注入速率对分散调驱体系注入、运移和驱油效果的影响

为满足渤海油田高速高效开发的技术需求,利用生物显微镜和岩心驱替实验研究了分散调驱体系的膨胀性能和注入性能,以及注入速率对分散调驱体系运移性能和驱油效果的影响。研究结果表明,在渤海B油藏环境下,超分子型分散调驱体系初始粒径为3.9μm,水化膨化192 h后粒径膨胀了3.41倍,具有良好的水化膨胀效果。在注入过程中部分超分子型分散调驱体系会在岩心端面滞留产生端面效应,导致岩心渗透率降低。注入速率增加会使分散调驱体系更多地进入岩心内部,从而有利于调驱体系的深部运移和封堵。但对于非均质油藏,注入速率过高会导致部分分散调驱体系进入低渗层,造成低渗层的吸液压差降低,最终采收率降低。超分子型分散调驱体系与水交替注入可不同程度地提高最终采收率。     

预交联聚合物微凝胶调驱剂的应用性能

预交联聚合物微凝胶是一种介于聚合物和预交联凝胶颗粒之间的新型调驱剂，用反相乳液聚合制备，通过调节反相剂种类和用量，可控制其吸水溶胀过程。该调驱剂为具有较高化学稳定性的微米级软性颗粒，兼备“变形虫”特征。本体凝胶和预交联凝胶颗粒不能进入多孔介质，但在油携带下，未溶胀的微凝胶(粒径为5～13μm)能进入渗透率为0．4～10D的多孔介质；溶胀后微凝胶的粒径可达20～60μm，其运移能力与多孔介质的孔喉直径和颗粒的变形特征等有关。这种调驱剂可大幅度调整油藏的渗透率并具有较高的提高采收率能力。图5表1参8     

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%。     

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。     

颗粒型堵剂在多孔介质中的运移规律研究

研究了预交联硬颗粒和软颗粒堵剂在多孔介质中运移规律。结果表明,颗粒型堵剂运移规律主要表现为"顺利通过"、"破碎通过"以及"形成堵塞不能通过"等模式。小于孔喉的颗粒,由于粘弹性较好,吸水膨胀后,颗粒可发生形变,表现出"变形虫"特征,在注入水的驱动下,可以顺利通过孔喉;颗粒直径和孔喉相差较大的条件下,在驱动力较大,颗粒被破坏成更小的、与孔喉相匹配的颗粒。     

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.     

凝胶颗粒调剖的模拟实验

采用模拟实验方法研究了凝胶颗粒在岩心中的运移特性、封堵能力及其调剖效果。利用可视化孔喉模型观测凝胶颗粒在孔喉处的变形和破碎过程;应用多测点岩心模拟实验得到的压力分布动态资料分析凝胶颗粒段塞的运移位置;利用残余阻力系数评价凝胶颗粒在岩心中的封堵能力。模拟实验结果表明,凝胶颗粒在特高渗透岩心中具有较好的运移特性,可以降低岩心的渗透率;在非均质油层中具有一定的调剖效应。另外,凝胶颗粒在注入端的堵塞较严重,而在距注入端较远处封堵能力明显减弱。     

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。     

聚合物微球调驱机理研究

通过室内渗滤评价实验和核磁共振实验,研究了多孔介质不同渗透率条件下聚合 物微球调剖效果规律,分析了规律产生的原因.结果表明,多孔介质平均渗透率适当时,聚合物微球可以达到最佳调驱效果,超出这一范围效果将变差.通过岩心驱替核磁共振分析实验进一步揭示其作用机理,即聚合物微球粒径应与孔喉尺寸匹配.聚合物微球粒径过大或过小,都不能达到最佳调驱效果:粒径过大,可注入性变差;粒径过小,则不能有效封堵优势通道.     

孔喉尺度弹性微球调驱影响因素

为了进一步表征孔喉尺度弹性微球的调驱效果,通过填砂管驱替实验,研究了微球粒径与岩心孔喉直径之比、驱替速度、微球质量浓度对调驱效果的影响。结果表明:微球封堵率和最大变形运移压力梯度随微球粒径与孔喉直径之比的增加先增大后减小,随驱替速度的增加而减小,随注入微球质量浓度的增加而增大。当微球粒径与孔喉直径之比为1.4～1.5时,调驱效果较好;当微球粒径与孔喉直径之比为1.42时,微球封堵率和最大变形运移压力梯度均达到最大,分别为90.4%和0.1MPa/m;当驱替速度大于5m/d时,驱替速度对微球封堵率和最大变形运移压力梯度的影响变小。在矿场条件下,近井地带驱替速度大,远井地带驱替速度小,微球可以顺利运移至远井地带,到达油藏深部并形成有效封堵,实现深部调驱。当微球质量浓度大于1500mg/L后,随微球质量浓度增加,封堵率的增加幅度变小。