低初黏可控聚合物凝胶在油藏深部优势渗流通道的封堵方法及应用

聚合物凝胶调剖技术可以有效治理水驱油层水流优势渗流通道并提高采收率。通过建立凝胶调剖剂在非均质渗透层间渗流的理论模型，分析了凝胶调剖剂的黏度对优势渗流通道封堵的作用效果；研发了低初始黏度、具有pH值响应、成胶强度和交联时间可控的聚丙烯酰胺/柠檬酸/铬凝胶体系。在10 m长岩心和3管并联岩心进行封堵模拟实验，测试了聚合物凝胶体系剪切后的自修复黏度等流变学参数，研究了分流率、注入压力以及凝胶封堵的微观形态。研究结果表明：聚合物凝胶体系的低初始黏度是优先封堵地层深部高渗透层优势渗流通道、扩大波及体积的关键参数，聚合物凝胶体系的初始黏度低于10 mPa·s、延迟交联时间控制在30 d以上。长岩心封堵后水驱各段压力梯度比注入聚合物后续水驱时提高了6.55倍；经扫描电镜微观测试发现在岩心不同位置孔隙中存在明显的膜状凝胶；在并联岩心中，当低初黏可控聚合物凝胶进入水窜流的高渗层封堵后，注入水高渗层分流率由72.7%降低为0.7%。大庆油田1井组（6注12采）深部调剖现场试验结果表明，注水压力从7.8 MPa上升到9.8 MPa；8口连通油井日产液量下降16.2%，阶段累积增油563 t。低初黏可控聚合物凝胶对油藏深部优势渗流通道实现了有效封堵。     

有机铬弱凝胶深部调剖体系的研究及性能评价

针对长庆低渗油层吸水剖面不均匀、调剖刑难注入且易剪切失效等问题,在有机铬弱凝胶调剖剂中添加延缓剂,保证其长时间保持低黏状态,终凝后能高黏度封堵,同时评价了聚合物浓度、交联剂和延缓剂的质量分数、温度、pH值、矿化度对成胶性能的影响,并进行了凝胶体系的抗剪切性和室内岩心评价实验。研究表明：50℃下,有机铬弱凝胶的成胶时间在l～12 d可调,其适用于pH值为6～11、矿化度低于13 000 mg／L的低渗油层;有机铬凝胶体系初凝黏度低于300 mPa·s,注入压力小于8 MPa,剪切速率在2～75 s^-1 时凝胶稳定性良好,终凝后黏度高于500 mPa·s,与岩心有良好的配伍性,封堵率高于92% ,适合低渗油层深部调剖作业。     

地层环境对PFS弱凝胶性能影响室内研究

弱凝胶调剖在各个油田都有着广泛的应用,但是堵剂进入地层后性能变化、成胶效果却无法评价。通过室内实验,利用石油大学30m超长岩心,注入HPAM、苯酚、乌托品和盐酸复配成的PFS弱凝胶体系,考察了弱凝胶注入长岩心后的性能变化。实验结果表明,PFS弱凝胶调剖体系经过稀释、吸附和剪切后虽然其粘度、相对分子质量有一定程度下降,但仍然具有较好的成胶封堵效果。     

应用多点测压法研究弱凝胶深部调剖性能

由于现场要实现深部液流转向,施工时间远远大于调剖剂体系的成胶时间,先期注入的溶液已部分成胶,弱凝胶在地层内深部注入过程中的调剖性能如何变化对于深部转向能否实现影响很大,因此,采用多点测压方法对其进行研究.室内实验结果表明,多点测压法是研究弱凝胶在深部注入过程中调剖性能的有效方法.弱凝胶在深部注入的过程中,注入初期各测压点的驱替压力增加较快,当注入量达到3～4倍孔隙体积后驱替压力不再增加;弱凝胶更易进入高渗透地层,从而使后续注水转入低渗透层,获得提高采收率的效果;弱凝胶调剖存在一个最佳渗透率区,在实验条件下30 000×10-3～120 000×10-3μm2为最佳范围,低渗透岩心对弱凝胶的剪切作用较大,当注入距离为50cm时阻力系数和凝胶强度的降幅都在70%以上,而在高渗透岩心中弱凝胶不能对深部地层形成有效封堵,弱凝胶均能顺利地通过.     

树脂型深部调剖剂性能评价及其矿场应用效果

大庆油田升155区块属中低渗透油藏,进入高含水期后,由于地层非均质性比较严重,影响了水驱开发效果。为了进一步提高采收率,开展了深度调剖技术研究及现场试验。针对该区块的油藏特点、地层温度和水质情况,设计了树脂型深度调剖剂的3个配方体系,通过评价3个配方体系的初始黏度、初凝时间、终凝时间、成胶黏度、黏度保留率、突破压力、岩心实验封堵率等性能指标,筛选出综合性能最佳的调剖剂配方1体系。该调剖剂配方体系在大庆油田升155试验区应用后,调剖井平均单井注入压力上升2.6 MPa,注入剖面得到改善,含水率下降了7.4百分点,平均单井日增油量0.9 t。     

双河油田高温油藏调剖体系性能评价及影响因素研究

根据河南油田生产实际需求,通过室内研究,对适用于高温油藏的交联聚合物调剖剂成胶性能、注入性能及封堵能力进行了评价。研究结果表明,溶解氧含量在0.5 mg/L以下时,交联聚合物调剖体系温度为85~100℃时成胶黏度可控,耐温性能及注入性能良好,具有很好的长期热稳定性,适用于高温油藏的油藏条件;有机醛交联聚合物调剖体系在广泛的渗透率范围内注入性良好,能够进入地层深部。交联聚合物溶液更容易进入高渗透率层,对非均质油层具有选择性进入能力,对于高渗透岩心的封堵效果比对低渗透岩心的封堵效果更明显。     

大港油田复杂断块高温高盐油藏深部调剖研究

针对大港南部油田复杂断块高温高盐油藏,开展了深部调剖所用交联剂和调剖体系的研究。合成出的有机交联剂和聚合物配成的调剖体系成胶时间和强度可控。调剖体系在80℃下的稳定性实验结果表明,体系成胶时间3~30天,随着交联剂和聚合物浓度的升高,成胶时间逐渐缩短,成胶后凝胶强度增强;在聚合物和交联剂浓度分别大于800、300 mg/L时,调剖体系形成的弱凝胶黏度较高。三管不同渗透率岩心并联实验表明,注入调剖剂候凝后进行后续聚合物驱或水驱,高渗透层液量降低,中、低渗透层液量升高。在南部高温高盐油藏开展了两个井组的先导性深部调剖试验,增油效果明显。     

鲁克沁油田中区超深稠油调剖技术与先导性试验

鲁克沁油田中区稠油油藏具有埋藏深、原油黏度大、储层物性较差等特点。油藏采用注水开发,注入水方向性突进,对应油井含水上升快,整体需深部调剖。油藏开发要求调剖剂成胶时间长,能够深入地层深部,并具有足够的强度,能有效封堵高渗透层和微裂缝。针对油藏特征及开发现状,通过相关资料和室内实验,成功研发了延缓交联酚醛树脂凝胶(中高温下成胶时间大于5 d)和高强度复合有机交联冻胶2种调剖剂,满足注入剂量大、组合段塞封堵技术的要求。按照"三压力调剖决策方法"要求选井,优化设计了施工参数,确保达到深部调剖的目的。优化配套可控排量施工工艺,减小对低渗层、低渗带的伤害,为稠油调剖顺利实施提供保障。试验井组增油量达到7.5 t/d,实现了鲁克沁稠油油藏开发上的新突破。     

一种延缓交联深部调剖剂的研制

文章简要介绍了聚合物凝胶体系延迟交联作用机理,通过优化凝胶体系中各种组分的含量,研制出一种高效延迟交联深部调剖剂。研究结果表明,该凝胶成胶时间在1～6d可调,该调剖剂具有可泵性好,成胶时间可调,成胶后凝胶强度高,对岩心封堵率大,热稳定性能好等特点,可用于深部调剖。     

高温低渗油藏无机凝胶深部调剖剂WJ-2的研制

针对高温高盐低渗透油藏苛刻条件,采用聚合氯化铝与活化剂尿素等制备了一种耐温抗盐的无机铝凝胶深部调剖剂WJ-2,并进行了相关优化。测定了无机凝胶堵剂成胶后的弹性模量,对该凝胶体系的成胶时间及性能的影响因素进行了综合考察。实验结果得到凝胶体系的配方为:8%聚合氯化铝+4%尿素+0.5%助剂。该凝胶体系具有较好的注入性能和堵水效果,对岩心的封堵率达98%以上,能够满足110℃以下油藏深部调堵的需要。     

多孔介质中弱凝胶运移封堵特征研究

弱凝胶运移封堵能力的强弱是决定其能否实现深部调剖的关键因素之一。本文通过多测压点填砂模型中的封堵性能评价实验,研究了弱凝胶(酚醛交联部分水解聚丙烯酰胺体系)对高渗通道的运移封堵特征。结果表明,封堵能力较强体系应以残余阻力系数(Frr)为评价指标,封堵能力较弱体系应以渗透率封堵率(E)为评价指标。动态成胶状态对弱凝胶封堵能力影响较小,为了最大限度的实现深部调剖,凝胶溶液注入后可连续地进行后续注水而无需候凝。弱凝胶能通过自身运移对模型未注胶部位形成良好封堵。注胶深度为4.2 m、注入体积为2.0 PV时,其能在0数8.5 m形成较强封堵(E≥96.3%、Frr=27.0数385.7),在8.5数25.8 m形成部分封堵(3.0%≤E≤76.7%、Frr=1.0数4.3),在25.8数32.0 m则无封堵。与注胶部位相比,弱凝胶对未注胶部位的封堵能力显著降低。多孔介质的剪切作用导致弱凝胶黏度和粒度大幅减小,使其封堵能力随运移距离的增大而显著降低。     

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。     

多孔介质中弱凝胶运移封堵特征

弱凝胶运移封堵能力的强弱是决定其能否实现深部调剖的关键因素之一。本文通过多测压点填砂模型中的封堵性能评价实验,研究了弱凝胶(酚醛交联部分水解聚丙烯酰胺体系)对高渗通道的运移封堵特征。结果表明,封堵能力较强体系应以残余阻力系数(Frr)为评价指标,封堵能力较弱体系应以渗透率封堵率(E)为评价指标。动态成胶状态对弱凝胶封堵能力影响较小,为了最大限度的实现深部调剖,凝胶溶液注入后可连续地进行后续注水而无需候凝。弱凝胶能通过自身运移对模型未注胶部位形成良好封堵。注胶深度为4.2 m、注入体积为2.0 PV时,其能在0数8.5 m形成较强封堵(E≥96.3%、Frr=27.0数385.7),在8.5数25.8 m形成部分封堵(3.0%≤E≤76.7%、Frr=1.0数4.3),在25.8数32.0 m则无封堵。与注胶部位相比,弱凝胶对未注胶部位的封堵能力显著降低。多孔介质的剪切作用导致弱凝胶黏度和粒度大幅减小,使其封堵能力随运移距离的增大而显著降低。     

海上油田深部调剖组合方式实验优选

针对渤海油藏深部调剖实际需求,实验研究了Cr~(3+)聚合物弱凝胶(聚合物浓度为3 000 mg/L,交联剂浓度为2 000 mg/L)、强凝胶(聚合物浓度为4 000 mg/L,交联剂浓度为3 000 mg/L)和聚合物微球传输运移能力、封堵能力以及聚合物凝胶段塞尺寸和调剖剂不同组合方式的调剖效果。结果表明:聚合物强弱凝胶成胶时间接近,均为放置1.5 h后;聚合物凝胶初始黏度低,成胶后强度高,可避免进入中低渗透层,因此聚合物凝胶可以作为一级调剖段塞。聚合物微球封堵性能几乎不受剪切作用影响,当水化时间达到2 d时,微球粒径由8.45 μm水化膨胀至27.14 μm,在注入岩心过程中压力较低,运移距离较远,并且可在储层深部孔隙内缓膨,因此可选择聚合物微球作为二级调剖段塞。采取弱凝胶+强凝胶+聚合物微球的组合方式,采收率增幅最大(较水驱阶段可提高22.5个百分点),液流转向效果明显,推荐此组合方式进行海上油田深部调剖。     

低渗透油藏用深部调剖剂

聚酰胺环氧树脂(PAER)是一种低温低渗透油藏用的新型调剖剂,具有良好的注入性和选择性。采用熔融聚合的方法制得聚酰胺水溶液,加入环氧氯丙烷进行烷基化,得到深部调剖剂。通过研究确定其使用条件为固含量12%,pH值为8,温度范围为30℃~60℃。对调剖剂成胶过程中的黏度变化进行研究,表明调剖剂的注入性良好。岩心流动实验结果表明其封堵率在91%以上,突破压力梯度在9.5 MPa/m以上,剖面改善率可达到91%。     

鲁克沁深层调剖体系室内研究

针对鲁克沁区块油藏原油相对较稠,井又深,而且地层非均性严重,在采用注水开发时,出现不同渗透率层段推进不均匀现象,再加上注入水的黏度远远低于油的黏度,导致推进不均匀程度加剧,致使低渗透层段原油不能得到有效开采,影响了注水开发发效果。为此开展了弱凝胶深部调剖体系研究,并对其成胶时间、成胶强度及凝胶的稳定性等化学性能进行了测试,并且通过岩心实验知该凝胶对岩芯的封堵效率在97%以上,调剖后并联岩芯的吸水剖面改善率大于85%,提高了中低渗透率岩心的采收率和剩余油动用程度。     

鲁克沁油田深层调剖技术研究

鲁克沁油田地层非均质性严重,在注水开发过程中,注入水沿高渗透层不均匀推进,致使中低渗透层吸水少、波及程度低,驱油效果差,严重影响了水驱开发效果,为此开展了深部调剖技术研究,研制了弱凝胶调剖剂,并对其基本性能进行了测试.岩心实验表明该凝胶对岩心的封堵效率在97%以上,调剖后并联岩心的吸水剖面改善率大于85%,同时提高了中...     

阳离子调剖剂在高温高盐油藏的应用研究

针对高温高盐油藏的苛刻条件,开发了新型阳离子复合凝胶调剖剂.室内评价结果表明,调剖剂成胶后,(115±15)℃下30天不破胶,在矿化度7×10 4 mg/L下胶体不变形,岩心封堵率达到93%,冲刷30PV后封堵率为92%,各项性能指标明显优于常规有机交联凝胶调剖剂.在T142-27井区的调剖应用实验表明,对应油井的含水...     

MFR高温调剖剂室内实验评价

MFR高温调剖剂由6．5％木质素磺酸钙（Ca-LS)与6．5％的交联剂改性糠醛树脂（MFR）组成,该凝胶液在150－300℃下能形成性能稳定的凝胶。温度越高,成胶时间越短,加热时间越长,凝胶强度越高。凝胶在300℃时很稳定,耐酸、盐。岩心实验表明,该堵剂的封堵率大于99％,单位突破压力大于100kPa/cm,说明该凝胶液是一种性能良好的高温调剖剂。     

渤海油田在线调剖乳液聚合物凝胶体系的研究与应用

在线调剖技术已在渤海油田推广应用。针对在线调剖设备及注入工艺的特点,开发在线调剖凝胶体系。通过室内实验,确定体系由乳液聚合物和酚醛树脂交联剂组成,溶液黏度极低,成胶时间2~5 d,成胶强度为(2~10)×104m Pa·s,凝胶具有较好的耐温抗盐性能,岩心模型封堵率可达98.7%。该体系在Q油田P9井应用,明显改善吸水剖面,效果明显。