交联聚合物溶液成胶动态特征及其机理

渤海油藏长期注水开发已形成优势通道。根据油藏调剖的实际需求,采用物理模拟方法,开展了交联聚合物溶液成胶动态特征及其作用机理研究。结果表明:交联剂与聚合物间化学反应主要为两种,一是聚合物同一分子链上不同支链间("分子内")交联反应,形成"局部性"网状分子聚集体,宏观上黏度基本保持不变,二是聚合物不同分子链间("分子间")交联反应,形成"区域性"网状分子聚集体,宏观上黏度和黏弹性大幅度增加;在交联聚合物溶液中,发生"分子内"交联反应所需时间要远少于"分子间"交联反应,这一特征在酚醛树脂类交联聚合物溶液内表现尤为明显;在目标油藏条件下,有机铬类交联剂与聚合物间形成"区域性"网状聚集体时间低于0.5 h,酚醛树脂类则为72 h左右。     

稠油乳化驱油机理及室内效果评价

渤海L油田属于稠油油藏,存在水驱开发程度较低的问题。为了改善油水差异的问题,开展了稠油乳化剂与储层岩石润湿能力、原油之间乳化能力、界面张力和降黏效果实验及机理研究。结果表明,稠油乳化剂一方面可以使亲油岩石转变为亲水岩石,另一方面降低亲水岩石的亲水性,有利于将原油与岩石分离,达到提高洗油效率的目的。当"油:水"低于"4:6"时,稠油乳化剂溶液与原油可形成W/O/W型乳状液,大幅度降低稠油黏度,达到改善稠油储层内流动性和扩大宏观波及体积的目的。稠油乳化剂与原油在多孔介质内接触并发生乳化作用,乳状液通过吼道时存在"贾敏效应",致使局部渗流阻力增加和微观波及效果提高。     

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。     

淀粉接枝共聚物在多孔介质内成胶效果实验——以渤海油田SZ36-1油藏条件为例

淀粉接枝共聚物凝胶由于其成胶强度大、成本低、成胶时间可控等优点已经在我国部分油田应用。然而现今针对淀粉接枝共聚物凝胶的研究多集中在合成方法、性能表征和常规方法的成胶强度研究上,结合现场实际情况,尤其是海上油田现场实际情况的成胶效果研究较少。以渤海油田SZ36-1油藏条件为例,研究了淀粉接枝共聚物凝胶在接近油藏实际条件的多孔介质中的成胶效果。结果表明,在玻璃容器内具有良好耐稀释性、抗剪切性、耐油性、耐黏土性和时间稳定性的淀粉接枝共聚物体系,在岩心孔隙内却难以发生交联反应。由此可见,化学反应空间环境对淀粉接枝共聚物成胶效果存在较大影响,空间尺寸越大,成胶效果越好。为增加淀粉接枝共聚物各组成在孔隙内发生碰撞概率即提高成胶效果,需要适当提高常规优化配方中各组分浓度。     

“凝胶/微球”调剖调驱注入参数及组合方式优化

为解决目前渤海油田调剖/调驱组合技术面临的难题,助力渤海油田多轮次调剖/调驱效果提升,以渤中34-2/4储层为模拟对象,在层内非均质岩心上开展了“酚醛凝胶/聚合物微球”调剖调驱注入参数及组合方式优化研究。结果表明,组成为“聚合物（3 g/L）+酚醛树脂类交联剂（3 g/L）+固化剂间苯二酚（3 g/L）”的酚醛凝胶具有较高的成胶强度,可对高渗层产生良好封堵作用,浓度为3 g/L的“超分子型”聚合物微球具有较好的水化膨胀作用,可实现宏观和微观液流转向效果。二者相互促进,最终实现良好的增油降水效果。随岩心非均质性增加,水驱采收率减小,酚醛凝胶/聚合物微球的调剖、调驱采收率增幅呈现“先增后降”趋势。从技术经济角度考虑,调剖、调驱合理注入时机为含水率80%～90%,调剖剂合理段塞尺寸为0.10～0.20 PV,调驱剂合理段塞尺寸为0.20～0.30 PV;与大段塞、整体注入方式相比较,小段塞、多轮次交替注入方式可以减小微球注入端滞留作用和减缓剖面反转速率,进而提高液流转向效果。     

“ β - 环糊精/疏水缔合聚合物” 体系性能及其渗流特性#br# — — —以大庆油田南三区储集层条件为例

疏水缔合聚合物具有优良的增黏性和抗盐性, 但其“ 网状” 分子聚集体与储集层孔喉间适应性成为石油科技人员关注的问题。针对矿场实际需求, 以油藏工程、 物理化学和高分子材料学等为理论指导, 以化学分析、 仪器检测和物理模拟等为技术手段, 以大庆南三区储集层地质和流体为研究对象, 开展了改善疏水缔合聚合物储集层适应性方法和效果实验研究。结果表明, 随β - 环糊精质量分数增加, 疏水缔合聚合物溶液黏度呈现先快速降低后趋于平稳趋势。当β - 环糊精质量分数为0. 0 7%时, 疏水基团间缔合作用受到完全抑制, 此时的黏度值为聚合物溶液本体黏度。β - 环糊精可以减小疏水缔合聚合物分子聚集体尺寸, 扩大聚合物分子线团储集层波及范围, 进而改善疏水缔合聚合物油藏适应性。     

无机凝胶在高盐油藏的调驱效果及工艺参数优化 ——以吐哈雁木西油田为例

吐哈雁木西油田为高盐中低渗透油藏,目前已经进入特高含水率开发阶段。为满足该油田提高采收率技术需求,本文以雁木西油田储层地质特征和流体性质为模拟对象,开展了高盐油藏无机凝胶调驱效果及工艺参数优化实验研究。研究结果表明,在矿化度为151453 mg/L、岩心渗透率为800×10~(-3)/200×10~(-3)/50×10~(-3)μm~2条件下,当主剂(0.03 mol/L的硅酸钠溶液)段塞尺寸为0.06数0.08 PV和注入轮次为5数6时,岩心中低渗透层的动用程度较高,含水率下降约10%,采收率增幅在10%以上。在主剂用量相同条件下,与各轮次药剂采用"等浓度"注入方式相比,采用"递增"注入方式深部液流转向效果较好,采收率增幅增大1.53%。与无机凝胶或Cr~(3+)聚合物凝胶相比较,"无机凝胶+表面活性剂"或"Cr~(3+)聚合物凝胶+表面活性剂"调驱波及区域洗油效率较高,最终采收率增幅增加4%左右,但"产出/投入"比值较小。与无机凝胶相比较,Cr~(3+)聚合物凝胶调驱采收率增幅较大,但由于聚合物溶液配制和注入工艺比较复杂,技术经济效果较差。图14表6参16     

堵/调/驱组合方式和井网类型对调剖调驱效果的影响*

渤海LD5-2油田储层具有厚度大、平均渗透率高、非均质性强、注采井距大、单井注采强度高和原油黏度高等特点,长期注水开发进一步加剧了储层非均质性,水驱开发无效循环现象日趋严重。为了提高油田开发效果,开展了堵/调/驱组合方式和井网类型对调剖调驱效果影响的研究。结果表明,由部分水解聚丙烯酰胺溶液与有机铬交联剂组成的调剖剂静置12 h后,最大黏度高于10~5mPa·s,30 d时仍能保持较高强度。调驱剂聚合物微球初始粒径8.7数9.2μm,膨胀倍数3.7数4.1。驱油剂表面活性剂溶液与原油间的界面张力可达10~(-2)mN/m,当乳状液含水率大于40%时的稠油乳化降黏率超过80%。相比调剖剂+调驱剂+驱油剂组合,调剖剂+调驱剂组合因缺少表面活性剂的乳化降黏和洗油作用,采收率增幅减小8.9%。调驱剂+驱油剂组合的宏观液流转向效果较差,表面活性剂乳化降黏作用未能充分发挥,采收率增幅仅为10.8%。4种井网类型的调剖调驱效果从强到弱依次为:1水平井(注)+1水平井(采)、1水平井+2垂直井、1垂直井+1水平井、1垂直井+2垂直井。当储层平均渗透率较高和非均质性较强时,大孔道或特高渗透条带治理措施可以确保后续微球发挥微观液流转向、表面活性剂发挥乳化降黏和洗油作用。图12表4参17     

三相纳米泡沫起泡性能影响因素与封堵调剖效果

针对渤海油田开发现状和技术需求,为解决在泡沫调剖过程中泡沫稳定性差的问题,评价筛选出可大幅增强泡沫稳定性的SiO_2纳米颗粒并分析其稳泡机理,研究了起泡剂阴离子型表面活性剂PO-FASD和SiO_2纳米颗粒加量、气体类型、环境压力对三相纳米泡沫体系起泡性能的影响,考察了三相纳米泡沫体系的封堵效果和液流转向能力。结果表明,SiO_2纳米颗粒自身聚集性越好、粒径越小,对表面活性剂降低界面张力性能影响越小。相较于在二氧化碳和空气环境下,在氮气环境中泡沫的起泡性与稳定性最优。在PO-FASD加量0.5%、纳米颗粒(比表面积350数410 m~2/g)加量0.3%和氮气条件下,三相纳米泡沫性能最佳。随环境压力升高,泡沫稳定性增强。三相纳米泡沫封堵性和调剖性良好,对均质岩心的封堵率为99.3%;在非均质岩心中,可有效封堵高渗透层,低渗透层采收率增幅44.17%,整体采收率增幅达16.06%,调剖堵水效果较好。图8表5参30     

渤海稠油油藏“调剖+乳化降黏”技术研究及矿场试验效果

渤海地区稠油资源量巨大,但受原油黏度高和储层非均质性严重等不利因素的影响,水驱开发效果较差。为使稠油乳化降黏技术在渤海稠油开发中发挥作用,以LD5-2油田储层和流体为实验对象,开展了稠油油藏"调剖+乳化降黏"技术研究及矿场试验效果分析。参考前期室内物理实验模拟结果,获取数值模拟关键输入参数,包括稠油降黏剂浓度、段塞尺寸和调剖剂段塞尺寸,通过正交试验方案模拟得到注入参数对稠油降黏剂增油降水效果影响的顺序,优化矿场试验方案。结果表明,注入参数对稠油降黏剂增油降水效果影响的主次顺序为:稠油降黏剂段塞尺寸调剖剂段塞尺寸稠油降黏剂药剂浓度。综合物理模拟和数值模拟结果,B15井组"调剖+乳化降黏"措施中,最佳降黏剂(非离子表面活性剂)加量和段塞尺寸为:1600 mg/L和0.08 PV,调剖剂药剂组成为:cp=4000 mg/L、聚∶Cr3+=180∶1,段塞尺寸0.03 PV。按该参数组合施工,预计累计产油量62.89×10~4m~3,累计增油量5.61×104m3,采收率增幅3.06%。矿场试验取得明显增油降水效果,截至2017年8月27日,净增油6906.4 m~3。图5表6参17