交联聚合物微球深部调驱技术及其应用

交联聚合物微球的颗粒粒径和溶胀性能是影响调驱效果的主要因素.为提高交联聚合物微球在高含水、强非均质性油藏深部调驱中的应用效果,通过粒径实验、岩心驱替实验等对交联聚合物微球分散体系的性能进行了评价.结果表明:交联聚合物微球在60℃条件下、用孤岛回注污水溶胀10d后,粒径中值增大了34倍;交联聚合物微球分散体系的单管封堵率大于92%,双管岩心驱油实验提高采收率大于11%,交联聚合物微球分散体系完全能够满足孤岛油田高渗透油藏深部调驱的要求.在GD2-24斜516井组实施了交联聚合物微球分散体系深部调驱现场试验,注水井油压上升了2.9MPa,对应一线油井见效高峰期含水率下降了5.6%,单井平均增产原油5t/d.表明交联聚合物微球深部调驱是改善注水剖面和降低油井含水率的有效方法.     

反相悬浮聚合法制备交联聚合物微球改善聚合物驱的效果

针对海上油田非均质性较强的特点,为了强化聚合物驱在海上油田的应用,以丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）为单体,采用反相悬浮聚合法制备了交联聚合物微球,研究了该交联聚合物微球分散体系的微球形态、封堵性能,并将其与聚合物HAP复配进行驱油实验。研究结果表明：所合成的交联聚合物微球在模拟水中溶胀10 d 后尺寸在27～37 μm左右,该微球具有很好的封堵效果,向尺寸?2.5 cm×60 cm、水测渗透率1.064 μm²的填砂管中注入3 PV熟化10 d 的质量分数0.04%的交联聚合物微球后,前端压力从7.9 kPa 增至190 kPa,中后端的压力也有不同程度的上升。并联岩心驱油实验表明,注入聚合物（0.145%HAP）/交联聚合物微球（0.03%）复配体系后有20%流体转入低渗透岩心,复配体系的提高原油采收率效果比单纯的聚合物驱（0.175%HAP）高10%以上。非均质岩心驱油实验结果也表明复配体系提高采收率比单纯聚合物驱的高6%。交联聚合物微球能够较好地改善聚合物驱的效果。图11表2 参9     

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。     

交联聚合物微球分散体系的性能评价

采用反相微乳液聚合的方法合成了驱油用交联聚合物微球,研究了交联聚合物微球分散体系的溶胀性、耐温性、封堵和驱油性.扫描电镜实验结果表明,该体系具有较好的溶胀性,NaCl的质量分数越高,交联聚合物微球的溶胀倍数越小.核孔膜实验结果表明,该体系溶胀30d后,封堵能力减弱,但对核孔膜仍可形成有效封堵;溶胀温度达到90℃时,该体系通过核孔膜的时间为3.48min,表明仍具有一定的封堵能力.岩心实验结果表明,注入18倍孔隙体积的孤岛油田污水配制的质量分数为0.03%的微球分散体系,采收率可提高8.3%.该微球分散体系具有较好的封堵性能,克服了交联聚合物溶液对配制水质和油藏温度的苛刻要求,是一种具有潜力的调剖驱油剂.     

二、三类油层新型调剖剂研制

采用反相微乳液聚合制备水溶性交联聚合物调剖剂,研究了该交联聚合物调剖剂分散体系的微球形态、配伍性、封堵性和驱油性能.实验结果表明:合成的调剖剂能够溶于油田污水,不出现絮凝现象;室温水化30d后,调剖剂粒径由水化前的10 ～ 40 nm增至几微米;可对3.0 μm的纤维素酯滤膜形成有效封堵,且微孔滤膜封堵性能随水化时间增加而加强,随矿化度的增加逐渐降低;岩心实验表明,交联聚合物调剖剂能够进入低渗岩心深部,具有良好的注入性能和封堵性能,岩心驱油效果显示交联聚合物调剖剂能够较好地提高采收率,可将模拟油采收率在水驱基础上提高7.3％,在聚驱基础上提高5.3％.     

沈67块聚合物微球调驱技术可行性研究

结合沈67块油藏特征,研究了交联聚合物微球ESsc深部调驱体系封堵性能,进行聚合物微球室内岩心驱油模拟实验。实验结果显示:微球ESsc驱油时,当岩心渗透率在(500～3500)×10-3μm2范围内,微球驱对应采收率相对稳定,能满足化学驱提高采收率要求。另外,针对油藏孔隙吼道的多分布特征,在选择微球作为主调驱段塞时,应对特大孔隙采用过250目延迟体膨型颗粒调剖剂进行先期调剖。2009年在沈67块实施聚合物微球体系深部调驱先导试验,取得了较好效果。     

乳液型聚合凝胶调驱体系性能评价

为了提高海上油田的驱油效率、满足海上平台作业要求,通过测定乳液型聚合物溶液和凝胶体系的黏度随时间的变化,得到适合海上油田深部调驱的乳液型聚合物凝胶体系;通过长度为1 m的填砂模型封堵实验和均质岩心驱油实验,研究乳液型聚合物凝胶的封堵性和驱油效果。结果表明,乳液型聚合物的稳定性较好,溶液放置31 d后的黏度保留率为71.15%。由两种酚醛类交联剂和乳液型聚合物组成的聚合物凝胶成胶时间为8 d,成胶黏度为911 mPa·s,稳定性良好。水驱和聚合物驱注入速率为5 m/d时,填砂模型封堵效果相对较好,沿程封堵率均超过90%。岩心驱油实验中,渗透率5000×10~(-3)μm~2岩心的采出程度增幅比渗透率为1000×10~(-3)μm~2和3000×10~(-3)μm~2的岩心高12.46%和3.83%,聚合物凝胶体系可以进入油藏深部实现高渗条件下的深部调驱,改善水驱效果。图4表4参19     

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。     

聚合物纳米微球调驱性能室内评价及现场试验

针对河南油田油藏物性特征及传统调剖效果差的问题,在确定聚合物纳米微球膨胀倍数的基础上,结合油藏物性计算出了聚合物纳米微球的初始粒径。通过流动试验测试了聚合物纳米微球对单填砂管的封堵率及高低渗透率平行填砂管注聚合物纳米微球后的采收率,结果表明:聚合物纳米微球对单填砂管的封堵率达到80.5%,单填砂管注入聚合物纳米微球后不同区域压力波动幅度不同,表明微球在填砂管中发生了运移、封堵、弹性变形、再运移和封堵过程;聚合物纳米微球优先进入并封堵高渗透率填砂管,改变高低渗透率填砂管的非均质性,启动低渗透率填砂管内原油,高低渗透率填砂管整体采收率提高20.5%。柴9井的试验表明,注水井注入聚合物纳米微球后,注水井的注入压力升高,吸水剖面发生显著变化,与其对应的油井产油量增加。采用聚合物纳米微球深部调驱技术可以实现深部调剖,扩大注水波及体积,提高原油采收率。      

大庆油田二类油层交联聚合物微球调剖剂性能

为研究交联聚合物微球在大庆油田二类油层的适应性,利用扫描电镜和微孔滤膜实验研究了交联聚合物微球的颗粒微观形态和封堵性能,通过岩心流动和驱油实验评价了交联聚合物在天然岩心中的流动性能及驱油效果.结果表明:交联聚合物微球在水溶液中可形成较为规整的球形颗粒,且多数微球粒子尺寸小于1.0 μm;交联聚合物微球的封堵性能明显好于“中分”聚合物溶液,交联聚合物微球水化2～3d,其封堵性能最佳;无机盐使交联聚合物微球的封堵性能降低;交联聚合物微球可以进入孔道内部并封堵,能有效提高注入水的波及体积,降低非均质性,提高原油采收率.     

无机硅酸凝胶SC-1的封堵特性室内实验评价

针对渤海油田老区块增油控水的现状,提出在海上油田使用无机硅酸凝胶SC-1调剖体系。室内实验结果表明,该凝胶体系的封堵效率可以达到89%以上,其封堵稳定性与渗透率有关,在渗透率为7.95μm2时,经过23 PV水冲刷后,封堵效率仍然可以达到99.24%,但是在渗透率为0.152μm2时,经过22 PV水冲刷后,封堵效率仅为4.13%。在平面非均质并联管实验中,该体系能够高效封堵高渗水层,改善纵向矛盾,提高高、低渗层的采收率,分别为4.92%和6.45%。结合无机凝胶的污染小、成本低的特点,此凝胶体系在海上油田有很广阔的应用前景。     

聚合物驱后多元调驱体系提高采收率研究

根据聚合物驱后提高采收率的需要,筛选了多元调驱体系的凝胶颗粒类型、交联剂最优浓度和洗油剂最优浓度,分别考察了单元注入体系(50 mg/L或100 mg/L交联剂、2000 mg/L阳离子凝胶微球,注入体积1 PV),二元注入体系(100 mg/L交联剂+2000 mg/L阳离子凝胶微球,注入体积1 PV)和三元注入体系(0.4 PV×2000mg/L阳离子凝胶微球+0.3 PV×100 mg/L交联剂+0.4 PV×2000 mg/L高效洗油剂)的调剖效果。实验结果表明:二元注入体系转水驱突破压力为3 MPa左右,而且压力整体波动范围和波动幅度都明显高出单元注入体系的,这说明二元注入体系调剖效果比单元注入体系的好;在水驱采收率39.65%、聚合物驱提高采收率18.38%的基础上,三元注入体系提高采收率22.82%;水驱和聚合物驱阶段注入压力较低,凝胶微球注入后压力迅速上升,交联剂的注入保持了压力,高效洗油剂驱使压力进一步上升,转后续水驱后压力下降并稳定在2 MPa左右;与二元注入体系相比,三元注入体系的后续水驱压力明显降低,这保证了在不影响调驱效果的同时还能降低后续水驱压力,因此多元注入体系具有更好的实际应用价值。图5表3参9     

聚驱后油藏井网调整与深部调剖三维物理模拟实验

针对聚合物驱后油藏剩余油分布特点,提出了井网调整与深部调驱相结合的提高采收率方法。孤岛油田中一区Ng3注聚区为模型原型,以相似准则为理论基础,设计并制作了平面非均质三维物理模型;研制了具有自组装特性的聚合物微球,优选出由BS与AES复配而成适用于目标油藏的乳化剂体系;原始一注四采五点法井网注聚后采收率为34.1%,在进行驱替试验的同时,采用电阻率法测量了模型中含水饱和度分布;调整原始井网,对非均质油藏模型分别注入聚合物溶液和聚合物微球与乳化剂复合体系深部调驱2组实验。结果表明,2个方案均可以提高聚驱后油藏采收率,单一聚合物溶液提高6百分点,而聚合物微球与乳化剂复合体系可提高采收率16百分点。分析各驱替阶段剩余油分布情况,聚合物微球与乳化剂复合体系能够封堵高渗层,使后续驱替液转向进入两侧低渗区域。     

低渗油藏用聚合物微球/表面活性剂复合调驱体系

针对低渗油藏多发育微裂缝、非均质性严重、水窜严重,常规调驱技术难以发挥有效作用的难题,对实验室自制的聚合物微球(聚丙酰胺类微球)/表面活性剂(烷醇酰胺型表面活性剂)复合调驱体系展开研究。在复合调驱体系配伍性评价的基础上,优化了复合调驱各段塞的注入参数,评价了复合调驱体系的驱油性能。结果表明：聚合物微球与表面活性剂具有良好配伍性,最优的复合注入体系为0.4 PV聚合物微球溶液(2000 mg/L)+0.3 PV表面活性剂溶液(2000 mg/L),在水驱基础上平均提高采收率幅度达15%以上。聚合物微球/表面活性剂复合调驱技术在裂缝性低渗油藏中具较强适应性。     

纳米三元复合聚合物驱油剂驱油效果评价

以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为单体,采用蒸馏沉淀法合成了一种纳米聚合物微球,利用SEM,FTIR等方法对结构进行了表征,同时研究了聚合物微球的抗温抗盐性、渗流规律、渗流特征及驱油影响因素等.实验结果表明,合成的纳米聚合物微球具有良好的吸水膨胀性能、抗盐性和抗温性.聚合物微球分散...     

乳液聚合物/核壳微球复合调剖体系的研究与应用

渤海砂岩中低渗油藏受注水开发影响,在储层深部逐渐产生中强水窜通道。为了解决常规聚合物微球体系无法同时满足砂岩储层调剖封堵和注入性要求的难题,开发了能够在地层深部形成网状结构的乳液聚合物/核壳微球复合调剖体系。室内考察了复合体系的聚集体黏度变化、粒径变化及在多孔介质中的动态传播性能,结果表明:水解度30%的乳液聚合物溶液与核壳电荷量1∶3的核壳聚合物微球以0.0646∶1的质量比混合时,黏度提升至18 mPa·s,粒径增长至102 μm,封堵率达到86.6%。应用该体系在渤海B油田S井组进行了矿场实验,井组增油超过5 600 m3,含水最高下降7个百分点,有效期超过6个月,取得了良好的控水增油效果。     

高渗油藏聚合物溶液携带弹性微球驱室内实验

聚合物驱油技术用于复杂断块高渗油藏注水开发后期提高采收率将面临两个问题:一是聚合物沿高渗透层水淹层过早地窜流;二是在特高含水期聚合物驱的效果会降低。为此研究了在高渗油藏条件下,利用聚合物溶液携带弹性微球的新方法,来增加聚合物溶液在驱油过程中的渗流阻力,进一步扩大波及体积,提高驱油效率。实验研究了弹性微球在油藏条件下的抗温抗盐热稳定性等理化指标,弹性微球在地层温度65 ℃条件下,60 d内均保持原有现状;聚合物溶液携带微球后,与单纯聚合物溶液驱相比,弹性微球产生的阻力系数为1.5,残余阻力系数为1.2;浓度为1500 mg/L聚合物驱比水驱提高采收率13.5个百分点,浓度为1000 mg/L聚合物+500 mg/L弹性微球后,比水驱提高采收率17.3个百分点,比单纯1000 mg/L聚合物驱采收率增加4.8个百分点,比浓度为1500 mg/L纯聚合物驱采收率增加3.8个百分点。     

长庆油田低渗透油藏聚合物微球深部调驱工艺参数优化

为了提高聚合物微球深部调驱技术在长庆油田低渗透非均质性油藏的应用效果,在先导试验的基础上,在室内开展了不同粒径聚合物微球微观测试和模拟岩心流动试验,优选了低、中、高含水阶段的微球粒径,模拟优化了不同含水阶段聚合物微球深部调驱注入工艺参数及段塞组合。该技术在安塞、西峰、靖安、姬塬等油田43口井进行了现场应用,油井产量自然递减率平均降低3.0百分点以上,含水上升率平均降低2.2百分点,累计增油16 000 t以上,累计降水21 400 m3。室内试验和现场应用结果表明,聚合物微球深部调驱技术对长庆油田低渗透油藏具有较好的适应性,解决了长庆油田低渗透油藏开发中存在的油井多向性见水、含水上升快和单井产能低等问题。      

纳米微球深部调驱技术在河南油田的应用

纳米微球具有在油层孔隙中改变注水渗流方向,扩大波及体积的特点。粒径分析显示微球粒径为纳米级,水化膨胀倍数为100~150;岩心模拟驱替试验表明,纳米微球注入性能好,单砂管封堵率在80.5%以上;高低渗砂管中,纳米微球优先进入并封堵高渗管,改变双管非均质性,启动低渗管内的原油,提高整体采收率可达20%以上。河南油田开展了王32、柴9井2个井组的微球深部调驱现场试验,井组内对应油井显示增油降水效果明显,阶段增油1 551.4 t,降水12 535.6 m3。纳米微球深部调驱技术为非均质油藏提高采收率提供了技术保障。