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。     

非均质条件下孔喉尺度弹性微球深部调驱研究

针对孔喉尺度弹性微球调驱技术设计原理的特殊性,引入粒径匹配系数,通过非均质平行填砂管岩心实验,研究了不同粒径匹配关系下弹性微球的封堵性能以及渗透率级差对剖面改善能力的影响,并在此基础上,开展了弹性微球调驱现场试验。室内实验结果表明,在较佳的粒径匹配系数范围内,岩心的残余阻力系数和封堵率最大,封堵效果最好;弹性微球可选择性优先封堵高渗透层,使高、低渗透管的分流率均趋于50%,对渗透率具有明显的选择性;渗透率级差对弹性微球调驱性能具有重要的影响,在较佳的粒径匹配系数范围和较低的渗透率级差条件下,弹性微球的剖面改善能力较好。现场试验结果表明,在粒径匹配系数为1.52和渗透率级差为3.1的条件下,弹性微球可对吸水剖面进行有效控制,调剖目的层67小层和65小层的剖面改善能力高达98%;运用粒径匹配系数和渗透率级差指导弹性微球深部调驱现场试验具有科学性。     

孔喉尺度弹性调驱微球与储层匹配关系理论研究

储层的非均质性和高含水后期的孔隙结构变化是导致注水低效、无效循环的根本原因。通过分析油藏渗流规律,利用注采井组之间的调配见效时间定量描述了高含水开发后期强吸水层段的孔隙结构变化特征。根据储层喉道直径的分布特点,运用威布尔分布函数建立了与油藏初始状态匹配的微球直径计算模型,分别从开发后期水驱冲刷作用引起的孔喉结构变化和储层非均质性两个方面对微球直径计算模型进行了修正,得到了储层条件下弹性微球的直径范围;考虑微球吸水膨胀特性,最终得到了与高含水后期储层条件匹配的合成弹性微球的直径范围。建立的调驱弹性微球直径与储层物性参数、油水井日常生产参数及微球膨胀倍数间的匹配关系,为调驱设计时确定弹性微球直径提供了理论依据。      

孔喉尺度弹性微球运移封堵特性研究

为了进一步明确孔喉尺度弹性微球调剖剂的深部液流转向机理,通过进行理论分析,并开展微球在水驱后、聚合物驱后岩心中的运移封堵实验及多测点运移封堵实验,研究了微球在多孔介质中的运移封堵特性．研究表明：微球分子三维网络结构中高分子链的柔性及物理交联点和自由水的可动性是其具有良好的弹性变形能力和运移封堵能力的基础：微球在水驱后、聚合物驱后岩心中的运移均表现出“波动式压力变化”的特征．不同的是在聚合物驱后岩心中压力波动幅度较小,压力的波动变化说明微球在多孔介质中不断运移、封堵、弹性变形、再运移、再封堵,直至岩心深部：微球在多测点岩心中可以运移至末端测点,并可以在运移的全程进行有效封堵。微球良好的运移封堵性能是其实现深部液流转向作用、扩大波及体积并提高油藏采收率的基础：微球对水驱、聚合物驱后油藏的良好适应性,将在各种油藏进行深部调剖提高采收率的进程中发挥更大的作用。     

孔喉尺度阳离子聚合物弹性微球的合成及性能

目前的三次采油技术中,化学驱技术占有最重要的位置,化学驱中又以聚合物驱技术最为成熟有效,但是也存在着很多问题.聚合物注入油层后,在高温条件下会发生热降解和进一步水解,破坏聚合物的稳定性,降低了聚合物的驱油效果.同时地层水和注入水矿化度低有利聚合物增黏.因为水的矿化度高,可导致聚合物的黏度降低,增加聚合物的注入量,从而增加成本,不利于聚合物驱油的应用.因此需在抗温、抗盐研究方面加大力度,筛选出适合的添加剂,使驱油剂不仅有较强的增黏性,同时也有较好的稳定性.为此,实验用微材料合成方法,设计合成了孔喉尺度阳离子聚合物弹性微球.显微图像表明合成微球有好的圆球度,堆积密度较大,可方便的在线注入油层.微球具有良好的耐温性、耐矿化度特性和弹性变形性,能在水中膨胀5～10倍;合成阳离子微球能利用地层中残留阴离子聚合物通过静电引力形成交联絮团,增大残余阻力系数;阳离子微球与阴离子聚合物溶液交联体系的阻力系数比纯聚合物溶液大1.5倍以上,残余阻力系数可达水驱时的10倍,可延缓聚驱含水下降漏斗的回返速度,提高聚合物驱油效果.     

孔喉尺度聚合物弹性微球膨胀性能研究

孔喉尺度聚合物弹性微球具有在油藏岩石孔隙中运移、封堵、弹性变形、再运移、再封堵,及全程改变注入水渗流方向的特点.采用实验的方法分析了不同矿化度和温度下微球的吸水膨胀规律,提出了微球膨胀动力学方程,并绘制了微球膨胀倍数理论图版.微球膨胀机理为氢键形成、水解和渗透压差引起的扩散.微球的膨胀倍数随矿化度增大而减小,随温度的升高而增大,膨胀最终在溶剂化和次价键缔和的双重作用下达到平衡,且高温下矿化度对膨胀倍数的影响更显著,低矿化度下温度对膨胀倍数的影响更显著.利用微球膨胀动力学方程可以定量描述微球膨胀规律,而膨胀倍数理论图版有助于方便、快捷地确定不同温度和矿化度下微球的膨胀倍数,对设计与特定油藏岩石孔喉相匹配的微球体系具有重要意义.     

聚合物弹性微球乳液调驱实验研究

针对大多数油田存在非均质性严重、调剖效果不理想的状况，中科院理化所研制了一种暂命名为“聚合物弹性微球乳液”的新型调剖驱油剂。对这种新型用剂进行了3种岩心实验模拟研究:人造短岩心实验表明，在多孔介质中这种新型乳液具有良好的封堵性能和稳定性；人造长岩心实验表明，该调驱剂在多孔介质中呈现出良好的黏弹性和拉伸性，能够起到深部调剖作用；三管并联短岩心非均质实验表明，这种新型乳液不仅能显著地降低高渗通道的分流量，具有良好的调剖效果，还具有较好的驱油效率。对新型乳液不同浓度对驱油效率的影响也进行了研究，表明聚合物弹性微球乳液是一种具有潜力的调剖驱油剂。     

新型孔喉尺度无机-有机聚合物复合微球调剖驱油剂研制

以SiO2纳米颗粒为无机组分,以丙烯酰胺、丙烯酸和交联剂为有机组分,采用分散聚合方法制得了一种新型孔喉尺度的无机—有机聚合物复合微球调剖驱油材料.利用红外光谱仪、扫描电镜和激光粒度分析仪对微球结构进行了研究,同时实验研究了复合微球在不同条件下的膨胀性能.研究表明:SiO2和有机聚合物形成了稳定的复合微球结构,微球粒径均匀,为亚微米级到微米级;在高温、高矿化度的条件下,复合微球具有良好的膨胀性和稳定性,其粒径可膨胀8倍以上,是一种具有应用潜力的调剖驱油材料.     

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。     

弹性微球深部液流转向技术研究

按孔喉直径尺度设计合成的微米级系列弹性微球,既可保护低渗油层,又可实现高渗油层深部液流转向。室内实验表明,按不同渗透率油层深部液流转向要求,设计合成的系列聚合物弹性微球,其圆球度好,耐温性和耐矿化度能力强,在水中有良好的分散性,可用比例泵在线注入油层。微球在岩心中的阻力系数和残余阻力系数可分别达水驱的20倍和13倍左右...     

海水基弹性微球深部调驱工艺在埕岛油田的应用

埕岛油田主力含油层系馆陶组发育高孔、高渗透砂岩油藏,因高速开发,导致油井含水上升速度快。采用海水配制弹性微球,其初始粒径按照1/7~1/3倍孔喉直径的架桥准则进行选择,确定了微米级海水基弹性微球,并对海水基弹性微球的粒径与孔喉的匹配关系、粘度和双管驱替效果等进行了实验。结果表明,海水基弹性微球膨胀10~15 d后粒径达到1.4~1.5倍孔喉直径时,可产生有效封堵;其初始粘度约为1 mPa·s,易于进入油层深部。在埕北25A试验区,采用计量泵向高压注水管线中注入0.01倍孔隙体积的海水基弹性微球后,水井注入压力上升了1~2 MPa,充满度提高了0.22~0.57,对应11口油井有9口井见效,平均含水率下降了7.6%,恢复水驱4 a后仍有效,表明海水基弹性微球深部调驱工艺对海上油田稳油控水具有长效性。     

磁性聚合物复合微球调剖堵水剂研究

介绍了结构稳定、纳/微米级的磁性聚合物复合微球,可用作深度调剖驱油剂和堵水剂。表征分析了微球内磁性二氧化硅无机内核和聚丙烯酰胺-丙烯酸聚合物外壳的复合结构。室内评价试验表明,该聚合物复合微球具有很好的水溶胀性、耐温耐盐性,并具有一定的封堵能力,适于注水井深部调剖;同时,该聚合物复合微球具有超顺磁性,作为选择性调剖堵水剂,不仅在其突破油层随采出液携出时可实现磁性分离,而且适于在生产油井内进行磁性堵水,是一种具有潜质的新型调剖堵水剂。     

耐温抗剪切微球调剖剂的制备及评价

聚合微球深部调剖是一种改善油藏非均质性的有效方法,而常规聚丙烯酰胺微球耐温性、耐剪切性差,限制了微球适用范围。针对这一问题,文中以苯乙烯、二乙烯苯、丙烯酰胺为单体,失水山梨醇单油酸酯(Span80)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)为乳化剂,采用调整表面活性剂加量控制微球粒径大小,通过乳液法制备了微米与亚微米2种不同粒径级别的微球。结果表明:微米尺寸微球表面富含丙烯酰胺链段,而亚微米尺寸微球具有核壳非均质结构,并且微球的壳以交联的丙烯酰胺链段为主;热重分析显示这两种微球具有良好的耐温性能,耐温可达300℃以上,耐温性能明显优于传统聚丙烯酰胺微球;研究剪切速率与剪切时间对微球粒径的影响可知这两种微球具有显著抗剪切能力。     

大粒径调剖颗粒封堵机理及深部运移性能评价

大粒径弹性调剖颗粒不同于常规调剖剂,通过合理运用可以有效改善地层深部的非均质性,然而目前受实验装置的限制,大粒径颗粒的室内注入实验研究十分有限。针对这一问题制作了裂缝模型及颗粒顶替装置,并设计了基于现场应用的一种粒径为1~5 mm的弹性调剖颗粒的封堵及深部运移性能评价实验。通过连接在顶替装置上的压力传感器记录压力数据,绘制了注入压力-时间曲线,总结了相关的数据分析方法;在数据处理方面提出颗粒变形通过压力这一参数用来评价颗粒的深部运移能力及其对目标裂缝的封堵能力,并通过改变颗粒体系中颗粒的含量来研究颗粒用量对于封堵和运移效果的影响。实验结果表明,调剖颗粒体系中颗粒的含量越高,封堵及深部运移作用的效果越好;1 mm粒径颗粒深部运移能力较强,3 mm粒径颗粒封堵能力较强,均适用于深部调剖,而5 mm粒径颗粒刚性封堵能力太强,不适用于深部调剖;在实际应用中应结合实施措施区块的地质条件以及措施实施目的进行颗粒选择。该项实验的设计及相应分析方法简单、有效,所需装置也较易获取,可为同类大粒径调剖颗粒性能研究的室内实验提供借鉴。     

基于毛细管模型的纳米聚合物微球深部调驱机理

常规粒径匹配理论认为,聚合物微球能否进入地层孔隙并向深部运移,取决于粒径和地层孔喉直径的匹配关系,但无法充分解释纳米聚合物微球粒径越小、调驱效果越好的现象。文中根据微观实验明确了纳米聚合物微球在地层中的主要作用形式,建立了纳米聚合物微球沉积调控关键渗流参数数学模型,同时建立了2种基于毛细管模型的聚合物微球调驱数学模型,并通过算例对模型验证。研究结果表明:纳米聚合物微球在孔隙中的作用形式主要为沉积,通过沉积使得液流部分转向,进而达到扩大波及体积的目的;纳米聚合物微球调控储层渗透率的作用机理,是沉积后改变了孔隙的比表面积;算例表明,纳米聚合物微球通过沉积调驱的效果优于常规微球的封堵作用,也与数学模型及现场使用结果相符。该研究揭示了纳米聚合物微球深部调驱机理,为现场使用提供了理论依据。     

可动微凝胶调驱体系室内评价

为了认识可动微凝胶这一新型调驱体系的物理化学性质,指导矿场调驱实施工作,采用激光纳米粒度测量仪、布氏黏度计及人造岩心,对可动微凝胶这一新型调驱体系进行了室内实验评价,研究了可动微凝胶的表观形态、粒径大小、黏度及封堵性能.结果表明,纳米级可动微凝胶其初始粒径为几十纳米,水化10d后粒径溶胀为几百纳米,粒径随溶胀时间增加而...     

大庆油田聚合物驱深度调剖技术综述

研究了大庆油田非均质油层聚驱开发中存在的主要问题,提出了利用深度调剖技术解决这些问题的方法。通过综合分析大庆油田深度调剖室内实验、数值模拟和矿场试验研究结果,合理地划分了深度调剖剂的类型,总结给出了不同类型调剖剂的性能特点和适应的油层条件。     

大庆油区三元复合驱耐碱性调剖剂的研制与段塞组合优化

针对大庆油区三元复合驱区块中后期含水上升快,不同渗透率油层动用差异大,注入液无效循环的问题,开展了三元复合驱耐碱性调剖剂的研制。通过对交联剂种类及质量分数、聚合物质量浓度及相对分子质量和聚合物溶液熟化时间等的筛选,并结合正交试验,研制出了适用于三元复合驱深部调剖的调剖剂配方,该配方由相对分子质量为2 500×104且质量浓度为2 000 mg/L的聚合物、质量分数为0.15%的离子型交联剂YH-1、质量分数分别为0.1%和0.08%的有机交联剂THM-1和THM-2以及质量分数为0.2%的稳定剂、质量分数为0.1%的除氧剂组成,形成的调剖剂成胶时间为102 h,成胶粘度为3 510 m Pa·s,稳定时间大于60 d,抗盐性好,对三元复合体系界面张力影响不大。该调剖剂应用于三元复合驱调剖时,能够更好地发挥注入液驱替中、低渗透层的作用,比不应用调剖剂的三元复合驱提高采收率4%左右。数值模拟结果表明,在注入调剖剂前,加入0.01倍孔隙体积的前置聚合物段塞,能够使调剖剂保持更好的成胶性能,效果更好。