微球/聚合物复配体系性能评价及机理分析

为探究聚合物和微球之间相互作用规律,利用扫描电镜对微球和“微球+聚合物”复配体系进行了微观结构观测,利用布氏黏度计对微球溶液、聚合物溶液和“微球+聚合物”复配体系增黏性能进行了评价。在此基础上,对比了聚合物溶液与“聚合物、微球段塞注入”方式的封堵性能。实验结果表明:15天后的“微球+聚合物”复配体系具有致密线网状微观结构。在微球质量分数不变时,“微球+聚合物”复配体系黏度增幅随聚合物质量分数增加而增加;在2000×10^(-3)μm^(2)、3000×10^(-3)μm^(2)和5000×10^(-3)μm^(2),渗透率条件下,与单独注入聚合物相比,“微球+聚合物”复配体系段塞注入方式阻力系数更低,可有效控制注入压力;“微球+聚合物”复配体系在具备良好注入性能的同时,封堵率与单独注入聚合物方式接近,分别为98.82%、98.40%和72.50%。

缓交联高强度封堵剂研究进展

综述了目前油田主要应用的封堵剂的发展情况,介绍了含水率较高的油田实施窜流封堵技术,分析了不同类型的深部封堵剂优劣特性及适用情况,总结和展望了未来缓慢交联的封堵剂技术的发展趋势。

微气泡增效二元复合驱提高普通稠油采收率实验

针对普通稠油化学驱提高采收率技术现状,研究了一种化学驱油新体系。通过高效二元复合驱配方的筛选,微气泡的分散,构建了微气泡增效二元复合驱体系,分别从驱替普通稠油效果和有关机理方面展开了研究。结果表明,溶气法构建微气泡增效体系简单实用,形成的微气泡(平均直径26.7μm)能较均匀地分散于常规高效二元体系中,具有注入性好,提高阻力系数能力强,残余阻力系数高等特点。除存在一般二元复合驱的采收率机理外,微气泡产生的贾敏效应叠加以及微气泡对稠油的协同乳化携带作用,能显著增加体系的波及能力和洗油效率。在模型非均质条件下,微气泡增效二元复合驱提高普通稠油采收率的效果明显高于常规高效二元复合驱,可以再增加12个百分点。本文研究为普通稠油化学驱提供了较好的技术思路。

耐高温水基微球调驱剂性能评价

评价了一种耐高温水基微球调驱剂性能。实验结果表明:不同浓度耐温水基微球调驱剂注入不同渗透率岩心的阻力系数均小于等于5,注入性好;浓度为4 000 mg/L的耐温水基微球调驱剂在岩心中的有效封堵渗透率范围最大,封堵率最高超过90%;该水基微球调驱剂在150℃下有效封堵时间45 d左右,耐温性良好;该耐温水基微球调驱剂可提高渤海油田非均质储层原油采收率15.41%~17.92%。

缓交联高强度凝胶的制备和性能研究

为平衡注入性与封堵性间的矛盾,需选择初始黏度低、成胶时间长、成胶后强度高的凝胶堵剂,鉴于铬冻胶成胶时间调控难度大、酚醛交联剂毒性大等问题,采用聚乙烯亚胺为交联剂、聚酰胺-胺为主剂、硫脲为除氧剂、硅溶胶为增强剂制备凝胶。实验结果表明,该凝胶可在70℃、总矿化度为26205 mg/L的储层条件下使用,成胶时间为4 d,凝胶强度可达到H级,封堵率可达90%以上,对实现深度堵水有一定的指导意义。

低伤害固砂用乳液树脂的制备与评价

采用固化剂乳化法,以缩水甘油醚环氧树脂和香兰素/六亚甲基-1,6-二胺/丙烯酰胺三元聚合物固化剂为主体,加入一定量的偶联剂KH-550和控制剂氢氧化钠,制备了一种低伤害固砂用树脂体系。考察了树脂、固化剂、偶联剂、控制剂用量对该体系固砂效果的影响。结果表明,优选配方组成为m(树脂)∶m(固化剂)∶m(偶联剂)∶m(控制剂)∶m(水)=10∶12.5∶1∶2.5∶74。该体系在室温25℃条件下,静置24 h未固化且黏度保持在6 mPa·s;在80℃恒温水浴下固化72 h,固结体的抗压强度可达到5.8 MPa,渗透率保留率可达85%以上。

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。

疏水缔合聚合物储层动态滞留规律及其影响因素——以渤海A油田油藏条件为例

以A油田储层特征和流体性质为研究对象,开展了疏水缔合聚合物驱油体系在储层中动态滞留规律及其影响因素研究。结果表明,疏水缔合聚合物动态滞留量与聚合物注入量、注入速度以及聚合物分子间缔合程度密切相关。随着注入速度的增加,聚合物分子取向能力增强,得以进入空间尺寸更小的岩心孔隙,疏水缔合聚合物动态滞留量增加,但受配伍性的影响,聚合物分子因捕集作用产生的滞留量占总滞留量的比例随之增加。随着疏水缔合聚合物分子间缔合作用减弱,聚合物分子聚集体尺寸与岩心孔喉尺寸间的配伍性变好,聚合物分子发生"多分子层"吸附概率也随之降低,二者综合作用造成动态滞留量降低。

聚合物弱凝胶在高盐中低渗条件下的渗流特性及影响因素

为提高长庆高盐油藏采收率,以长庆油田油藏地质特征和流体性质为模拟对象,研究了聚合物弱凝胶的渗流特性及影响因素,分析了作用机理。结果表明,影响聚合物弱凝胶渗流特性的因素较多。随聚合物浓度、相对分子质量、注入水矿化度和Cr^(3+)浓度增加,聚合物弱凝胶的阻力系数(Fr)和残余阻力系数(F(rr))增大,驱替过程中注入压力增加;随岩心渗透率减小,Fr和F(rr)增加,注入压力增加。不同类型聚合物交联生成的弱凝胶对岩心的封堵效果不同。与相同浓度的聚合物溶液相比,尽管聚合物弱凝胶视黏度略为减小,但其Fr和F(rr)较大,且F(rr)大于Fr,液流转向能力良好。水稀释引起弱凝胶分子链舒展和吸水水化膨胀是造成弱凝胶分子聚集体尺寸增大、岩心孔隙内滞留和封堵作用增强的主要原因。图6表9参25。

三相复合泡沫体系起泡性能和封堵效果评价

利用Waring Blender方法测定三相复合泡沫体系的发泡性能,优化了泡沫体系中起泡剂和稳泡剂用量,并对泡沫体系耐温性能及三相复合泡沫体系封堵性能进行评价。实验结果表明,阴离子型表面活性剂(PO-FASD)的起泡效果较好,选取PO-FASD用量(w)为0.4%～0.5%、稳泡剂SiO_2纳米颗粒用量为0.3%(w)时三相复合泡沫体系具有较好的封堵效果,随温度的增加,三相复合泡沫体系的析液半衰期和泡沫半衰期降低;在岩心渗透率KW=3 000×10^(-3)μm^2条件下,泡沫体系封堵率超过95%。

中低渗高盐油藏聚合物弱凝胶渗流特性及机理分析

聚合物弱凝胶具有耐盐性好、油藏适应性强和深部液流转向效果明显等优点,可用于中低渗高盐油藏,油田应用增油降水效果明显。通过室内模拟实验进行了聚合物溶液与聚合物弱凝胶渗流特性对比,结合稀释后分子聚集体尺寸变化规律分析了弱凝胶与聚合物溶液渗流特性差异及作用机制。结果表明:稀释作用对聚合物溶液和弱凝胶中分子聚集体尺寸影响存在不同变化趋势。对于聚合物溶液,随聚合物质量浓度降低,分子聚集体尺寸减小;与聚合物溶液相反,随聚合物质量浓度降低,弱凝胶中分子聚集体尺寸逐渐增加。在渗流特性实验中,聚合物弱凝胶阻力系数7.22,残余阻力系数18.89,二者绝对值较大且残余阻力系数大于阻力系数,表现出独特渗流特性;在后续水驱阶段,聚合物溶液压力呈现下降趋势,而聚合物弱凝胶压力却继续呈现上升趋势。

胍胶自增稠支撑剂性能及其储层伤害性评价

为大幅减少现有压裂液工艺配制和运输费用,实现在线配制携砂液,本文采用将胍胶细粉黏附在支撑剂颗粒外表面的方法制作了新型自增稠支撑剂,并以高温高矿化度油藏环境为实验条件,开展了该自增稠支撑剂性能评价及储层伤害性实验。研究表明,在温度高于80℃的情况下,与SZ36-1油田注入水、长庆油田注入水、大庆油田污水和大庆油田清水相比,由矿化度最高的大港油田注入水配制的胍胶增稠剂溶液增黏性最好,视黏度最高,储能模量最大,携砂能力最强。当砂比大于30%后,用大港油田注入水配制自增稠支撑剂悬浮时间小于20s,沉降时间大于4h。当自增稠支撑剂破胶剂加量为0.03%数5.0%时,破胶时间为14数2.5h。恒速实验中,随着岩心渗透率增大,滤失量逐渐升高,伤害率逐渐降低。恒压实验中,随着滤失压差的增大,滤失量逐渐增加,伤害率逐渐增加。该胍胶自增稠支撑剂可满足高温油藏压裂施工需求,具有广阔的应用前景。

本源无机凝胶油藏适应性评价及作用机理分析

开发了一种适用于高温高盐油藏深部液流转向的调剖剂——无机凝胶,测试了它的宏观及微观形态、耐温性和黏弹性,评价了它在岩心中传输运移能力及封堵效果。实验结果表明,无机凝胶的密度与水接近,耐温性、悬浮性和注入性良好;无机凝胶具有一定黏弹性,在储层多孔介质内不易发生剪切破坏,易于实现远距离放置及深部液流转向;无机凝胶热稳定性良好,可以在高温环境中保持性能长期稳定,尤其适用于高温高盐油藏。在渗透率为488×10^-3μm^2时,无机凝胶在岩心前部区域封堵率为89.89%,中部为64.96%,后部为17.91%。

基于底水仿真模型油藏化学驱后CO_(2)吞吐增油效果——以大港油田底水油藏为例

大港底水油藏储层具有高孔隙度、高渗透率和高原油黏度的特点,强注强采造成底水快速推进和突破,现有的水平井水平段完井方式给堵水作业带来极大困难,亟待采取大幅度提高采收率措施。通过基于底水仿真模型聚驱后CO_(2)驱和CO_(2)吞吐的物理模拟方法,对底水油藏增油效果进行研究。结果表明:底水油藏化学驱后CO_(2)吞吐可以进一步提高采收率,3轮次吞吐后采收率增幅为5%,其中前2轮增油效果较好;与化学驱后CO_(2)吞吐相比较,水驱后直接CO_(2)吞吐采收率增幅较大,3轮次吞吐采收率增幅超过20%;CO_(2)注入底水油藏和闷井后部分CO_(2)会溶解于油和水中,发挥增能、降黏和助喷等作用,有助于提高原油采收率;过低避水高度会引起底水锥进和油井水淹,导致驱油剂从水井进入底水层,进而降低底水油藏开发效果;水驱后剩余油纵向上主要分布在远离注入端的低渗透层,平面上主要分布在远离注采井主流线两翼部位。研究成果为化学驱后剩余油的进一步挖潜提供了科学依据。

变密度自增稠支撑剂制备及其性能评价

为满足矿场压裂施工技术需求,本文采用将聚合物细粉黏附在支撑剂颗粒外表面的方法,制作了变密度自增稠支撑剂,并对其进行性能评价。结果表明,在支撑剂粒径一定条件下,当黏附比(聚合物:支撑剂)为6.6%时,支撑剂视密度变化率接近30%。当砂比≥20%后,大庆油田清水、长庆油田注入水、大港油田注入水配制变密度自增稠支撑剂的沉降时间均大于240min。采用大庆油田清水复配"变密度自增稠支撑剂+普通陶粒支撑剂"压裂液,当"变密度自增稠支撑剂:支撑剂"大于4∶1后,可在240min内不发生沉降。温度对抗盐聚合物溶液的流变性和粘弹性影响均较小。在振荡频率一定的条件下,随着配制水矿化度增大,抗盐聚合物溶液的储能模量和损耗模量减小。

微球/高效驱油剂复合驱油体系增油效果及作用机理

以渤海油藏地质和流体为模拟对象,建立层内非均质岩心“分注分采”的实验方法,利用SEM、粒径分布、界面张力测试等方法评价了聚合物微球APS/高效驱油剂H1复合体系的增油效果。实验结果表明,APS微球水化240 h后膨胀倍数大于8倍,H1在质量浓度为1 000 mg/L时界面张力为9.15×10^-2 mN/m,可组成APS/H1复合体系。APS/H1复合体系随后续水驱逐渐降低高渗层入口分流率5%~15%,采收率增幅最大,表现出良好的协同效应;单独注入H1时可快速降低高渗层入口分流率,但易产生绕流现象,采收率增幅最小;APS+H1组合体系对入口分流率影响较小,先注入的微球易伤害低渗层,影响后续高效驱油剂和水的吸液量,采收率介于上述二者之间。

抗温抗盐微球合成、优化及性能评价

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和a-甲基苯乙烯(a-MSt)为聚合单体,采用二次反相乳液聚合法制备了抗温抗盐聚合物微球AMPST,并优化了微球的合成工艺。利用FTIR、GPC、光学显微镜、SEM、TG、流变分析仪以及岩心封堵实验对AMPST微球进行了结构表征与性能测试。结果表明,温度和AMPS含量与微球初始粒径大小密切相关,温度和引发剂含量决定了微球的膨胀倍数。在水化温度为65℃,地层模拟水矿化度为2.8937′10~3mg/L,合成温度为50℃,AMPS用量为15%(以水相中水的质量为基准,下同),合成的AMPST-8微球初始粒径中值为2.01mm,水化240 h后粒径中值为18.45mm,膨胀倍数为8.18。AMPST-8微球表面光滑,比表面大,呈聚集态;岩心封堵实验表明,AMPST-8微球在岩心内水化膨胀7 d后,残余阻力系数为8.4,封堵率88.00%,高于其他现场提供的微球。中试产品ZS-2微球岩心内水化膨胀7 d后,残余阻力系数7.8,封堵率87.24%。

硅酸钙无机凝胶配方优选及凝胶的封堵和液流转向效果评价

依据渤海油田高盐油藏深部调剖技术需求,采用光学显微镜、激光粒度仪、扫描电镜、流变仪和岩心驱替实验装置,开展了硅酸钙无机凝胶配方优选、流变性与黏弹性评价、基本形态观察以及封堵和液流转向效果实验研究。结果表明:Na2SiO3与CaCl2溶液混合后产生无机凝胶,反应时间一定条件下,逐渐增加Na2SiO3与CaCl2溶液浓度,生成物颗粒粒径中值呈现“先减小后增大再减小”变化趋势,但变化幅度较小,生成物由凝胶态逐渐转变为凝胶与沉淀物的混合态;无机凝胶具有弹性大于黏性的性质,同时随2种反应液浓度的增加,硅酸钙无机凝胶封堵和液流转向效果也逐渐增强;从技术经济角度综合考虑,推荐Na2SiO3和CaCl2浓度为0.02~0.03mol/L。

聚合物溶液、凝胶和微球渗流特性差异及其作用机理研究

化学剂调驱矿场实际增油效果与预期值还存在差距,主要原因之一是调驱剂与储层岩石孔隙配伍性较差,未能形成有效滞留和驱替,制约了调驱技术的发挥。为了提高调驱剂在孔喉中的有效滞留和实现液流转向效果,以渤海油田储层和流体物性为模拟对象,研究了聚合物溶液、凝胶和微球的渗流特性和作用机理。结果表明,与聚合物溶液相比,Cr^(3+)聚合物凝胶阻力系数和残余阻力系数较大,且残余阻力系数大于阻力系数,表现出独特的渗流特性;聚合物微球具有缓膨特性,可以在吸水膨胀前进入岩心孔隙内并在其中吸水膨胀,进而产生较强滞留和封堵作用以及较好的液流转向效果。与聚合物溶液的分子聚集体相比,聚合物微球粒径分布较集中,相同岩心条件下不可及体积较大,而不可及孔隙中剩余油能被微球携带液波及,整体波及效率提高。

高盐中低渗油藏聚合物溶液储层适应性研究——以长庆油田“长4+5”块为例

目前,对聚合物驱油技术的需求正从低盐油藏向高盐和特高盐油藏转移,提高聚合物溶液在高盐油藏的适应性已经成为石油科技工作者亟待解决的技术难题。为了提高目标储层的采收率,主要对长庆油田“长4+5”高盐油藏区块,从物理化学、高分子材料学和油藏工程等知识入手,通过仪器检测、化学分析和物理模拟等实验方法,在高矿化度溶剂水条件下进行了聚合物溶液油藏适应性研究。结果表明,在聚合物质量浓度(CP)为300~900 mg/L的条件下,当聚合物的相对分子质量(M)分别为800×10^4、1400×10^4、1700×10^4、2000×10^4时,聚合物溶液岩心渗透率极限(Kg)分别为(25~40)×10^-3、(30~55)×10^-3、(35~70)×10^-3、(45~80)×10^-3μm^2。在目标油藏注入水和温度条件下,油藏储层内岩石与水解聚丙烯酰胺聚合物溶液间配适性与岩石孔隙渗透率、聚合物相对分子质量和聚合物质量浓度等因素有关,相关曲线上方为配伍区,下方为堵塞区,孔喉半径中值与聚合物分子线团尺寸Dh的比值为3.02~5.76。