相对渗透率调节剂的选择性堵水性能研究

针对一种阳离子聚合物型相对渗透率调节剂,研究了RPM在不同润湿性砂子上的静态吸附以及选择性堵水性能。实验结果表明:RPM在油砂和石英砂上均发生单层吸附,且石英砂上的静态吸附量(1 110μg/g)是其在油砂上的吸附量的2倍以上;吸附剂表面润湿性和聚合物链节的带电性是影响吸附量的两个重要因素;RPM的吸附可以使油湿石英表面(105°)转变为弱水湿(72°);采用了岩芯驱替实验研究RPM的选择性堵水能力:油、水相残余阻力系数随着渗透率、温度以及矿化度的增加而下降,聚合物吸附层的膨胀/收缩是RPM选择性堵水的合理解释。

相对渗透率调节剂作用机理

利用分子模拟技术与岩心流动装置相结合的优势,研究了相对渗透率调节剂的控水机理。为了从分子层面考察相对渗透率调节剂调节油水渗流的原理,构建了油水混相通过负载于二氧化硅表面的相对渗透率调节剂的动态模型。结果显示,聚合物分子在水相中呈舒展状态,而在油相中呈收缩状态,油相压缩相对渗透率调节剂膜;模拟计算油水混相通过相对渗透率调节剂的扩散系数比为4.2,与岩心驱替实验结果一致,两者结合验证了合成的相对渗透率调节剂达到了分子结构设计的要求,具有相对渗透率调节能力。相对渗透率调节剂控水机理是:相对渗透率调节剂遇水膨胀后,水相以渗流方式通过相对渗透率调节剂时,由于水与相对渗透率调节剂分子链的极性部分相互作用,通过速率较慢;由于油水两相具有界面,油相对吸水后的相对渗透率调节剂弹性膜施加压力,形成油相通道,使油相快速通过。

一种相对渗透率调节剂的静态吸附研究

油田进入中高含水期后,为控制产水量,可以注入相对渗透率调节剂(RPM)。RPM可以大幅降低水相渗透率,而对油相渗透率影响很小甚至没有影响。RPM在地层岩石中的吸附性能是评价其性能的重要指标,为此笔者通过室内试验分析了阳离子聚合物型相对渗透率调节剂链节的荷电性、地层水矿化度、固体表面润湿性对RPM吸附过程的影响。结果表明,RPM在石英砂及油砂上的吸附量主要受静电引力及固体表面润湿性的影响,聚合物链节及岩石带电性的匹配对RPM的吸附具有重要影响;RPM的吸附量随着矿化度的增大而增大;RPM在石英砂和油砂上的吸附均符合单层吸附规律,且在油砂上的吸附量远小于在石英砂上的吸附量;RPM的吸附可使石英片表面润湿性由油湿向弱水湿方向转变。

相对渗透率调节剂负载砂制备工艺及性能研究

通过在充填石英砂表面化学接枝具有相对渗透率调节功能的三元共聚物制备了相对渗透率调节剂负载砂,研究了相对渗透率调节剂负载砂的负载工艺及制备方法,并对其控水性能及耐温、耐压性能进行了室内评价。红外光谱研究表明在充填石英砂表面负载有相对渗透率调节剂(三元共聚物),优化制备的相对渗透率调节剂负载砂的负载量为6.5%,负载砂可以明显降低水相渗透率,而对油相渗透率影响很小,NFRR≥3,说明其控水性能优良;耐受温度80℃以上,地层压力下控水性能稳定,可以满足绝大多数油田的控水防砂要求。

相对渗透率调节剂提高采收率优化控制条件研究

相对渗透率调节剂(relative permeability modifier,RPM)可以选择性降低油水相渗透率以提高注入水的波及系数;并改变岩石表面的润湿性,提高采收率。研究了一种阳离子聚合物型的相对渗透率调节剂,测定了RPM对表面润湿性以及油水相渗透率的影响。通过岩心驱油试验考察了不同油藏渗透率、地层润湿性、原油黏度、RPM注入时机、注入水注入速度等条件下RPM驱的驱油效果。实验结果表明,RPM可以将油湿的石英表面润湿性改变为弱水湿,且对水相渗透率降低程度更大;RPM驱适合渗透率大于50×10-3μm2地层;RPM在油湿岩心中具有更高的采收率增值;原油黏度在20 mPa·s时,采收率增值幅度最大;在相似的渗透率条件下,注入速度增大时,水驱采收率与最终采收率均增大;较早注入RPM有更好的最终采收率效果。

低温固化阻水透油防砂材料的室内研究

针对浅层低温地层出砂和油井采出液高含水的问题,开展低温固化阻水透油防砂材料室内研究。将石英砂、环氧树脂、相对渗透率调节剂等通过共混工艺制备了一种低温固化阻水透油防砂材料,利用FT-IR、热重、扫描电子显微镜等分析了防砂材料及其人造岩心的固化机理、热稳定性、微观形貌等,通过岩心驱替装置考察了人造岩心的抗压强度和水/油相渗透率。实验结果表明,含有30%相对渗透率调节剂的防砂材料在低温(30~70℃)条件下,固化形成的人造岩心抗压强度达到4.22 MPa以上;同时,相对渗透率调节剂加量为30%的人造岩心的水相渗透率和油相渗透率分别为963×10^(-3)和5513×10^(-3)μm^(2),表现出优异的阻水透油性。所合成的防砂材料在低温(30~70℃)条件下能满足低温浅层井的防砂阻水的要求。

耐温抗盐水平井封堵体系研究与应用

针对中原油田高温、高盐和水平井中80%是筛管完井的特点,研发了以渗透率调节剂RPM(阳离子三元聚合物)为主剂的耐温抗盐水平井封堵体系(5000 mg/L渗透率调节剂RPM+6000 mg/L交联剂PFR+300 mg/L稳定剂JN),考察了该体系的耐温、耐盐、热稳定性及封堵性能。结果表明,该体系耐温可达90℃,耐盐可达25×104mg/L(其中Ca^(2+)、Mg^(2+)浓度5000 mg/L),凝胶强度在5×104m Pa·s以上,长期热稳定性可达90 d以上。该体系具有较好的选择性堵水性能,封堵填砂管后水相渗透率降低89%,而油相渗透率仅降低17%,可直接用于水平井堵水,尤其可以解决管外无法封隔的割缝筛管和裸眼方式完井的水平井堵水问题。

磺酸类表面活性剂对无机复合胶凝防砂材料性能的影响

介绍了一种由硫铝酸盐熟料颗粒、一定比例的地层产出砂及外加剂组成的无机复合胶凝防砂材料。该材料中使用粒径0.1250.22mm和>0.22mm的两种分极砂的混合物。以G级油井水泥为胶凝剂与地层砂配制无机复合胶凝防砂材料浆,考察了两类表面活性剂对料浆和胶结体性能的影响。在料浆中加入0.3%2.3%具有减阻性能的表面活性剂木质素磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠及土温80,随表面活性剂加量增大,料浆的黏度先急剧下降,后缓慢下降,表明这些表面活性剂都具有减阻作用,其中木质素磺酸盐的减阻效果最好。另一类表面活性剂为由萘、甲醛、浓硫酸、烧碱、钙盐等合成的磺酸盐衍生物表面活性剂,可改善胶结体的渗透率(最高可达9.64μm2),缩短胶结时间而不影响其抗压强度(最高达3.7MPa);其加量为0.5%1.5%,胶结温度为40100℃,胶结时间24小时以上。

特厚储层高效水力压裂新技术

Aguada pichana气田位于Neu-quen省Neuquen盆地中部,它是目前阿根廷的主要气田之一。Mulichinco地层厚30～80m且整个产层的渗透率在纵向上是变化的。上部地层渗透率较低,下部地层的渗透率高,气体主要从下部地层产出引起气藏孔隙压力的差异性衰竭及储层的岩石力学性能发生变化。运用常规的单级压裂后,支撑剂主要分布在储层下部,对储层上部的作用不大,很难取得理想的增产效果。本文针对该区的具体情况采取了两级压裂新技术,第一阶段先压开下部渗透率较高的层段,同时为了防止将下部水层压开,在压裂液中加入相对渗透率调节剂(RPM);第二阶段对储层上部渗透率差的层进行压裂。该工艺实施后,增产效果明显,生产测井显示,产出的气体有65%来自上部低渗地层,有35%来自下部地层,表明储层上下部均被适当地改造。