复杂断块油藏高含水期化学剂强化CO_2复合驱提高采收率技术

苏北盆地洲城油田垛一段油藏含油面积小、储层分散、储量丰度低,目前处于注水开发的中后期,剩余油的量化表征及有效挖潜技术优选成为油田深度开发阶段核心工作。以高含水开发阶段复杂断块油藏剩余油挖潜及提高原油最终采收率为目标,开发了化学剂强化CO_2复合驱提高采收率技术体系(Chemicals&Carbon-dioxide,2C复合驱)。室内实验及数值模拟研究表明,水驱后注入洗油剂较大幅度降低流体界面张力,显著提高波及范围内残余油驱油效率,通过段塞式注入的CO_2的超覆作用,携带洗油剂对正韵律含油砂体高部位有效波及,改善垂向剩余油驱替效果。2C复合驱油体系通过耦合化学剂原油降黏及CO_2超覆作用扩大波及双重优势,实现高含水期驱油效率及纵向波及系数的同时提高,显著提高了原油最终采收率。

CO_(2)/表面活性剂复合驱油提高采收率研究

随着油田中大量轻烃采出,CO_(2)与地层原油的极性差异变大,萃取原油效果变差,并且由于黏性指进和过早突破的问题,开发效果越来越不理想。基于此,初选6种目前常用的驱油表面活性剂,进行溶解度、降黏实验以及耐盐、耐温实验,对表面活性剂进行筛选和评价。通过细管驱替实验测定地层压力下纯CO_(2)驱和复合驱的驱油效率,评价复合驱提高采收率的可行性。实验结果表明:表面活性剂AES能大大降低原油黏度,有效改善其流动性,并能溶于超临界CO_(2),具有良好的两亲性,同时化学稳定性也符合生产要求,可作为驱油剂使用;在不高于混相压力下,以0.08 PV的表面活性剂段塞注入地层,在各个压力点下,复合驱的驱油效率都比纯CO_(2)驱要高,证明了复合驱提高采收率的可行性,原油MMP降低了5 MPa,使得油田的CO_(2)近混相驱甚至混相驱具备可能性。

多元泡沫化学剂复合驱油数值模拟研究

对多元泡沫复合驱油进行了实验研究,分析了渗流机理、渗流规律,根据质量传输流体力学、化学动力学、物质平衡原理和泡沫上浮运动机理,建立了多元泡沫化学剂复合驱油渗流数学模型。结合实验结果建立了描述泡沫流动机理和物理化学性质的数学模型方程。实验研究表明,多元复合泡沫具有驱油、调堵及提高驱油效果的多重作用。泡沫上浮总体上有利于开采及提高油层的驱油效率。采用复合泡沫驱油对高含水油田仍有较好的驱油效果。该方法可以作为三次采油后和高含水期进一步提高采收率的有效手段。

多元泡沫化学剂复合驱油渗流数学模型

在多元泡沫复合驱油实验研究的基础上,通过对渗流机理、渗流规律的分析,根据质量传输流体力学、化学动力学、物质平衡原理和对泡沫上浮运动等机理的深入研究,建立了多元泡沫化学剂复合驱油渗流数学模型.结合对泡沫流动机理和物理化学性质的实验研究,给出了相应的数学描述模型方程.数值模拟结果表明,该模型能较好地反映了渗流物理实质.

超稠油三元复合吞吐中CO_2溶解驱油实验研究

通过实验测定了不同温度压力下含CO2超稠油的粘度和不同含水率体系中的溶解度变化规律。研究结果表明,超稠油溶解CO2后,体积会膨胀增大,原油粘度降低;CO2在超稠油中的溶解度随压力增加而增加,随温度升高而降低;CO2在油水系统油中所溶解的比例随温度升高而减小,随压力升高而减小,随含水增加而下降;CO2在稠油中的溶解有利于提高超稠油采收率,且CO2溶解得越多越有利。

蒸汽CO_2复合驱驱油效率和CO_2的注入时机

新疆油田稠油储量丰富,现阶段开发方式仍以蒸汽吞吐和蒸汽驱为主,但已进入开发中后期,油汽比、产油量均较低。为了进一步提高稠油采收率,以M区特稠油为研究对象,通过室内实验系统研究了高渗低压油藏下非混相蒸汽-CO_2驱相对于纯蒸汽驱的驱油效率以及不同残余油饱和度下蒸汽-CO_2的驱油效率。研究结果表明:注蒸汽吞吐一段时间后转蒸汽-CO_2驱,相较于纯蒸汽驱,驱油效率可提高34.1%;蒸汽-CO_2驱具有气水交替驱的特征;过早注入CO_2,渗流通道会提前被打开,蒸汽过早地与孔道中大部分原油接触,导致原油乳化,使得部分乳化原油很难被驱扫出来;残余油饱和度为45%时,最终驱油效率可达到87%,是实验中CO_2的最佳注入时机。在实际开发过程中,要通过产水率判断蒸汽通道是否打开来决定CO_2的注入时机。

复合驱过程中化学剂损失与超低界面张力有效作用距离

以大庆天然油砂制作填砂管模型,通过改变复合体系的注入量,研究了碱、活性剂、聚合物3种组分的动态吸附特性,并模拟计算了不同注入量下各组分在地层中运移距离与损失量的关系.结果表明,活性剂的损失量最大,在运移1/5井距后即损失约80%;而聚合物和碱的损失分别只有12%和15%.结合界面张力随运移距离的变化情况可以判断,超低界面张力在油层中的有效作用距离有限,而体系在非超低界面张力状态下对采收率的贡献应予以足够的重视.

二元体系中化学剂浓度对驱油效果的影响

表面活性剂/聚合物二元体系可以最大限度地发挥聚合物的黏弹性并具有较低的界面张力。在成本相同的情况下,二元复合物驱可达到与三元复合驱相同的驱油效果,同时减少了乳化液的负面影响,避免了由于碱的存在引起的地层及井的结垢现象。通过室内物理模拟实验,研究了非均质岩心条件下表面活性剂浓度、聚合物浓度对二元体系驱油效果的影响。实验结果表明:二元复合驱采收率可比水驱提高20%左右;随着聚合物浓度的增加,二元体系驱油效率增加;在二元体系黏度较高的条件下,随着表面活性剂浓度的降低,二元体系的驱油效率不会出现显著下降;对于非均质岩心,在较高聚合物用量条件下,可以弥补由于表面活性剂浓度的降低使二元体系油水界面张力上升而导致的体系驱油效率的下降,并在一定程度上可以降低表面活性剂的用量。

复合表面活性剂NF-201的性能与驱油效果

实验考察了驱油用复合表面活性剂NF 201的应用性能及驱油效率。NF 201由30%复合非离子表面活性剂,25%～30%C2～C12一元脂肪醇及多元醇,20%石油磺酸盐HF 8903A,20%～25%添加剂组成。由30℃张力曲线求出,NF 201在水溶液中分别有临界胶束浓度3 0g/L和5 0g/L,对应的表面张力为21 2mN/m,油(煤油)水界面张力为3 3×10-3mN/m。NF 201的耐温性为120～130℃。5 0g/LNF 201水溶液在Ca2++Mg2+浓度分别为1g/L或<0 6g/L时,或pH值变化范围为1 0～14 0时,均维持低表面张力和超低界面张力。在65℃下在填石英砂模型上驱替含饱和剩余水的饱和模拟油时,地层水(矿化度73g/L,Ca2++Mg2+浓度2 8～3 0g/L)、1 5g/LNaOH溶液及2 5%共聚物PSS溶液的驱油率分别为47 19%、49 30%、62 04%,加入5 0g/LNF 201使3种驱替液的驱油率分别增加10 10%、8 50%、5 61%,而加入石油磺酸盐HF 8903A使驱油率分别增加2 75%、5 11%、3 35%。在NF 201中加入2%络合剂NF可使抗钙镁能力达到3 0g/L。NF 201是一种耐温抗盐抗钙镁,适应性强,驱油效率高的表面活性剂体系。图6表2参3。

化学剂的质量浓度对ASP体系驱油效率的影响

在模拟大庆油田地层条件下，进行了水驱以及碱－表面活性剂－聚合物（ＡＳＰ）三元复合体系驱油效率的实验研究。在测定了配制不同碱、表面活性剂、聚合物浓度下的ＡＳＰ驱油效率基础上，分析了化学剂浓度对ＡＳＰ体系驱油效率的影响，并提出了适合于大庆油田三次采油需要的三元复合体系：碱（ＮａＯＨ）为８－１１ｇ／Ｌ，表面活性剂（Ｂ－１００）为１０ｇ／Ｌ，聚合物（３３３０Ｓ）为１０００ｍｇ／Ｌ。

低渗透稠油油藏CO_(2)降黏剂复合驱优选评价及矿场试验

低渗稠油油藏普遍存在自然产能低,注水井压力高、注不进,注水沿压裂缝方向推进,含水上升快等问题。以低渗稠油油藏Z13为例,开展了CO_(2)降黏剂复合驱技术研究。通过降黏剂性能评价优选出降黏剂KD-45A,再结合长岩心驱替实验,明确降黏剂段塞对体系性能及复合驱效果的影响,总结复合驱相比单一驱替方式的增效机理。实验结果显示:降黏剂KD-45A在降低黏度、油水界面张力等方面有较好的效果,其浓度达到0.3%以上时,降黏率达到96%;降黏剂能有效提升CO_(2)驱的驱油效率,每0.1 PV的降黏剂大约可以提升2%的采收率,但超过0.2 PV,降黏剂作用明显减小;前置段塞体积对减缓突破时机的影响不大;注入压力变化随前置段塞体积的增加而增大,但超过0.2 PV后变化不大。在Z13-8井组的现场试验取得较好的增油降水效果,对同类型油藏的开发具有指导意义。

克拉玛依油田九_(6)区稠油油藏蒸汽-CO_(2)复合驱实验评价

克拉玛依油田九6区齐古组稠油油藏上油层蒸汽驱采出程度达60%,而下油层采出程度仅为32%,存在油藏原油动用程度差异大,部分储集层未被波及等开发问题,需要探索新的开发方式来进一步提高开发效果。通过室内物理模拟实验,研究了九6区蒸汽-CO_2复合驱油效率及其驱油机理,优化了复合驱最佳注入参数。实验结果表明,蒸汽-CO_2复合驱过程中CO_2可为蒸汽驱打开渗流通道,降低注蒸汽压力,还可以抑制蒸汽驱造成的高黏度油包水乳状液的形成,降低了原油黏度;蒸汽冷凝水形成水气交替段塞,减缓了CO_2气窜发生,增大了波及体积,形成了良好的协同作用,蒸汽-CO_2复合驱比蒸汽驱驱油效率提高35%左右,实验优选了最佳注入方式为交替注入,在蒸汽温度为220℃,蒸汽与CO_2注入比为10∶1～25∶1时,最终驱油效率可达80%以上。

化学剂对复合驱乳状液液膜强度的影响

三元复合驱采出乳状液中含有驱替用化学剂 ,这些化学剂将对乳状液的稳定性产生潜在影响。提出了一种简便而有效的研究方法 ,并分别研究了化学剂对乳状液液膜强度的影响。这有助于研究化学剂对液膜作用的微观机理 ,可为三元复合驱采出液处理技术研究提供较为直接的参考。

三元复合驱采油井用的固体缓释防垢剂

由3种未指名化合物配制成兼具防腐蚀作用的防垢剂FHE,加入固化剂制成缓释防垢剂(防垢块)。在三元复合驱采出液中加入防垢剂FHE2.5mg/L,在55℃、72h静态挂片测试中防垢率为99.0%;加入防垢剂FHE2.5、4.0mg/L,在55℃、压力3MPa、168h动态模拟条件下挂片测试防垢率分别为74.9%、93.2%,由此得到防垢剂FHE的最佳浓度为4.0mg/L。防垢剂FHE与固化剂的最佳配比为3∶1。在去离子水中50℃时,防垢剂FHE从直径20mm、长20mm的防垢块中的静态溶出率由13.14%(0～48h)逐渐降至11.04%(144～192h)。在模拟井筒条件的实验装置上,求得50～55℃下,14～20h内从防垢块溶出的防垢剂在三元复合驱采出液中的浓度由4.31降至3.70mg/L,由相似性原理求得在井筒中使用的防垢块直径应为8mm,长度应为645mm。在一口螺杆泵采油井中使用防垢块,油井产量略有增加,泵电流下降4～6A。图1表5参3。

混相和非混相富气-N_(2)复合驱试验研究

为了提高低渗、特低渗油层富气-N_(2)复合驱采收率,选用30cm长的低渗、特低渗2类天然岩心,分别在混相、非混相条件下进行了物模驱油试验研究。研究结果表明,采用富气-N_(2)复合驱方式,可获得接近于全富气驱的驱油效果,混相驱复合驱时低渗、特低渗透岩心富气合理段塞均为0.6PV;非混相复合驱时低渗透岩心富气合理段塞为0.6PV,特低渗透岩心富气合理段塞为0.4PV;相对低渗透岩心在该试验条件下,低渗、特低渗透岩心中,混相富气-N_(2)复合驱采收率平均比非混相复合驱采收率高10.87%,技术指标具有优势;但非混相复合驱注入压力低、注同样PV数时所需气量少,其投入产出比平均为混相复合驱的1.314倍,经济上具有优势;特低渗透岩心富气-N_(2)复合驱可以获得更好的驱替效果,在混相条件下,采用0.6PV富气+N_(2)复合驱的驱替方式时,特低渗岩心的采收率为73.21%,比低渗岩心的采收率(65.91%)高7.30个百分点;在非混相条件下,特低渗岩心0.4PV富气+N_(2)复合驱的采收率为62.05%,比低渗岩心0.6PV富气+N_(2)复合驱的采收率(54.98%)高7.07个百分点;该研究为富气-N_(2)复合驱在油气开采中的实施和应用提供了可靠的试验依据。

直链重烷基苯磺酸盐的驱油能力研究

研究了所合成的各种结构的直链烷基苯磺酸盐单剂及其复配体系在不同碱质量分数情况下对大庆四厂油 /水界面张力情况。结果表明 :对同一碳链长度的直链烷基苯磺酸盐 ,带甲基的比带乙基、异丙基和苯环上不带取代基的烷基苯磺酸盐降低界面张力的能力强 ;同样结构的十六碳链长的烷基苯磺酸盐又较其他碳链长度的烷基苯磺酸盐效果更优 ;长、短碳链的带甲基的直链烷基苯磺酸盐按一定比例复配 ,协同效应显著 ;与支链烷基苯磺酸盐复配后 ,体系的驱油能力、抗稀释性和抗Ca2 +、Mg2 +能力明显增加。

化学驱实用数学模型及其应用

为了使数值模拟能更加准确地描述化学驱油的复杂机理,根据近年来化学驱油理论研究的新认识,建立了描述化学驱油过程的数学模型。模型是一个三维多组分化学驱模拟器,具有单一相对分子质量聚合物驱、多种相对分子质量聚合物驱和表面活性剂一聚合物-碱复合驱模拟功能。该模型除具备商业化模型已有的流度控制和毛管驱替机理描述功能外,还新增了如下模拟功能:提高微观驱油效率的聚合物弹性描述、多种相对分子质量聚合物的混合驱油过程描述、低表面活性剂浓度化学复合驱过程的化学剂复合协同效应的表征,聚合物弹性和毛管数对相对渗透率的影响以及化学驱油过程所发生的对流、弥散、扩散和吸附等一系列物理化学现象的描述。该模型已在大庆油田化学驱油科研和生产实践中成功应用。

多元热流体对油气采输管线的腐蚀

分别模拟油气田井下及地面工况条件,利用高温高压动态腐蚀试验,测试火箭动力综合提高原油采收率装置产生的多元热流体中CO2对地面管线及井下管柱的腐蚀性。结果表明:本试验条件下,多元热流体对油套管钢(N80)的腐蚀速率最高值出现在60℃、10 MPa2、4 h,为0.459mm/a;1 MPa,50℃条件下,多元热流体对地面管线钢(A3)的腐蚀速率为0.161mm/a;缓蚀剂筛选结果表明,缓蚀剂9BS缓蚀效果非常明显,加药量为35 mg/L时,缓蚀率为94.59%。