无黏土水基钻井液用超支化聚合物降滤失剂的合成及性能评价

在高温条件下,聚丙烯酰胺类降滤失剂分子易发生降解,导致降滤失效果大幅下降。为此,通过超支化单体季戊四醇三烯丙基醚(APE)与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)共聚合成了一种耐高温的超支化聚合物降滤失剂JHPAS,以JHPAS为基础配制了一种新型的无黏土水基钻井液,分析其降滤失机理,评价其在高温、高盐条件下的流变性能和降滤失性能。结果表明:JHPAS具有很好的热稳定性,在水溶液中可形成网络结构,在无黏土水基钻井液中吸附于超细CaCO 3表面形成致密滤饼,并堵塞滤饼上的孔隙,进一步降低钻井液滤失量;构筑的无黏土水基钻井液在200℃老化16 h、饱和氯化钠盐水的条件下仍具有稳定的流变性和良好的降滤失性能,API滤失量和高温高压滤失量分别为5.5 mL和7.6 mL。研究成果有助于推动超支化聚合物在深层、超深层油藏钻井液中的研究与应用。

一种耐高温高盐水溶性纳米流体的分散稳定性和界面活性

以一种水溶性纳米复合材料(SiO_(2)-PAMPS NPs)为研究对象,系统研究了质量分数、温度、盐度对纳米流体的分散稳定性及界面活性的影响规律。研究结果表明,SiO_(2)-PAMPS NPs流体具有良好的耐温耐盐性和降低界面张力的能力,90℃时在API盐水中最佳使用质量分数为0.7%,界面张力值从20.80 mN/m降低至11.38 mN/m,且在高质量分数NaCl盐水中,比高质量分数CaCl_(2)盐水降低油水界面张力的能力更强。该流体能与煤油形成稳定的O/W型乳状液,显示出优异的驱油性能,表明该类纳米流体在高温高盐油藏提高采收率领域具有巨大应用潜力。

高盐油藏聚合物调驱剂筛选及适应性评价

本文主要对高盐油藏聚合物调驱剂进行筛选,并评价其相应适应性。分别配制超高分子量抗盐聚合物:(1)微交联抗盐聚合物;(2)抗盐聚合物;(3)弱凝胶溶液,对高盐油藏聚合物调驱剂性能进行分析。研究结果表明,采用软化水配制聚合物溶液且压力在0.4~0.8 MPa范围内效果最好。聚合物调驱剂在高盐环境下具有较好的稳定性和调驱效果,有效地改善高盐油藏的采收率。本研究为高盐油藏的调驱剂筛选和应用提供了重要参考。

闭式注水油藏自分散型耐高温高盐调驱剂

南海东部高温高盐油藏闭式注水井无地面注水流程,常规调驱剂无法在地面混配后注入地层,且由于自分散性差,难以直接注入地层。以南海东部A油田为目标,从快速自分散和耐高温高盐两个角度出发,以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)含量为40%的耐温耐盐聚合物为基础,辅以多酚类复合交联剂、多支链醇聚醚类分散剂等,通过反应成胶、机械研磨,制得自分散型耐高温高盐调驱剂。采用激光粒度仪、电子显微镜、动态光散射仪等,对调驱剂的粒径、微观形貌和表面电性进行了表征,评价了调驱剂的自分散性能、注入性能和剖面调整性能,并在南海东部A油田X井组进行了现场应用。结果表明,自分散型耐高温高盐调驱剂呈球形,初始粒径D50(粒径中值)为1.09~11.63μm,通过调整配方、研磨条件或加热时间可调节调驱剂的粒径。调驱剂颗粒表面呈负电,Zeta电位值为-19.30~-26.1 mV。与常规油分散型颗粒调驱剂相比,该调驱剂自分散性好,遇水后能快速均匀分散,在注入水中的自分散率为90.0%,岩心注入压力仅为油分散型颗粒调驱剂的53.13%。调驱后,高渗透岩心的分流量由92.6%降至20.5%,低渗透岩心的分流量由7.4%增至79.5%,吸水剖面明显“反转”。现场实施效果良好,调驱剂施工爬坡压力为0.5 MPa,施工后最高日增油106 m3,阶段增油8900 m3。该调驱剂满足目标油田高温高盐条件,注入性好,增油效果明显,适合闭式注水油藏调驱。

库车坳陷深层盐下白垩系储集层氯盐分布模式及意义

库车坳陷克拉苏构造带盐下白垩系巴什基奇克组储集层分布了一批高产、稳产的天然气藏群,其储集层为超深、高温、超压致密砂岩储集层,孔隙度越高,氯盐含量越高,储集层视电阻率越低,储集层中氯盐的分布严重影响流体识别,其对盐下致密砂岩物性的影响较明显。利用岩心观察、铸体薄片、扫描电镜、氯盐含量、常规测井曲线分析等,系统分析了库车坳陷盐下白垩系巴什基奇克组储集层氯盐的分布特征。根据氯盐含量、电阻率、氯盐来源等的差异,提出盐下储集层氯盐分布具有顶渗、侧渗和局部封存3种模式。顶渗模式与侧渗模式的电阻率仅受氯盐含量的影响,顶渗模式储集层氯盐含量呈垂向分带特征,随氯盐含量的降低,电阻率升高;侧渗模式储集层氯盐含量呈横向分带特征,电阻率自构造带边缘向中心表现出由高到低再升高的趋势;局部封存模式电阻率受应力和氯盐含量的共同影响,氯盐含量分布具有偶发性,电阻率变化幅度大。根据测井响应特征划分了各模式的分布段序列,顶渗模式自上而下发育盐层段、泥岩封隔段、饱和氯盐强影响段、未饱和氯盐强影响段、未饱和氯盐影响过渡段和氯盐未影响段;侧渗模式在顶渗模式基础上多发育过饱和氯盐影响段;局部封存模式从上到下划分为盐层段、泥岩封隔段、强挤压应力氯盐未影响段、氯盐应力混合影响段和氯盐应力未影响段。

涠洲高渗油藏冻胶泡沫体系优选及室内评价

为找到耐温抗盐性能优秀、调剖控水能力优良且成冻时间可控的冻胶泡沫体系,进而应用于涠洲高渗高含水油藏,采用Waring Blender法、Sydansk代码法以及物理模拟实验以起泡体积、半衰期、成冻强度、阻力系数及分流量为评价指标,优选出0.2%阴离子型聚合物(KY-6)+0.6%有机铬交联剂(YG107)+0.6%十二烷基苯磺酸钠(BHSN12)+1%缓速剂乳酸钠的冻胶泡沫体系。结果表明:该体系耐温耐盐性能优秀;加入缓速剂后可实现成冻可控(约15 h成冻,强度为G级),稳定时间长;在目标油藏渗透率范围内封堵率大于99%,具有很好的封堵控水作用;渗透率级差为3.2~15.8,能有效注入并封堵强水窜通道,具有优秀的调剖控水能力,其中渗透率级差为7左右调剖效果最优。

海上高温高盐油藏深部堵水用高强度凝胶体系的制备及性能

制备了一种由非离子聚合物聚丙烯酰胺(PAM)、酚醛树脂交联剂、促凝剂氯化铵和硫脲组成的凝胶堵剂体系,考察了各组分含量、温度和矿化度等对凝胶体系的成胶情况的影响,评价了凝胶体系在多孔介质中注入、运移和选择性封堵能力。实验结果表明,聚合物凝胶体系最优配方为:0.4%(w)PAM+0.4%(w)交联剂+0.3%(w)促凝剂。聚合物凝胶体系在不同矿化度模拟地层水中老化90 d后,脱水率为5.4%,具有良好的抗盐性和热稳定性。聚合物凝胶体系对高渗岩心封堵率均高于97.0%,具有良好的选择性封堵能力。

耐温耐盐聚合物微球性能评价

为获得悬浮性好、耐温耐盐性能优良的调剖堵水用聚合物微球,以丙烯酰胺为聚合单体、偶氮二异丁腈为引发剂、二乙烯基苯为交联剂、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠为乳化剂合成了具有三层结构的纳米/微米聚合物微球DCA,评价了微球的耐温性、悬浮性、膨胀性及调剖堵水效果。结果表明,DCA微球粒径为0.1数30μm,外壳有纳米孔隙,微球耐温高达300℃,可在115℃放置90 d。DCA在模拟地层水中静置28 h的沉降速度为0.005 m L/min,悬浮性较好。DCA微球膨胀率随着温度的升高而升高,在115℃浸泡24 h的最大膨胀率为13.83%;对三层非均质岩心调剖堵水后含水率降低5%,采收率增幅为7%。矿场试验结果表明,经微球段塞调剖后产液量和综合含水率降低、日增油效果明显。DCA微球适用于高温高盐油藏的深部调剖堵水。

高温高盐高含水油藏提高水驱采收率配套技术

针对江汉油区高温高盐高含水油藏的储层条件,应用国内外油藏精细描述、油藏工程最新理论与技术,提出了高含水油田合理钻加密井、完善注采井网、水平井挖潜、不稳定注水及高温高盐油藏采油工艺配套技术措施,形成了一套适应高温高盐高含水油藏提高水驱采收率的配套技术。

三次采油技术在中原油田的应用进展

中原油田地处东濮凹陷,油层条件苛刻,属于高温、高盐复杂断块油藏,经过三十多年的勘探开发,已整体处于中、高含水开发阶段。通过梳理中原油田近十年在气驱、化学驱等三次采油技术的发展,介绍了各项技术在不同油藏的研究成果及应用实践,指出了中原油田开展三次采油取得的认识及发展方向,为国内外高温高盐油藏开展三次采油技术提供借鉴。

高温高盐油藏表面活性剂研发与试验

化学驱技术是油田开发进一步提高采收率的重要手段,但在90℃以上的高温高盐油藏中面临挑战。针对大港油田南部高温高盐油藏特征,研制了耐温抗盐的原位乳化表面活性剂产品BJ-G-77。该产品不仅能够降低油水流度比,而且还具有较好的洗油能力,因此可以驱替更多残余油。原位乳化表面活性剂是由高浊点的非离子表面活性剂组合和乳化增粘组分复配而成。性能评价结果表明,0.3%BJ-G-77水溶液能使油水界面张力降低至10-3mN/m数量级,同时具有优异的乳化增粘和抗吸附性能。室内单岩心物模实验在水驱基础上提高采收率16.9%;渗透率级差为3的并联岩心驱油实验结果表明,BJ-G-77溶液能够降低油水流度比,进一步提高采收率20.3%。该产品在W27断块官77-60井组进行了现场试验,油井见到明显的增油降水效果。现场试验表明,原位乳化驱油表面活性剂应用于高温高盐油藏可以提高采收率。该表面活性剂的开发为其他不同油藏提高采收率、开发系列化产品及扩大储层适应性提供了指导。

高温气藏近井带地层水蒸发和盐析研究

通过PR状态方程与超额自由能H-V混合规则的结合,建立了适于含极性物质水的烃类混合物气-液-液三相相平衡理论计算模型。同时建立了地层水蒸发与近井带含水饱和度与地层水矿化度的函数关系。运用相平衡理论,研究了地层水-烃类体系随温度压力条件改变的相体积变化规律。结合单井径向数值模拟模型,研究了实例气井生产过程中气态水含量Xw、储层含水饱和度Sw以及地层水矿化度随半径和生产时间的变化规律。研究结果显示,近井带压降梯度大,地层水蒸发显著,气态凝析水含量呈指数增加,低压下可超过7%。地层水的蒸发可使得近井含水饱和度降低超过50%,有利于提高气井产能;地层水蒸发会使得矿化度升高而导致盐析,盐析往往发生在近井5m范围内。

高凝高黏高盐均质油藏聚/表二元复合驱合理黏度比——以大港孔南地区储层条件为例

针对大港油田孔南地区高凝高黏高盐油藏的特点，采用岩心流动实验装置和岩心驱油实验装置，开展了聚合物/表面活性剂二元复合体系驱油效率及其影响因素的研究，分析了聚/表二元复合驱采收率增幅与岩心渗透率之间关系机理。结果表明，对于非均质性较弱储层，随岩心渗透率增加，聚/表二元体系阻力系数和残余阻力系数减小。随聚/表二元体系与原油黏度比（μsp/μo ）和岩心渗透率增大，采收率增幅增加，但增幅增加速度减小。随储层平均渗透率增加，岩石吼道尺寸增大，不可及体积减小。因此，储层平均渗透率大小会影响聚/表二元复合体系储层适应性，进而影响聚/表二元复合驱增油效果。从技术和经济角度考虑，目标油藏均质储层聚/表二元复合驱合理黏度比（μsp/μo ）范围在0.5~1.0。

高温高盐油藏交联聚合物驱研究进展

交联聚合物驱油技术是提高高温高盐油藏采收率的有效驱油方法之一。介绍了交联聚合物驱油机理,综述了半个世纪来高温高盐油藏用交联聚合物驱油及交联聚合物驱数值模拟研究进展,指出了目前研究中存在的问题,并提出进一步深入研究的方向。

渤海湾盆地沾化凹陷渤南洼陷古近系深层优质储层形成机制

随着勘探程度的提高,渤海湾盆地渤南洼陷油气勘探的主要对象逐渐由中浅层转向中深层。深层勘探的关键问题是优质储层,其发育取决于沉积充填和地层流体的相互作用。古近系沙河街组四段沉积时期,该区发育了咸化环境湖相碎屑岩与膏盐层沉积。利用钻井、实验等基础资料,分析储层沉积环境、地层水特征、岩石学特征及成岩作用类型,探讨深层优质储层发育演化机制。研究结果表明:(1)在分布面积广、沉积厚度大的膏盐层的封闭下,咸化湖泊环境的沙四段碎屑岩,早成岩期经历了碱性成岩环境,形成的碳酸盐胶结物充填原生孔隙,并有效阻滞压实作用的发生;(2)随着烃源岩中的有机质趋于成熟,中成岩期有机酸在异常高压的驱动下向地层中运移,早期碳酸盐胶结物以及长石、岩屑普遍被溶蚀,形成次生孔隙,酸碱交替作用是深层优质储层发育的主要机制;(3)优质储层的发育受到膏盐层分布、烃源岩发育、断裂体系与碎屑沉积体展布的控制,受酸碱流体影响强烈的缓坡扇三角洲和陡坡近岸水下扇中前端砂体,是渤南洼陷沙四段优质储层发育区。

高温高盐油藏低张力氮气泡沫驱油方案设计

针对高温高盐油藏特点,采用分子模拟和室内实验等手段,研制了低张力氮气泡沫体系,并评价了其性能:该体系在低浓度条件下仍有较低的界面张力,并具有良好的起泡性和稳定性。采用油藏数值模拟、正交设计与经济评价结合的方式对胜二区沙二3先导试验区的井网井距及泡沫驱的注采参数进行了优化,结果表明采用300 m×500 m交错行列井网效果最佳;采用两段塞式注入方式,第一段塞为0.04 PV浓度为1.0%的泡沫剂,第二段塞为0.4 PV浓度为0.5%的泡沫剂溶液和氮气混合注入的方式。预计可提高采收率6.1%,增产原油17.9×104t。

高温高压气藏地层水盐析引起的储层伤害

针对高温高压气藏烃-水互溶加大,降压开采过程中近井带地层水的大量蒸发极易导致盐析产生,进而堵塞储层、降低气井产能的问题,通过室内实验进行了地层水蒸发盐析对储层物性影响研究,分析了地层水蒸发导致盐析前后岩心渗透率的降低程度。利用扫描电镜观测析出的结晶盐在孔道中的产状,通过流动孔隙结构实验研究岩心中发生盐析后孔隙分布的变化特征。结果表明:盐析致使地层孔隙度最大降幅约15%,渗透率最高降幅达83%;地层水矿化度越高,地层渗透率降低程度越大;地层原始渗透率越低,降低程度越大;不同水型的地层水,其盐析产物不同,以NaCl为主。盐析后,结晶盐填充了岩心中的小孔隙,小孔喉在岩心中的比例明显减少,渗流通道减小,有的甚至完全被堵塞;盐析对小孔径岩心所造成的影响远远大于大孔径岩心。因此,高温高压高矿化度地层水的气藏开发中必须考虑地层水的蒸发以及盐析可能造成的伤害。

煤矿地下水库高盐矿井水封存对地下水的影响

以宁夏灵新煤矿地下水库建设为工程背景,分析了在煤矿地下水库建设和运行过程中,可能对邻近含水层造成影响的两大因素:①煤层工作面重复开采引起的覆岩裂隙导通含水层,会对矿区地下水资源造成初次影响;②在高盐矿井水注入地下水库的过程中,由于浓度梯度的作用,矿物离子将主要沿着裂隙通道进行扩散,进而可能对矿区地下水资源造成二次影响。这2种影响方式都与采空区覆岩中的采动裂隙是否形成贯通的渗流通道密切相关。基于上述分析,首先通过固-液耦合相似模型试验与数值计算相结合的方法,分析了灵新煤矿拟建煤矿地下水库区域重复开采条件下采空区覆岩的裂隙网络演化规律和渗流通道特征,进而深入分析了重复开采对煤层上方各含水层的影响,具体表现在:一采区工作面回采结束后,采空区上覆岩层裂隙相互连通并扩展至K4含水层,但K3含水层与采空区之间未出现明显的渗流路劲,表明重复开采对K3含水层的影响较小。综合上述相似模拟试验和数值计算得到的裂隙网络特征,采用OpenGeoSys多场耦合数值模拟软件,模拟了高盐矿井水在采动裂隙网络中的渗流过程,分析了高盐矿井水在煤矿地下水库中封存后对上覆含水层的污染风险。研究结果表明:注水条件下,高浓度盐水首先在裂隙采空区流动,随后沿着覆岩断裂裂隙进入K4含水层,并最终在K4含水层及其邻近覆岩断裂裂隙中流动,渗流场离K3含水层较远。浓度场在自身重力所用下10 a后扩散速度有所减缓,在50 a内,浓度场主要在K4含水层邻近覆岩、K4含水层和底部泥岩中扩散,只有微量高盐矿井水会扩散至K3含水层中。

Halfaya油田钻井液技术研究与应用

为满足Halfaya油田泥岩段井壁稳定、高压盐膏层安全钻进和有效保护储层等要求,开展钻井液体系优选和性能评价实验,形成的有机盐钻井液流变性能良好,120℃高温高压失水11.6 mL,泥饼摩阻系数0.043 7,高密度下抗盐钙污染能力强,对（40 ～60）/（20 ～40）目砂床的滤失量均＜3 mL,泥岩滚动回收率＞90％、16 h线性膨胀率＜7％,岩心动态污染酸洗后渗透率恢复值＞90％、动失水＜4 mL.2011 ～2013年,该钻井液累计应用20口井,钻进泥岩过程中未出现频繁扩划眼、泥包钻头、遇卡等复杂,盐膏层高密度条件下流变性能稳定,有效抑制了膏盐蠕变缩径,完井测试显示酸洗前表皮＜1、酸洗后＜0,取得了良好的稳定井壁和保护储层效果,有效保障了钻井安全高效顺利实施,对实现该油田快速建产具有重要意义.

适合高温高盐碳酸盐岩油藏的表面活性剂驱油剂制备及应用

针对常规表面活性剂驱油剂无法在高温高盐碳酸盐岩油藏中发挥高效驱油作用的问题,室内以长链烷基叔胺(碳链长度为10)、环氧氯丙烷以及氯磺酸等为主要合成原料,研制出了一种适合高温高盐碳酸盐油藏的新型两性离子型Gemini表面活性剂驱油剂(GFSS-3),采用红外光谱和核磁共振氢谱(1H-NMR)对其结构进行了表征,并对其综合性能进行了评价。结果表明:GFSS-3具有良好的界面活性、耐温抗盐性能、润湿反转性能和抗吸附性能;当其质量浓度为0.2%时,在温度为120℃,矿化度为25.35×10^(4)mg/L下老化30 d后,油水界面张力值仍能达到8.9×10^(-3)mN/m;可将碳酸盐岩石表面润湿性由亲油性转变为亲水性;在岩心粉末中吸附5次后,油水界面张力值仍能达到9.2×10^(-3)mN/m;GFSS-3还具有良好的驱油效果,能使水驱后的采收率继续提高15%以上。现场应用结果表明,目标区块2口井采取注GFSS-3驱油措施后,日产油量均提升一倍以上,含水率显著降低。说明新型两性离子型Gemini表面活性剂驱油剂GFSS-3能够满足高温高盐碳酸盐岩油藏提高采收率的需求。