纳米聚合物微球与低矿化度水复合调驱效果 评价及作用机理

低渗透油藏注水开发过程中注入水窜逸严重,开发后期仍存在大量剩余油.聚合物微球驱和低矿化度水驱是油藏深部调驱的两种有效手段,前者侧重调剖,后者侧重驱油,两者结合有望达到兼具调剖和驱油的双重效果.通过岩心驱替实验对纳米聚合物微球与低矿化度水复合调驱效果进行评价,并利用核磁共振T2谱和成像测试,揭示岩心驱油过程中不同尺寸孔隙...     

聚合物微球驱对低渗透双高油藏水驱效果研究

鄂尔多斯盆地S39区属于典型低渗透油藏,经过20年开发,已进入高含水率、高采出程度开发期,针对剩余油分布复杂,稳产难度不断加大,利用聚合物微球驱技术开展矿场实践。结果表明,经聚合物微球驱后,油藏水驱效果得到改善,自然递减和含水率上升率均有下降,提高了波及效率,改善了油藏开发效果,对同类油藏开发具有借鉴意义。     

交联聚合物微球的制备及岩心封堵性能研究

通过反相微乳液聚合,得到一系列交联聚合物微球,利用岩心驱替等方法对孤岛污水配制的交联聚合物微球体系的封堵能力进行了研究,考察了岩心渗透率和聚合物浓度对封堵性能的影响,并利用不同浓度聚合物进行了岩心驱油实验。实验结果表明:所合成的交联聚合物微球能够溶于油田污水,不会出现絮凝现象;该交联聚合物微球可以进入岩心内部吸附、滞留、聚集并形成封堵;岩心驱油效果显示污水配置的交联聚合物溶液能够较好地提高采收率,可将模拟油的采收率提高14%～15%,不同浓度溶液对采收率大小没有影响,但浓度大时驱油速度会提高。     

纳米聚合物微球封堵剂的制备及特性

页岩具有极低的渗透率和极小的孔喉尺寸,传统封堵剂难以在页岩表面形成有效的泥饼,只有纳米级颗粒才能封堵页岩的孔喉,阻止液相侵入地层,维持井壁稳定,保护储层。以苯乙烯(St)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,过硫酸钾(KPS)为引发剂,采用乳液聚合法制备了纳米聚合物微球封堵剂SD-seal。通过红外光谱、透射电镜、热重分析和激光粒度分析对产物进行了表征,通过龙马溪组岩样的压力传递实验研究了其封堵性能。结果表明,SD-seal纳米粒子分散性好,形状规则(基本为球形),粒度较均匀(20 nm左右),分解温度高达402.5℃,热稳定性好,阻缓压力传递效果显著,使龙马溪组页岩岩心渗透率降低95%。      

聚合物微球体系室内筛选与评价

选取3种纳米级聚合物微球A-1、D-2和M-1,考察其在70℃下现场采出水中的溶胀性能及在岩心中的封堵能力。结果表明,聚合物微球D-2具有较好的溶胀和封堵性能。通过物模驱油试验,确定了微球D-2的最佳驱油条件：高渗管渗透率小于1．7μm^2,双管渗透率级差小于2．6;采用“平注慢采”的驱替方式,即一次水驱和注入聚合物微球的驱替排量采用1．5mL／min,后续水驱驱替排量采用0．5mL/min;聚合物微球段塞组合模式为5000mg／L溶液0．05PV＋2000mg／L溶液0．1PV。在此条件下,聚合物微球体系驱油效果较为理想。     

聚合物微球油藏适应性评价方法及调驱机理研究

以大庆油田储层和流体物性为模拟对象,采用注入压力、含水率和采收率等评价指标,对聚合物微球油藏适应性评价方法及调驱机理进行研究。实验结果表明,随着水化时间的延长,微球吸水膨胀倍数(Q)增加,初期膨胀较快,之后膨胀减缓。与SMG_W相比,SMG_Y的Q增长较慢,Q较小。与聚合物相分子聚集体尺寸相比,SMG_W和SMG_Y微球状态粒径分布范围都较窄,具有更大的不可及孔隙体积。聚合物微球SMG_W和SMG_Y通过岩心时,压力达到稳定时的岩心渗透率极限值为237×10~(-3)μm~2和712×10~(-3)μm~2。聚合物微球调驱的调驱机理与聚合物驱不同,微球进入较大孔隙滞留和产生封堵作用,水进入较小孔隙发挥驱油作用。微球恒压实验的采收率增幅大于恒速实验的值,聚合物微球调驱(模型Ⅳ)的增油效果要优于聚合物驱(模型Ⅱ)的增油效果。     

抗高温聚合物纳米微球封堵剂的合成与性能评价

针对目前钻井用柔性封堵剂抗温性弱的问题,开展了抗高温聚合物纳米微球封堵剂的研究。以丙烯酰胺（AM）、对苯乙烯磺酸钠（SSS）、丙烯酸钠（AAS）、丙烯酸十三氟辛酯（TEAC）和1,3,5-三（甲基丙烯酰胺基甲酸酯）苯（B-TMAC）为原料,偶氮异丁氰基甲酰胺（CABN）为引发剂,十二烷基硫醇（TDDM）为分子量调节剂,通过自由基胶束聚合法合成了聚合物纳米微球OPTB。通过正交实验确定了最佳合成条件:反应温度105 ℃、反应时间20 h、反应单体浓度7.5%、CABN浓度0.4%和TDDM浓度1.5%。借助核磁共振光谱仪（1H-NMR）进行了分子结构表征。OPTB的钻井液性能测试结果显示,OPTB对钻井液的流变性能影响较小,滤失造壁性能显著。高温老化后,OPTB的粒径仍呈单分散状态。OPTB的加量达到3.0%时,对纳微米孔隙的封堵率高达90.84%,且可有效减慢井筒内液柱压力向地层传递的速度。采用扫描电镜（ESEM）观测了160 ℃老化16 h前后的OPTB的微观形貌,结果显示 OPTB颗粒呈球形,粒径较均一,高温作用仍有部分颗粒仍保持单分散状态。      

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.     

纳米聚合物微球调剖剂的性能评价北大核心CSCD

目的针对含有裂缝性低渗透油藏采用常规调剖剂封堵能力有限,调整吸水剖面效果差的实际工程问题,利用以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为单体的纳米聚合物微球PADC-1作为调剖剂,以提高低渗透油藏采收率。方法采用扫描电子显微镜、激光粒度分析仪、高温流变仪、岩心流动驱替实验装置等对聚合物微球的性能进行了评价,探讨了聚合物微球在高温、高盐、低渗透油藏调驱的适用性。结果PADC-1的球形度较好,粒径分布窄,平均粒径为85.8 nm,具有良好的分散性和黏弹性;PADC-1吸水后快速膨胀,且随着温度升高,溶胀倍数呈现增大趋势,耐温能力在120℃以上,耐盐能力达1.8×105mg/L,对不同渗透率岩心的采收率平均提高13.46%。结论PADC-1纳米级聚合物微球通过吸水膨胀能有效改善不同渗透率地层的分流率,从而提高低渗透油藏的采收率。     

交联聚合物微球深部调驱体系的评价与应用

制备了一种交联聚合物微球深部调驱体柰,对其进行了室内评价。结果表明,在高温高矿化度条件下,该微球具有较好的水化膨胀性;在岩心中通过“封堵-变形-突破-深入-再封堵”能对地层实现逐级封堵,达到深部流体改向和提高采收率的目的。在永8断块开展了3口井的深部调驱试验,结果表明,其能有效封堵高渗层,提高中、低渗层的吸水能力,增产原油。     

聚合物微球的粒径影响因素及封堵特性

为了更好地推广和应用新型聚合物微球逐级深部调剖技术,对该技术的主体聚合物微球的粒径影响因素及封堵特性进行了研究。结果表明,适量的NaCl有助于微球的溶胀,Ca2+和Mg2+的存在会抑制聚合物微球的溶胀;总矿化度越高,微球膨胀速度越慢;温度越高,微球体系的膨胀速度越快;膨胀15d、粒径为4μm的微球对渗透度为400×10-3μm2的岩心的封堵效果最好。用膨胀15d的微球对不同渗透率填砂岩心进行封堵实验,结果表明封堵效率与渗透率成反比;对高渗透岩心,提高聚合物微球浓度对封堵效率影响甚微。微球膨胀粒径的大小决定着封堵机理,也是决定封堵效果的重要因素。     

多孔介质中泡沫封堵有效期评价

在室内实验中,用玻璃器皿等不能准确反映泡沫在岩心多孔介质中的稳定性,为此研究了泡沫在均质岩心中的泡沫封堵的有效期.根据动力相似准则,推导出了泡沫有效期理论评价模型,将现场生产压差和泡沫波及范围分别和实验室岩心驱替压差和岩心长度建立相似比例.模型评价表明,泡沫形成的生产压差是几何长度比的4次方.建立了泡沫封堵有效期评价实验模型,研究了驱替动态和含油、不含油情况的封堵时间和封堵效率.结果表明:多孔介质含油封堵时间远低于不含油时,即泡沫对油层实现暂堵;油的存在只是增加了油层流体出流速度,对封堵效率没有明显影响.随着生产压差的下降,泡沫质量增加,封堵效率提高.根据实验数据,结合现场情况,预测了泡沫在均质岩心中相同生产压差、不同生产压差及不同波及范围情况下的封堵有效期.结果表明:在一定生产压差下,泡沫在均质岩心中封堵有效期长,封堵效率高,能满足现场生产要求;随着生产压差的增加,封堵有效期下降;当泡沫波及范围增加时,泡沫封堵有效期也迅速增加.     

疏水缔合聚合物溶液在多孔介质中的注入性能

在模拟某一油藏条件下,采用"串联岩心法"评价优选出的疏水缔合水溶性聚合物HAP与部分水解聚丙烯酰胺HPAM在多孔介质中的注入特性。结果表明:在高于临界缔合浓度时,HAP溶液具有良好的剪切稀释和粘度恢复特性,在多孔介质中表现出良好的流动性和传播性,其阻力系数和残余阻力系数明显高于HPAM,具有较强的流度控制能力和剖面控制能力;在临近临界缔合浓度时,HAP溶液因剪切和吸附滞留作用,导致其溶液粘度降低,故其注入压力相对较低且传播不均匀;在经水的稀释冲刷时,聚合物富集起来浓度增大,由于缔合作用而引起聚合物分子的物理尺寸增加,在孔喉处产生一定程度的堵塞,使流动阻力增加。     

新型吸水树脂微球的制备及封堵性能研究

聚合物微球作为深部调堵剂应用于油田调剖堵水方面,取得了较好的效果,但其油藏适应范围仍有一定的局限性.设计合成了新型丙烯酰胺、双丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸丁酯四元共聚吸水树脂微球,并进行了微球的粒径及封堵性能研究.性能评价实验表明:合成的树脂微球粒径在微米级,数量大,球度一般;温度越高,微球膨胀速度越快,矿化度越高,微球膨胀速度越慢;温度升高,树脂微球溶液黏度降低,浓度增大,树脂微球溶液黏度增大,在60℃、浓度3000 mg/L 时微球溶液黏度不大,剪切变稀,注入性好.岩心封堵实验表明,微球对地层有良好的封堵性,封堵率高达(80~90)%,能有效封堵中高渗地层.该树脂微球具有矿场应用价值,建议进一步进行粒径优化及强度优化,以满足现场需求.     

影响冻胶类堵剂封堵性能的因素分析

该文概要介绍了国内外有关影响冻胶类堵剂封堵性能的因素的研究情况，具体分析了冻胶类型及组成、岩心含油饱和度、渗透率、岩石的润湿性、驱替相类型对堵剂封堵性能和堵水调剖效果的影响，表明冻胶本身的结构特性是影响冻胶封堵率的根本因素；冻胶的封堵率随着岩心含油饱和度的增加而减小，同时受到岩石的润湿性和驱替相类型的影响；冻胶对亲水岩石的封堵率大于对亲油岩石的封堵率，对水相的堵塞程度大于对油相的堵塞程度。在此基础上推导出了调剖堵水施工中堵剂封堵率的计算公式。     

交联聚合物堵漏剂室内性能研究

介绍了一种吸水膨胀性很强的交联聚合物堵漏剂GWS-1。对该堵漏剂进行了室内实验研究,分别评价了其在不同基液中的膨胀性能、耐温抗盐性能以及与水基钻井液的配伍性能,并分析了其堵漏机理。结果表明,GWS-1在几种基液中的体积膨胀倍数基本一致,常温下约为5~6倍;随着温度的升高,膨胀倍数相对增大,盐水矿化度对其膨胀性能没有明显影响,且与水基钻井液配伍性好。对GWS-1进行模拟堵漏实验得知,其配合常规桥塞材料能成功封堵3 mm裂缝,承压能力达到4 MPa以上,具有良好的堵漏效果。     

阳离子凝胶选择性堵水机理

为了研究阳离子凝胶的选择性堵水机理,进行了一系列实验。其中,阳离子凝胶在地层水中的吸水膨胀和在原油中的脱水收缩实验结果表明,阳离子凝胶在地层水中具有较强的吸水膨胀性,膨胀度可达37倍;而吸水后的阳离子凝胶在原油中浸泡后,脱水收缩,收缩率可达48％。环境扫描电镜实验显示,阳离子凝胶吸水膨胀后,形成有规律的网状结构,有利于堵水;而见油脱水后,网状结构被破坏,有利于油相通过。封堵能力实验和渗透率恢复实验表明,堵水率大于堵油率,水相渗透率恢复率明显小于油相渗透率恢复率,表明阳离子凝胶的封堵作用具有较强的选择性。因此,阳离子凝胶的选择性堵水机理是其微观结构受水相和油相影响,阳离子凝胶吸水形成网状结构,而原油会破坏这种网状结构。     

聚合物在多孔介质中水动力学滞留研究

部分水解聚丙烯酰胺（ＨＰＡＭ）的分子量越高，满足流度控制所需要的ＨＰＡＭ的浓度就越低，ＨＰＡＭ用量就少。因此，矿场应用的ＨＰＡＭ的分子量有越来越高的趋势。但是，ＨＰＡＭ分子量越高，其在多孔介质中的滞留量就越易受到注入速度的影响。研究了高温（７２℃）条件下，不同分子量的ＨＰＡＭ在天然岩心中的渗流特性，结果表明：在注入速度为１５ｍＬ／ｈ的条件下，低分子量的ＨＰＡＭ３３３０Ｓ的浓度剖面图基本对称，滞留量为１９．５μｇ／ｇ；高分子量的ＨＰＡＭＳ５２５的浓度剖面图呈明显的前缘滞后和拖尾现象，滞留量为６４．０μｇ／ｇ。把Ｓ５２５溶液的注入速度从１５ｍＬ／ｈ提高到３０ｍＬ／ｈ，Ｃ／Ｃ０值随注入孔隙体积的增大先下降而后上升，滞留量增加了４１．５μｇ／ｇ；当Ｃ／Ｃ０值上升到１后再将注入速度提高到６０ｍＬ／ｈ，浓度剖面图特征与上述基本相同，滞留量又增加了４５．０μｇ／ｇ。３个流速下ＨＰＡＭＳ５２５的总滞留量为１３７．７μｇ／ｇ，呈现出典型的水动力学滞留现象，并且ＨＰＡＭ的分子量越高，岩心渗透率越小，水动力学滞留现象就越明显，滞留量越大。因此在实际应用时，应充分考虑到水动力学滞留现象的有利和不利的影响。图１表１参４（郭海莉摘     

疏水缔合聚合物在孔隙介质上的静态吸附特征

模拟大庆油田的油藏条件,测定了缔合聚合物在高岭土、膨润土、石英砂以及油层岩心砂4种吸附剂上的等温吸附曲线。结果表明,缔合聚合物在高岭土、膨润土上的吸附量大于在石英砂、油层岩心砂上的吸附量;同时缔合聚合物在以上各种吸附剂上的吸附规律不符合Langmuir等温吸附,其曲线形状为开口向下的抛物线,即随着缔合聚合物浓度的增加,吸附量逐渐增大并达到一个最大值,之后,随着聚合物浓度的增加,吸附量逐渐降低。此外,缔合聚合物的最大吸附量出现在缔合聚合物的临界缔合浓度400—450mg／L范围。该实验结果的重要意义在于：大庆油田缔合聚合物的使用浓度为1000mg／L,远高于发生最大吸附的临界缔舍浓度,而在使用浓度条件下,缔合聚合物的吸附量非常低,因而注入的缔合聚合物溶液在油层中运移时的吸附损失量较小,从而增加了运移、驱油的有效作用距离,能够大幅度提高缔合聚合物的驱油效果。