非均质油藏聚合物驱提高采收率机理再认识

以大庆、大港、长庆等油田的储集层岩石和流体为模拟对象,探讨了非均质油藏聚合物驱提高釆收率的机理和技术途径,通过对比"等黏度"和"等浓度"条件下普通聚合物溶液、甘油、"片-网"结构聚合物溶液和非均相弱凝胶等的驱油效果,论证了聚合物类驱油剂黏度与驱油效果间的关系,提出了改善聚合物驱效果的方法.研究表明,聚合物在多孔介质内因...     

聚合物滞留特性对化学驱提高采收率的影响

为了揭示聚合物驱油机理和驱油剂黏度大小与聚合物驱采收率增幅间关系,在"等黏"和"等浓"条件下测试了聚合物和甘油溶液增黏性、流变性、黏弹性和渗流特性,并在均质和非均质岩心上开展了"等黏"甘油和聚合物溶液驱替效果以及它们注入先后顺序对驱替效果影响实验研究。结果表明,随浓度增大,甘油和聚合物溶液黏度都增加,但聚合物增黏能力远强于甘油。随剪切速率增加,甘油溶液视黏度保持恒定,聚合物溶液视黏度降低,表明前者为牛顿流体,后者为非牛顿流体。在"等黏"条件下,甘油和聚合物溶液阻力系数相差不大,但残余阻力系数相差很大,表明甘油在多孔介质内滞留能力很差。在"等黏"条件下,"先聚合物后甘油"比"先甘油后聚合物"注入方式增油效果好,表明驱油剂在高渗透层内滞留由此引起渗流阻力增加、全井注入压力升高是促使液流转向中低渗透层的动力源泉,也是聚合物驱提高采收率的主要机理和聚驱过程中发生"剖面反转"的根本原因。     

特高盐油藏聚合物调驱剂筛选及油藏适应性评价

将模拟吐哈雁木西油田的注入水软化后,分别配制了3种抗盐聚合物溶液和一种弱凝胶溶液,利用黏度测试、流变测试、SEM和核磁共振成像等方法分析对比了它们的性能。实验结果表明,软化水配制聚合物熟化效果较好,剪切后黏度保留率较高。弱凝胶分子线团尺寸最小,分子链间缠结紧密,黏弹性优于聚合物溶液。弱凝胶溶液质量浓度为600～1 000 mg/L时,阻力系数和残余阻力系数适中,注入性和滞留特性良好,适用于雁木西油田矿场。弱凝胶溶液主要动用T_2弛豫时间大于100 ms的大孔隙,驱油效率最高,采收率贡献最大,最终采收率增幅13.39百分点。岩心驱替过程中在入口处自始至终有部分残余油滞留,表明岩心存在端部效应。     

渤海油田新型驱油剂驱油效果研究

针对渤海油田高效开发面临的技术需求,以提高采收率为目标,利用现代物理模拟方法,对六种新型驱油剂的流动性能和驱油效果进行了评价。结果表明,六种驱油剂中,泡沫复合体系的流动性能和驱油效果最好,其次为二元复合体系和PA-2聚合物溶液,PA-1聚合物溶液和"PA-1聚合物+ES微球"体系较差。聚合物驱后进一步提高采收率增油效果较差。     

基于储层孔喉匹配的非均相复合驱技术研究与矿场实践 ——以胜坨油田一区沙二段1-3砂组聚合物驱后单元为例

非均相复合驱油体系与储层孔喉匹配性是实现驱油体系有效注入和大幅度提高原油采收率的关键因素,基于物理模拟研究,建立黏弹性颗粒驱油剂与多孔介质孔喉匹配关系图版。优选胜坨油田一区沙二段1-3砂组聚合物驱后油藏典型单元作为先导试验区,在目标储层孔喉特征分析的基础上,依据所建立的匹配关系图版,研制适合目标储层的黏弹性颗粒驱油剂,联同聚合物与阴非两性表面活性剂构建适合目标储层的高效非均相复合驱油体系。研究结果表明,非均相复合驱技术能有效动用不同类型、不同孔径孔隙中的剩余油,提出非均相复合驱油体系对剩余油的微观动用机制。矿场实践证实,试验区注入井注入压力上升了4.7 MPa,启动压力上升了5.1 MPa,平均阻力系数达1.7,矿场油藏压力分布更加均匀,驱替更加均衡;截至2020年5月,试验区已取得显著降水增油效果,生产井综合含水率下降了6.3%,日产油量由39 t/d升至141 t/d,数值模拟预测在聚合物驱后可进一步提高原油采收率7.6%,非均相复合驱技术具有广阔的推广应用前景。     

聚合物驱油后油藏新型驱油菌种驱油性能测定

对于已实施聚合物驱油技术的油藏,当采收率无法进一步提高时,油藏中会有部分聚合物溶液吸附和滞留在岩石孔隙中,这不但降低了油藏渗透率,而且限制了后续驱油剂的作用效果。实验室复配了ZH-3复合菌,该菌能降解原油和驱油用聚合物,降低聚合物分子质量,产生表活剂降低溶液表面张力。实验结果表明,岩心注入菌液后,45℃培养7 d,可使采收率较聚驱后继续提高6.2%,并且能使大量滞留在岩心中的聚合物排出;在非均质岩层中,菌种能更有效地驱替低渗透地层中的残余油,并清理出滞留聚合物。     

非均相复合驱油体系设计与性能评价

为进一步提高聚驱后油藏采收率,针对聚驱后油藏非均质性强、剩余油普遍分布的特点,提出了非均相复合驱油体系。非均相复合驱油体系包括黏弹性颗粒驱油剂（PPG）、表面活性剂和聚合物。通过研究黏弹性颗粒驱油剂的溶胀能力、黏弹性、滤过能力和在岩心中运移性能,及其与表面活性剂、聚合物之间相互作用,得到了适合于胜利高温高盐油藏和聚合物驱后油藏的非均相复合驱油体系1000 mg/L PPG＋1000 mg/L聚合物＋0.3％胜利石油磺酸盐＋0.1％非离子表面活性剂1709。结果表明,PPG可遇水溶胀,耐盐性能好,在油藏中具有封堵和运移性能,较单一聚合物能够更好地提高波及体积。在含水98％条件下注入0.3倍孔隙体积的非均相复合驱油体系,聚合物驱后提高采收率13.6%(OOIP)。该体系可应用于高温高盐油藏或聚合物驱后油藏大幅度提高采收率。     

大庆萨北油田二类油层高浓度聚合物

针对大庆萨北油田二类油层储层物性差、平面和纵向非均质性严重和普通浓度聚合物驱提高采收率增油效果不明显等问题,提出开展高浓度聚合物驱技术思路.结合矿场实际需求,采用仪器检测和理论分析方法,开展了高浓度聚合物溶液流变性、黏弹性、流动特性和驱油效果物理模拟研究.结果表明,高浓度聚合物溶液的黏弹性较普通浓度聚合物溶液更强,阻力系数和残余阻力系数更大.在注入整体段塞尺寸(0.57 PV)相等的条件下,高浓度聚合物驱较普通浓度聚合物驱最终采收率能提高近10个百分点.高浓度聚合物注入时机、用量和段塞组合方式对增油效果影响很大,注入时机愈早,聚合物用量愈大,高浓度聚合物驱增油效果愈好.整体段塞和"低中高黏度"段塞组合注入压力愈高,扩大波及体积能力强,增油效果较好.理论分析表明,高浓度聚合物溶液流度控制能力更强、驱油效率更高是其大幅度提高采收率的主要机理.     

纳米驱油剂提高原油采收率效果及作用机理分析

为高效开发大港油田低渗致密储层,通过纳米驱油剂CN-1的粒径分布、界面张力、润湿性和乳化性测试研究了纳米驱油剂CN-1的物化性质,针对大港致密油田开展静态渗吸实验和常规驱替实验,并对CN-1的作用机理进行分析。结果表明,CN-1是一种非均相驱油剂,它由纳米颗粒与携带液组成,颗粒粒径分布10～100 nm。驱油剂CN-1和携带液与原油间界面张力均高于3.69 m N/m,它们浸泡岩心后致使油水接触角升高,岩石表面亲水性减弱。与注入水相比较,CN-1驱油剂渗吸采收率增幅较高,说明纳米驱油剂具有提高洗油效率的作用。与CN-1驱油剂相比较,尽管表面活性剂BHS溶液洗油效率较高,同时乳化作用引起“贾敏效应”也产生了扩大波及体积效果,但其注入压力明显低于CN-1驱油剂的水平,扩大波及体积效果较差,最终采收率增幅较低。纳米颗粒在岩石孔隙内滞留引起渗流阻力和注入压力升高,进而造成中低渗透部位（孔隙）吸液压差和吸液量增大,因而扩大波及体积是CN-1驱油剂提高采收率的主要机理。纳米驱油剂注入时机愈早,采收率增幅愈大。     

新型非均相复合驱油方法

利用流变仪、界面张力仪、激光粒度仪、微观驱油和驱油物理模拟等装置,通过实验筛选出了驱油用黏弹性颗粒驱油剂（PPG）样品,评价了其应用性能;研究了PPG与聚合物及表面活性剂间的相互作用规律,设计了非均相复合驱油体系,评价了其在胜利油田高温高盐、聚合物驱后油藏条件下的提高采收率效果。结果表明,驱油用PPG能够在多孔介质中运移并通过在孔喉处的堆积-堵塞-压力升高-变形通过来改变已形成的优势通道,具有比聚合物更强的扩大波及能力。PPG与聚合物复配后能够增强体系的黏度与黏弹性能,因而PPG与表面活性剂和聚合物组成的非均相复合驱油体系具有比聚合物驱更强的扩大波及体积能力和与复合驱相似的洗油能力。在双管模型渗透率级差为（1000∶5000）×10^-3 μm² 时,在胜利油田高温高盐油藏条件下可提高采收率22.5%,在胜利油田孤岛中一区Ng3聚合物驱后的油藏条件下,可进一步提高采收率19.1%。     

聚合物及聚合物交联微凝胶调驱效果评价

为了评价聚合物交联微凝胶的调驱效果,了解聚合物交联微凝胶驱动态反应特征并探索聚合物交联微凝胶驱油机理,在具有河南油田油藏地质特征的五点法井网、纵向非均质物理模型上进行了驱替实验。实验结果表明,与聚合物驱相比,由于聚合物交联微凝胶在多孔介质内滞留量大,流动能力差,注入压力高,因而调驱效果好。在聚合物驱及聚合物交联微凝胶驱后,地层内剩余油主要分布在中、低渗透层,这是进一步提高采收率的潜力所在。     

BUILDUP AND EVALUATION OF NEW BACTERIA FOR THE OIL RESERVIOR AFTER POLYMER FLOODING

为解决聚驱后油藏采收率难以提高的问题,利用原生质体融合技术构建一株能降解聚合物并降低原油黏度的新型菌株,命名为CZ-7.该菌株在45℃、pH为7.0条件下,在聚合物原油培养基中培养7d,可使聚合物相对分子质量从18×106降至0.6×106,溶液表面张力由62.7 mN/m降至29.3 mN/m,原油黏度由65.4 mPa.s降至40.3 mPa·s,而且活性整体上要超过两亲本菌株组成的复合体系.岩心实验表明,聚合物驱后继续使用CZ-7驱油,可显著降低注入压力,采收率可再提高5.7％,明显高于其亲本菌株的效果;能使多孔介质中残留的聚合物部分排出,减少滞留聚合物对多孔介质的伤害.     

扩大复合驱波及系数技术对策和方法

在非均质油藏水驱和化学驱油过程中,驱油剂扩大波及体积和提高洗油效率能力在化学驱增油效果中的作用已愈来愈受到石油工作者的重视.针对水驱和化学驱生产中存在的制约驱油效果的主要因素,利用物理模拟和理论分析方法,探讨了复合驱扩大波及体积和提高洗油效率在提高采收率中的作用、液流转向剂与驱油剂联合使用效果、液流转向时机及其与驱油剂段塞组合方式,研究了复合驱扩大波及效率的技术对策和方法.结果表明,对于非均质性(渗透率变异系数在0.6～0.8)比较严重的油藏,当驱油剂黏度相同但界面张力不同时,驱油剂扩大波及体积能力对采收率的贡献率达到70%以上.在药剂费用相同条件下,驱油剂与液流转向剂联合使用可以比单纯化学驱提高采收率3%以上.液流转向剂注入时机愈早,注入体积越大,化学驱增油效果愈好.     

渤海油田多轮次凝胶调驱参数优化实验研究——以LD5-2油田A22井为例

LD5-2油田经过多年开发,地层非均质性逐渐增强,亟待采取强化液流转向措施来扩大波及体积,改善水驱开发效果。为了适应油田开发需要,以油藏工程和物理化学理论为指导,以仪器检测和物理模拟方法为技术手段,以LD5-2油藏地质和流体性质为实验平台,开展了多轮次调驱效果实验研究。结果表明,在三种水配制Cr3+聚合物凝胶中,除垢水凝胶黏度较大,液流转向能力较强,调驱增油效果较好;随聚合物浓度增加,Cr3+聚合物凝胶黏度增大,液流转向能力增强,采收率增幅增加;在Cr3+聚合物凝胶段塞尺寸相同条件下,采用多个凝胶小段塞与水交替注入方式可以减少驱油剂用量,获得了较好的驱油效果。     

聚驱后油藏化学驱提高采收率技术及先导试验

以聚合物驱后油藏为研究目标,首次建立了聚合物驱后油藏化学驱进一步大幅度提高采收率的黏度比、界面张力、阻力系数和残余阻力系数等技术政策界限,并形成相应的理论图版;设计了符合技术政策界限的堵驱结合、固相和液相并存的"黏弹性颗粒驱油剂+表面活性剂+聚合物"新型化学驱油体系,即非均相复合驱油体系;优化了胜利油田第一个聚合物驱后油藏非均相复合驱的先导试验方案,矿场实施后先导试验目前已取得显著的降水增油效果,综合含水率由96.6%下降到77.0%,日产油量由17.6 t上升到84.5 t,是化学驱前的4.8倍,实际已提高采收率3.2%,预测最终提高采收率8.5%,最终采收率达63.6%。开辟了聚合物驱后油藏进一步大幅度提高采收率的新途径。     

多孔介质的润湿性对聚驱稠油微宏观效率的影响

岩石表面的润湿性影响聚合物微观和宏观驱油效率。采用可视化微观模型和微观照相技术研究了强水湿和油湿多孔介质下聚合物微观驱油效率和驱替机理。分析了束缚水与稠油分别在两种润湿介质下的微观形态和分布对聚合物的吸附、滞留,连续性和非连续性流动,驱替前缘以及洗油效率的影响。微观模型实验结果表明,在水湿环境,地层水趋向分布于岩石骨架表面并在孔壁附近形成较厚的水膜,聚合物趋于附着在孔壁处,在这些区域聚合物的洗油效率较高;在油湿环境,束缚水主要以非连续相分布在孔隙介质中,聚合物溶液发生咬断效应,原油吸附在孔喉处,聚合物只能部分扫除原油,乳液的形成能辅助聚合物溶液驱替油相。聚合物在水湿介质的微观驱油效率明显高于油湿介质。岩心流动实验结果与微观模型分析一致,相同浓度的聚合物溶液在强水湿岩心前缘突破所需的时间长于油湿岩心,突破前缘更规整,水湿岩心和油湿岩心的水驱采出程度分别为21.5%OOIP和15%OOIP。聚合物在油湿岩心的"门槛"黏度较大。聚合物黏度为500mPa·s时,水驱后水湿岩心和油湿岩心的原油采收率增幅分别为23%OOIP和17%OOIP。     

综合信息

聚合物驱后泡沫驱提高采收率技术通过聚合物及泡沫在石英砂模型中形成的封堵能力比较、聚合物与泡沫体系驱油能力比较及聚合物驱后泡沫驱油试验,证明泡沫驱在多孔介质中具有良好的封堵调剖能力,并且在油藏中能够选择性封堵高渗层,对聚合物驱后未能波及的低渗层具有良好的驱油能力,是聚合物驱后一种行之有效的方法。从试验可以看出,泡沫体系的阻力因子是聚合物的数倍以上,表观粘度大,具有较强的封堵调剖能力,其注采压差明显高于同浓度聚合物溶液。试验证明,聚合物驱后单一聚合物的二次注入效果较差,经济风险大,而强化泡沫的多次注入效果良好,…     

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。     

Cr~(3+)聚合物凝胶调驱效果及作用机理

海上普通稠油油藏具有储层厚度大、非均质性强和岩石胶结强度低等特点,水驱开发效果较差。为了加快油田开发速度和提高原油采收率,以物理化学、高分子材料学和油藏工程为理论指导,以化学分析、仪器检测和物理模拟为技术手段,以渤海某油田储层地质特征和流体为研究对象,开展了Cr~(3+)聚合物凝胶储层适应性及作用机理研究。结果表明:随储层平均渗透率和渗透率变异系数增加,聚合物凝胶调驱增油效果变好;随聚合物凝胶注入时机提前,聚合物凝胶调驱效果变好;随原油黏度增加,聚合物凝胶调驱效果变差。     

聚合物分子聚集态对液流转向效果影响及其作用机理

对4种调驱剂聚合物纳米球、部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）溶液、Cr³⁺聚合物凝胶和聚合物表面活性剂的黏度、分子线团尺寸、微观聚集态、驱油效果及其液流转向效果进行了研究和机理分析。结果表明,浓度相同时,调驱剂的黏度从大到小依次为：聚合物表面活性剂>Cr³⁺聚合物凝胶>HPAM溶液>聚合物纳米球（约2 mPa·s）。水驱至含水40%后转注0.38 PV调驱剂,采收率增幅从大到小依次为：Cr³⁺聚合物凝胶(14.5%)>HPAM溶液(10.2%)>聚合物表面活性剂(6.8%)>聚合物纳米球（-5.1%）。液流转向效果实验结果表明,调驱结束时,Cr³⁺聚合物凝胶、HPAM溶液、聚合物表面活性剂、聚合物纳米球调驱后的低渗透层采收率增幅分别为：24.7%、16.5%、10.3%、3.1%,低渗透层分流率分别为：20.8%、12.4%、9.7%、3.2%。聚合物分子聚集态是影响黏度及液流转向效果的主要因素。聚合物纳米球、HPAM溶液、Cr³⁺聚合物凝胶和聚合物表面活性剂的水动力学半径Rh(0.267、0.066、0.079和0.771 μm)均小于0.46R（R为岩石孔喉半径）,理论上难以形成稳定封堵,其聚集态分别为颗粒状、线网状、局部网状和区域性网状。Cr³⁺聚合物凝胶在岩石孔喉内的滞留量和流动阻力最大。聚合物表面活性剂黏度较高,但与岩石的孔喉配伍性较差,易在注入端面发生堵塞。