基于主客体识别作用的油藏深部调剖体系

油藏深部调剖作为一类改善开采效果、提高采收率的重要技术,已广泛应用于非均质油藏水窜治理。为改善水窜治理过程中调剖剂注入性与深部封堵这一矛盾,基于主客体识别作用,提出自组装深部封堵技术。首先,以丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、烯丙基-β-环糊精和苯乙烯为原料,通过乳液聚合法制得粒径为170 nm、表面含有β-环糊精基团的主体纳米颗粒;然后,以十六烷基二甲基烯丙基氯化铵和丙烯酰胺为原料,通过可控自由基聚合法制得数均分子量低于4000、分子量分布为1.1~1.4的客体聚合物。通过主体纳米颗粒和客体聚合物,构筑具有自组装性能的调剖体系。通过调剖体系的黏度来评价纳米颗粒与聚合物的自组装性能;通过岩心驱替实验,评价了调剖体系的注入-封堵性能。结果表明,由于客体聚合物分子中的疏水烷基链与主体纳米颗粒表面的β-环糊精基团具有主客体识别作用,β-环糊精基团包合疏水烷基链形成包合物,客体聚合物发挥“桥连”作用,纳米颗粒自组装聚集形成团粒簇,使调剖体系黏度缓慢增至约90 mPa·s。0.1%纳米颗粒与0.2%聚合物组成的调剖体系的注入性良好,阻力系数为2.0;待自组装后进行后续水驱,残余阻力系数为3.42,封堵率为70.7%。该研究为缓解调剖剂注入性与深部封堵的矛盾提供了新的思路。

纳米颗粒调剖剂的制备、表征及其聚集封堵特性

研究提出了分散注入-原位聚集封堵的思路,以苯乙烯和丙烯酰胺为聚合单体,研制出一种表面含有酰胺基团且具有核壳非均质结构的纳米颗粒调剖剂,通过向油藏中注入粒径远小于油藏孔喉尺寸的纳米颗粒,将分散于地层水中的纳米颗粒移至油藏深部后,与预先注入到地层中的调控剂相接触,聚集成与水窜通道尺寸相匹配的颗粒簇,实现对水窜通道的封堵。制备的纳米颗粒热分解温度可达300℃以上,能够适用于高温油藏,并且纳米颗粒膨胀倍数小于2.0,可有效避免膨胀倍数过大导致的运移过程中剪切破碎的问题。封堵实验表明,纳米颗粒注入性良好,注入压力与注水时几乎无差别,纳米颗粒与预先注入的聚集调控剂混合后聚集成颗粒簇调剖剂,能够对岩芯孔喉进行有效封堵,在0.1μm 2岩芯中,纳米颗粒聚集堵率大于80%。