体系中,碱和表面活性剂在大庆岩心砂上的吸附都符合Langmuir吸附,吸附等温线为L型;疏水缔合聚合物的吸附等温线是由L型和H型组合而成,吸附等温线出现最高点,表现出多层吸附的特征;氢氧化钠的吸附量和滞留量都大于碳酸钠的吸附量和滞留量;表面活性剂和疏水缔合聚合物在氢氧化钠复合体系中的吸附量都小于碳酸钠复合体系中的吸附量;碱和表面活性的滞留量都小于在大庆岩心砂上的吸附量,而缔合聚合物的滞留量却大于吸附量;含油岩心中,碱、表面活性剂和疏水缔合聚合物的滞留量都小于在不含油岩心中的滞留量。结论对ASP复合驱体系的组成、段塞设计、油藏数值模拟等有一定的参考价值。     

海上稠油油田聚驱后二元复合驱注入时机与注入方式优选

模拟海上绥中36-1油田油层条件,进行了聚合物驱后二元复合驱注入时机、注入方式的优化实验研究。聚合物驱后在不同注入时机(直接转注、含水最低点、含水70%和含水95%时)转注二元复合体系,最终采收率分别为75.36%、73.32%、71.22%和68.61%,直接转注二元驱的采收率最高(42.61%)。在相同水驱条件下,以不同注入方式注入二元复合体系后发现,注入0.3 PV二元复合体系的驱油效果优于注入0.05 PV聚合物+0.2 PV二元复合体系+0.05 PV聚合物和0.1 PV聚合物+0.2 PV二元复合体系。但注入方式的改变对最终采收率的影响较小,以聚合物做保护段塞更有利于控制工业化成本。在相同段塞聚合物用量条件下,用前后保护段塞的效果好于单一前置段塞。在等经济的条件下,聚合物驱后进行0.3 PV二元复合驱可提高原油采收率19.05%,比等价的0.7 PV聚合物驱采收率高1.61%,使油田开发的整体效益最大化。     

聚合物驱前后储层含油性与渗透性变化特征试验研究

注入聚合物溶液后,储层的含油性和渗透性将发生相应的变化。通过聚合物驱岩心试验,对比分析了注聚合物前后岩心的束缚水饱和度、残余油饱和度、绝对渗透率和相对渗透率的变化特征。试验结果表明,和注聚合物前相比,注聚合物后岩心的束缚水饱和度增大,残余油饱和度明显减小,而岩心的绝对渗透率变化不大,聚合物/油体系的相对渗透率曲线除具有水湿岩心相渗曲线的典型特征外,其水相的相渗曲线及其端点值明显低于常规油/水体系的相渗曲线,而且降低幅度随束缚水饱和度增大而增大,但其油相相渗曲线与常规油/水体系的油相相渗曲线的差距很小。     

聚合物/两性表面活性剂二元体系提高水驱后残余油采收率研究

针对三元复合驱中的碱大幅度降低聚合物溶液的黏弹性，降低波及效率和驱油效率，含碱驱油体系引起地层黏土分散和运移、形成碱垢、导致地层渗透率下降等问题，利用不加碱可形成超低界面张力的聚丙烯酰胺／两性表面活性剂二元复合体系，通过人造岩心驱油实验，研究了聚表二元复合体系提高水驱后残余油采收率的可能性。研究表明，聚表二元复合体系在驱替水驱后残余油中，可以同时发挥活性剂的超低界面张力特性和聚合物溶液的粘弹特性，使得该二元体系的采收率高于单一的表面活性剂体系和聚合物驱油体系，并且二元体系的聚合物浓度越高，采收率越高。     

应用测井资料研究聚合物驱后剩余油分布

大庆油田在聚合物驱后区块仍然有40%以上的剩余储量,准确预测聚驱后剩余油分布是挖潜这部分储量的关键。根据大量代表水驱后期和聚驱后期开发状况的测井资料,计算对比了单井垂向采出程度;通过绘制不同微相剩余油饱和度概率分布曲线和将井点所属饱和度区间标注在沉积微相图上,研究了聚合物驱后平面剩余油分布。结果表明:聚驱后,垂向上驱替趋于均匀,但油层上部剩余油比例较高,在垂向上,厚度小、渗透率低的油层部位,聚驱后剩余油基本没有变化,厚度大的油层部位,聚驱后剩余油剖面趋于均匀,但上部剩余油仍较多;在平面上,河道砂微相聚驱效果明显好于非河道砂微相,剩余油主要分布在相带尖灭、两相分界处以及渗透率变差部位和注采关系不完善的区域。该研究为进一步挖潜这部分剩余油提供了依据。     

聚合物驱相对渗透率曲线实验研究

相对渗透率曲线反映油藏岩石中多相流体的渗流和分布规律。在聚合物溶液流经多孔介质的地下流变性实验研究基础上,获得了聚合物溶液有效粘度与分流量和相饱和度之间的关系式。解决了聚合物吸附/滞留及非牛顿流效应对相对渗透率曲线的影响,从而建立并改进了稳定流法测定聚合物驱相对渗透率曲线的实验技术和方法。利用稳定流法实验技术,成功地测得了70℃高温油藏条件下的油/聚合物溶液体系的相对渗透率曲线和注聚合物段塞后的油/水体系的相对渗透率曲线,并确定了适当的相对渗透率曲线方程。讨论了聚合物驱相对渗透率曲线的特征,分析了水相中自由聚合物分子和岩石中吸附滞留的聚合物分子对相对渗透率曲线的影响,真实地反映了聚合物驱过程中的多相渗流规律,揭示了聚合物驱油机理。为聚合物驱的数值模拟、动态预测和效果评价提供了重要参数和基础依据。     

聚合物驱后多元调驱体系提高采收率研究

根据聚合物驱后提高采收率的需要,筛选了多元调驱体系的凝胶颗粒类型、交联剂最优浓度和洗油剂最优浓度,分别考察了单元注入体系(50 mg/L或100 mg/L交联剂、2000 mg/L阳离子凝胶微球,注入体积1 PV),二元注入体系(100 mg/L交联剂+2000 mg/L阳离子凝胶微球,注入体积1 PV)和三元注入体系(0.4 PV×2000mg/L阳离子凝胶微球+0.3 PV×100 mg/L交联剂+0.4 PV×2000 mg/L高效洗油剂)的调剖效果。实验结果表明:二元注入体系转水驱突破压力为3 MPa左右,而且压力整体波动范围和波动幅度都明显高出单元注入体系的,这说明二元注入体系调剖效果比单元注入体系的好;在水驱采收率39.65%、聚合物驱提高采收率18.38%的基础上,三元注入体系提高采收率22.82%;水驱和聚合物驱阶段注入压力较低,凝胶微球注入后压力迅速上升,交联剂的注入保持了压力,高效洗油剂驱使压力进一步上升,转后续水驱后压力下降并稳定在2 MPa左右;与二元注入体系相比,三元注入体系的后续水驱压力明显降低,这保证了在不影响调驱效果的同时还能降低后续水驱压力,因此多元注入体系具有更好的实际应用价值。图5表3参9     

应用改进的POLYMER软件研究聚合物驱后剩余油分布

在建立大庆油田北一二排西块精细地质模型基础上,应用改进的Polymer软件对区块水驱-聚合物驱全过程进行了历史拟合,预测出了聚合物驱后剩余油饱和度分布,并绘制了不同沉积单元水驱后和聚合物驱后剩余油饱和度等值图。根据相渗曲线回归得到的残余油饱和度和渗透率的关系,计算了各网格块的残余油饱和度,以此为基础,统计出了不同沉积单元、不同沉积微相、不同厚度级别和渗透率级别的剩余储量和剩余可采储量等指标。结果表明,具有一定厚度的中低渗透油层剩余可采储量相对较高,应作为下步重点挖潜对象。     

三元复合驱的驱油特征研究

大量室内研究和矿场试验结果表明,在高效的表活剂条件下,三元复合驱是一种非常有效的三次采 油方法,具有良好的应用前景。文中应用数值模拟技术并结合室内研究,给出了三元复合体系不同界面张 力和粘度比条件下,在非均质油层中的驱油特征。分析结果表明,三元复合驱与聚合物驱相比,对油层非 均质性有更大的适用范围;对于非均质油层的三元复合驱,采用增加体系的粘度和降低体系的界面张力的 方式都能获得较好的提高采收率效果,但高粘度是获得好的提高采收率的关键;采取分层注入的方式,或 者在三元复合驱后对高渗透层进行封堵,能更有效地采出中、低渗透层的剩余油,进一步提高采收率。本 项研究对认识三元复合驱的驱油机理和编制调整矿场试验方案提供了重要依据。