弱碱三元复合体系传输运移和深部液流转向能力——以大庆萨北油田储层为例

近年来,大庆油区采用弱碱三元复合体系替代强碱三元复合体系,不仅克服了采油系统结垢问题,而且采收率增幅有所提高。与强碱三元复合体系相比,弱碱三元复合体系研究起步较晚,存在许多有待进一步攻关的技术难题。为此,以物理化学、高分子材料学和油藏工程理论为指导,以仪器检测、化学分析和物理模拟技术为手段,以大庆萨北油田油藏储层和流体为实验对象,以渗流阻力、分流率和采收率等作为评价指标,开展弱碱三元复合体系传输运移和深部液流转向能力及其对增油降水效果影响实验研究。结果表明:聚合物质量分数和碳酸盐颗粒数量是影响弱碱三元复合体系传输运移能力的主要因素;在粘度相同的条件下,随着界面张力的降低,弱碱三元复合体系深部液流转向能力降低;在界面张力相同的条件下,随着粘度的增加,弱碱三元复合体系深部液流转向能力增强;传输运移和深部液流转向能力可从不同方面评价弱碱三元复合体系性能,当二者与储层性质实现合理匹配时,弱碱三元复合驱才能取得最佳技术经济效果。

无机凝胶在18 m长岩心内的传输运移能力

为了实现海上高盐油田高效低成本开发,满足深部液流转向技术需求,本文开展了无机凝胶药剂浓度优选及18 m超长岩心内传输运移能力实验研究。结果表明,目标储层注入水中Ca^2+和Mg^2+含量分别为0.569 g/L和0.229 g/L,二者不足以与主剂Na2SiO3溶液反应生成大量无机凝胶,需选用外加CaCl2溶液作为助剂,选择主剂与助剂浓度均为3.7 g/L。随“软化水+Na2SiO3溶液+软化水+CaCl2溶液”交替注入轮次增加,18 m长岩心上各个长度区间压力梯度呈现逐渐升高趋势。多轮次交替注入结束后无机凝胶波及岩心区域达到总长度86.7%,岩心前后相邻两个长度区间压力梯度比值分别为3.85、2.03、1.16、1.19和1.24,各个长度区间压力梯度比值差不大,无机凝胶调剖剂具有良好传输运移和深部液流转向能力。后续水驱结束时,岩心各个长度区间封堵率在19.97%数72.26%,表明无机凝胶在孔隙内具有较强耐冲刷和持久液流转向能力。

调驱剂传输运移能力技术指标评价研究

近年来,化学驱油技术应用规模呈现逐年增加态势,但一些矿场试验效果却并不理想,造成这种状况的原因有许多,其中就包括调驱剂与储层孔隙适应性问题。针对矿场生产和理论实际需求,开展了化学调驱剂传输运移能力技术指标评价研究。结果表明,调驱剂在多孔介质中传输运移是实现深部液流转向作用的必要条件,传输运移能力可采用调驱剂注入结束时岩心前部与后部压差之比β值来评价,推荐技术指标范围:①β=1~3,优良;②β=4~8,中等;③β=9~15,较差;④β≥16,差。调驱剂滞留和传输运移能力与其自身材料分子结构形态即聚集体尺寸和岩心渗透率密切相关,二者的目的相互矛盾,实际应用时需要合理兼顾。黏度是流体内摩擦大小的评价指标,聚合物溶液内摩擦力大小与聚合物浓度、分子聚集体形态和溶剂水矿化度等因素有关。通过分子间物理缔合和化学交联反应可以改变聚合物分子聚集体形态(尺寸),进而达到增大聚合物溶液内摩擦力即增加黏度目的,但这将导致聚合物溶液传输运移能力变差,进而削弱聚合物溶液深部滞留和液流转向效果。

分散型调驱体系传输运移及封堵效果——以渤海BZ29-4S油田为例

分散型调驱体系具有非连续相、注入能力强、堵大不堵小、缓膨效应等优势。为了进一步提高分散调驱体系矿场应用效果,文中以渤海BZ29-4S油田储层地质和流体为模拟对象,在18 m长岩心上开展了分散型调驱体系传输运移、封堵效果及采出液中颗粒结构形态研究。结果表明:分散型调驱体系在岩心内流动呈现非活塞式推进,即存在窜流现象;在岩心内可以持续发生传输运移和水化膨胀作用,致使体系的封堵作用持续增强,30 d后平均封堵率仍高达43.34%。在注入过程中,颗粒会在注入端面发生严重滞留,引起注入压力“虚高”,甚至造成注入困难,建议矿场施工时采取分散型调驱体系与水交替注入的方式,减小端面堵塞,提高液流转向效果。

疏水缔合聚合物传输运移特性及其改进方法

三次采油技术中使用的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)在高温高盐条件下会发生明显的水解和降解反应,抗温抗盐性能较差。疏水缔合聚合物凭借聚合物分子间缔合作用形成的大分子网状结构使其抗盐性有所改善,从而弥补了HPAM抗盐性差的缺陷。然而,疏水缔合聚合物存在其分子线团尺寸与油藏多孔介质孔隙尺寸间适应性差的问题,导致疏水缔合聚合物注入困难。针对疏水缔合聚合物与油藏适应性较差的问题,采用β-环糊精(β-CD)为疏水缔合聚合物缔合程度调节剂,通过室内岩心驱替实验方法,开展了β-CD对疏水缔合聚合物传输运移特性影响的研究。结果表明,β-CD可以改变AP-P4的缔合作用及在多孔介质中的行为。在浓度为1 g/L的疏水缔合聚合物AP-P4溶液中加入β-CD后,溶液黏度随β-CD加量的增加而减小,当β-CD加量达到0.07%时,AP-P4溶液黏度最低(26.2 m Pa·s),为本体黏度,难以发生缔合作用。同时,随着β-CD加量的增大,AP-P4分子链间缔合作用减弱,聚合物分子线团尺寸减小。随着β-CD加量的增大,在岩心渗透率相同(相近)条件下,AP-P4溶液的阻力系数和残余阻力系数减小,疏水缔合聚合物溶液在岩心内的传输运移能力增强。

疏水缔合聚合物传输运移能力及其作用机理

针对疏水缔合聚合物分子线团尺寸与油藏多孔介质孔隙尺寸的配伍性差的问题,以β-环糊精(β-CD)为疏水缔合聚合物缔合程度的调节剂,以大庆典型聚驱区块储层地质和流体为实验平台,以注入压力、表观黏度、质量浓度、黏均相对分子质量为评价指标,研究了疏水缔合聚合物传输运移能力并分析了作用机理。实验结果表明,聚合物溶液在多孔介质内的传输运移能力较差且主要滞留在岩心前部区域。β-CD可以改善聚合物溶液的传输运移能力,有利于聚合物在多孔介质内均匀分布。随着β-CD含量的增加,聚合物溶液分子链间的缔合作用减弱,分子线团尺寸减小,聚合物溶液的传输运移能力增强。

低渗透油藏液流转向剂传输运移能力与驱油效率

大庆头台油田源13西块PI组油层为处于高含水开发期的低渗透油藏,亟待扩大低渗透层波及体积。以高分子材料学、物理化学和油藏工程等理论为指导,以化学分析、仪器检测和物理模拟等为技术手段,以多测压点长岩心各个区间的压差和驱油效率为评价指标,以目标油藏的储层和流体为模拟对象,开展了深部液流转向剂传输运移能力和驱油效率物理模拟实验。结果表明:在聚合物浓度相同条件下,与聚合物溶液相比较,Cr^(3+)聚合物凝胶在储层岩心内传输运移能力较差,但二者差异并不明显;随岩心渗透率减小,转向剂传输运移能力变差;当渗透率小于100×10^(-3)μm^2后,转向剂传输运移能力和驱油效率都明显减小;在聚合物相对分子质量和质量浓度相同条件下,与聚合物溶液比较,Cr^(3+)聚合物凝胶驱油效率较高,技术经济效果较好。

本源无机凝胶传输运移能力和封堵效果实验

南海涠洲11-1油田经多年注水开发后储层非均质性进一步加剧,注入水低效无效循环现象日趋严重,亟待采取深部液流转向措施改善水驱开发效果。以油藏工程、高分子材料学和物理化学等为理论指导,以化学分析、仪器检测和物理模拟等为技术手段,以涠洲11-1油藏地质特征、流体性质和开发现状等为研究对象,开展了温度对无机凝胶基本性能影响,主剂质量浓度、段塞尺寸和注入轮次对无机凝胶传输运移和封堵效果影响实验研究,优化出了无机凝胶注入工艺参数。结果表明:无机凝胶具有较好的耐温性能,适用于南海涠洲11-1油田;随主剂段塞尺寸、注入轮次和质量浓度增大,注入端附近区域化学反应速度增加,无机凝胶分布量增加,传输运移能力变差;随隔离液段塞尺寸增加,主剂与注入水反应时间延后,岩心内无机凝胶分布更均匀,深部液流转向效果更好;在主剂用量相同条件下,与各轮次药剂采用“等浓”注入方式相比较,各轮次药剂采用“递增”注入方式时岩心内无机凝胶分布更均匀,深部液流转向效果更好。最优注入工艺参数为:主剂质量浓度为3700~7300 mg/L,主剂段塞尺寸为0.07~0.09 PV,隔离液段塞尺寸为0.014~0.021 PV,合理6轮次左右,主剂质量浓度合理递增幅度为610~980 mg/L。

聚合物传输运移能力与驱油效果关系研究

聚合物在多孔介质内扩大注入水波及体积是聚驱提高采收率的主要机理。考察了聚合物的传输运移和驱油效果。结果表明,聚合物驱油剂黏度与驱油效果不存在正相关性,等质量浓度的“抗盐”聚合物黏度(52.4mPa·s)高于“高分”聚合物黏度(35.6 mPa·s),但与储层孔喉结构配伍性、注入性和抗剪切性差;“抗盐”聚合物驱替整体采收率增幅(6.94%)低于“高分”聚合物驱替整体采收率增幅(18.94%),与等黏度或等质量浓度的“高分”聚合物相比“,抗盐”聚合物的扩大波及体积能力差。

渤海Q油田三种不同驱油体系传输运移能力对比研究

为筛选出更适合渤海Q油田的驱油体系,在模拟油藏条件(温度63℃,地层水矿化度4 500 mg/L,脱气原油地面黏度75 mPa·s)和驱油体系在进入油藏前受到炮眼剪切作用下,利用流变仪、动静态光散射仪、化学驱物理模拟装置等设备,分析交联聚合物微球(WQ)、聚表剂(HG)两种驱油体系的分子结构、溶液性能以及在岩心中的传输运移能力,并与普通聚合物(HPAM)进行比较。实验结果表明,三种驱油体系的传输运移能力大小排序为:HPAM>HG>WQ。

聚合物传输运移能力和油藏适应性评价

大庆太18-38井区具有储层渗透率低和非均质性强的特点,水驱开发效果受到极大影响,亟待采取进一步提高采收率技术措施。针对大庆太北开发区的问题,开展了普通聚合物和抗盐聚合物溶液渗流特性和传输运移能力实验研究和作用机理分析。结果表明,与普通聚合物相比,抗盐聚合物分子聚集体尺寸较大,岩心孔隙内尤其是注入端附近区域内的滞留水平较高,致使该区域渗流阻力增幅以及压差和压差比较大,传输运移能力较差。与普通聚合物不同,抗盐聚合物分子链上存在少量片状结构,致使聚合物分子链间缠绕作用增强、分子聚集体尺寸增大和聚合物传输运移能力变差。当目标油藏储层渗透率为238×10^(-3)、246×10^(-3)、255×10^(-3)μm^(2)时,与其相适应的聚合物分别为中分、中高分、高分聚合物;当储层渗透率为500×10^(-3)μm^(2)时,适应的聚合物为超高分和抗盐聚合物。

注入速率对分散调驱体系注入、运移和驱油效果的影响

为满足渤海油田高速高效开发的技术需求,利用生物显微镜和岩心驱替实验研究了分散调驱体系的膨胀性能和注入性能,以及注入速率对分散调驱体系运移性能和驱油效果的影响。研究结果表明,在渤海B油藏环境下,超分子型分散调驱体系初始粒径为3.9μm,水化膨化192 h后粒径膨胀了3.41倍,具有良好的水化膨胀效果。在注入过程中部分超分子型分散调驱体系会在岩心端面滞留产生端面效应,导致岩心渗透率降低。注入速率增加会使分散调驱体系更多地进入岩心内部,从而有利于调驱体系的深部运移和封堵。但对于非均质油藏,注入速率过高会导致部分分散调驱体系进入低渗层,造成低渗层的吸液压差降低,最终采收率降低。超分子型分散调驱体系与水交替注入可不同程度地提高最终采收率。

不同粒径聚合物微球深部运移和封堵特性对比

为满足渤海油田深部液流转向技术需求,利用激光粒度仪、生物显微镜以及岩心驱替实验方法,研究了两种不同粒径的聚合物微球在注入水和多孔介质中的膨胀性及在长岩心中的深部运移和封堵性能。结果表明,在渤海Q油田模拟注入水中膨胀8 d后,微球A的粒径中值从0.59μm增至2.21μm,微球B的粒径中值从9.18μm增至31.40μm,均表现出良好的缓膨效果;微球在多孔介质中缓膨7 d后,岩心注入压力显著增加,表现出同样良好的缓膨效果。在注入过程中,绝大多数微球能进入油藏深部。两种微球在长为300 cm、渗透率为1000×10^(-3)μm^(2)的岩心上均表现出较好的传输运移性能。经过不同时间水化膨胀后,岩心封堵率均显著增加,水化7 d后微球B和微球A的平均封堵率分别为55.65%和41.68%,且距离注入端越近封堵率越高。但由于部分微球粒径较大,会在岩心端面滞留造成端面堵塞,导致注入压力损失超过40%。

分散型调驱体系注入、运移和封堵能力及其影响因素——以渤海B油田为例

渤海B油田具有高孔高渗的储集物性特征,窜流优势通道明显。该油田前期开展了2井次分散型调驱体系调驱试验,增油降水效果明显。为了进一步提高分散型调驱体系液流转向效果,以目标油藏地质及油水特征为参考,通过室内物理模拟实验,开展了分散型调驱体系注入、运移和封堵能力及其影响因素研究,并进行对比分析,从不同方面对3种分散型体系进行评价。结果表明,在3种分散型调驱体系中,“纳米型”注入和运移能力较强;在相同实验条件下,“超分子型”阻力系数、残余阻力系数和封堵率较大。随注入速度增大,分散型调驱体系传输运移能力增强;采出液中颗粒数目增多,粒径增大。对于“超分子型”和“核壳型”分散型调驱体系,随分散型调驱体系浓度或水化时间增加,阻力系数、残余阻力系数和封堵率增加;颗粒缓膨效果与注入时机关系不大。分散型调驱体系在岩心注入端面滞留引起注入压力“虚高”,严重时会造成注入能力下降甚至注入困难,建议矿场施工时采取分散型调驱体系与水交替注入方式来减小端面效应。

二类油层二元复合体系性能评价及其机理

针对强碱或弱碱三元复合体系结垢和采出液乳化问题,利用聚合物和表面活性剂组成二元复合体系,通过室内仪器检测分析,研究5种二元复合体系的黏度、界面张力(包括稳定性、耐温性、吸附特性)、传输运移能力,进行驱油实验.结果表明,表面活性剂的质量分数、时间、温度以及吸附作用在不同程度上影响着5种二元复合体系的黏度和界面张力."聚合物与东昊石油磺酸盐"和"聚合物与Sun-Anshun"二元复合体系沿岩心长度方向滞留比较均匀,传输和运移能力较强;"聚合物与大庆SJT-B"和"聚合物与炼化石油磺酸盐"二元复合体系传输和运移能力较弱.在大庆油砂填砂模型和人造非均质物理模型驱油实验中,"聚合物与Sun-Anshun"二元复合体系的增油效果最好,其次是"聚合物与炼化石油磺酸盐"和"聚合物与大庆SJT-B"的,"聚合物与东昊石油磺酸盐"二元复合体系的最差.在5种表面活性剂中,"Sun-Anshun"和"炼化石油磺酸盐"与大庆油田萨北二类油层区块油水配伍性好,所配制的"聚合物与表面活性剂"二元复合体系不仅与原油间可以实现超低界面张力,而且对聚合物溶液黏弹性影响小,具有较强的洗油和流度控制能力.

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%。