部分枝化黏弹性颗粒溶液的增黏性及抗剪切性

为了研究剪切条件下B-PPG溶液的黏度及黏弹性变化的机理,通过机械剪切(模拟聚合物从设备到井筒注入过程中所受剪切)和射孔孔眼(炮眼)剪切(模拟聚合物溶液通过射孔孔眼及近井地层所受剪切)方法,研究了B-PPG在不同剪切强度作用下溶液的黏度保留率,并利用原子力显微镜观察B-PPG溶液的微观结构。结果表明,B-PPG的增黏性较好。70℃下当溶液质量浓度大于3.5 g/L时,颗粒的支化链相互缠绕形成的网络结构导致溶液黏度迅速增大。B-PPG的抗剪切性较好。B-PPG溶液的表观黏度随剪切速率增加而降低;B-PPG溶液浓度越高,溶液黏度降幅越大。机械剪切后B-PPG溶液的黏度保留率大于50%,模拟射孔孔眼剪切后的黏度保留率大于20%。剪切前后的B-PPG溶液均以储能模量为主。两种剪切条件下B-PPG原有的交联网络结构均有不同程度地破坏,分子间连接较弱,不同剪切类型及强度对网络结构的破坏程度不同,射孔孔眼剪切对网络结构的破坏最大。

油田采出液中黏弹性颗粒驱油剂PPG的检测新方法

高效液相色谱法是目前检测油田采出液中聚合物含量的最简便灵敏的方法,但该方法只能对聚合物的总量进行检测。在实际应用中,为了提高驱油效率,常常会将部分水解聚丙烯酰胺HPAM和黏弹性颗粒驱油剂PPG进行复配使用,为了实现含有HPAM的油田采出液中PPG液相色谱的检测,提出了一种新的样品前处理方法,即利用HPAM和PPG结构上的差异,在样品中分别加入交联剂和破胶剂,使HPAM从溶液中沉淀出来,而PPG仍然保留在溶液中,以排除液相色谱检测PPG时HPAM的干扰。结果表明,样品中加入硝酸铝交联剂(硝酸铝、聚合物总量比=10:1)3 min后,加入破胶剂H_2O_2(H_2O_2、聚合物总量比=150:1),可以实现HPAM的完全沉淀,进而实现PPG的液相色谱检测。该方法具有很好的精确度和加标回收率,线性范围:10~200 mg/L,最低检测限为5 mg/L。

基于核磁共振技术的黏弹性颗粒驱油剂流动特征

首次通过核磁共振技术和岩心驱替实验相结合的方法,对黏弹性颗粒(B-PPG)驱油剂在岩心中的流动特征进行深入研究。驱替结果表明:B-PPG在岩心孔隙介质中以重复堵塞-变形-通过的方式运移。核磁共振横向弛豫时间(T2)图谱明确了B-PPG在孔隙介质中的调剖作用,即B-PPG首先运移进入大孔隙,然后对其进行封堵,促使液流转向较小孔隙。核磁共振图像直观揭示了B-PPG驱油剂在岩心孔隙中的流动分布状态,B-PPG驱油剂驱替前缘均匀推进,能够进入水驱波及不到的区域,具有显著的调整微观非均质性、增大波及系数的能力。渗透率、B-PPG浓度及注入速率对B-PPG驱油剂的流动特征具有显著影响。增大渗透率能够提高B-PPG在孔隙介质中注入性;增大浓度或降低注入速率有利于B-PPG堵塞大孔隙,液流转向较小孔隙,提高波及系数。

黏弹性颗粒驱油剂在多孔介质中的渗流规律

为深入认识非均相复合驱油机理,指导非均相复合驱油体系设计及技术推广应用,通过物理模拟手段,并结合孤岛油田中一区Ng3单元非均相复合驱矿场见效特征,分析了黏弹性颗粒驱油剂在多孔介质中的运移特征。结果表明,黏弹性颗粒驱油剂较聚合物具有更强的调整非均质能力,黏弹性颗粒驱油剂在多孔介质中以"堆积堵塞-压力升高-变形通过"的方式渗流。黏弹性颗粒驱油剂通过孔喉时,通过挤压变形和拉伸变形,局部改变驱动压差,具有深部运移、非均质调整以及交替封堵、均匀驱替的特点,能够有效扩大波及体积,从而最终提高原油采收率。

黏弹性颗粒驱油剂注入性能研究

通过填砂管驱替实验,研究了温度、矿化度、注入速度、注入浓度、孔喉直径与黏弹性颗粒驱油剂粒径中值比值等因素对黏弹性颗粒驱油剂注入能力的影响。研究表明,黏弹性颗粒驱油剂以＂堆积堵塞—压力升高—变形通过—压力降低＂的方式在多孔介质中运移,具有良好的非均质调整能力。温度、矿化度对黏弹性颗粒驱油剂注入能力影响较小;随着注入速度、注入浓度的增加,黏弹性颗粒驱油剂的注入压力增大;孔喉直径与黏弹性颗粒驱油剂粒径中值比值对黏弹性颗粒驱油剂注入能力影响较大,该值在0.008~0.014时,黏弹性颗粒驱油剂具有良好的深部调驱效果。

黏弹性颗粒驱油剂的制备与性能

经过长期的注水开发,我国大部分油田已面临非均质性严重、剩余油分散等现状,依靠常规方法仍有近一半原油滞留地下无法采出。线型聚丙烯酰胺驱油剂在非均质油藏中沿高渗条带窜流,扩大波及体积能力差,无法起到大幅度提高采收率的作用。对此,创新设计了一种“交联-支化共存”新型分子结构,采用自由基聚合,建立了多官能引发体系,发明了动力学调控机制,研发了结构可控的黏弹性颗粒驱油剂(B-PPG)。B-PPG在性能上兼具部分水解聚丙烯酰胺和交联聚丙烯酰胺的双重优点:它既具有线型聚丙烯酰胺的增黏能力和在地层中的运移能力,同时又具有交联聚丙烯酰胺优异的耐温抗盐、耐老化能力和调节地层渗透率的能力。以B-PPG为主剂的非均相复合驱技术已应用于胜利油田聚驱后油藏,提高采收率8.5个百分点,最终采收率高达63.6%,实现聚驱后油藏高效开发。

非均相复合驱中黏弹性颗粒驱油剂与储层孔喉匹配关系

胜利油田聚合物驱后油藏非均相复合驱先导试验取得显著效果,其驱油体系的核心是黏弹性颗粒驱油剂。作为一种新型颗粒驱油剂,黏弹性颗粒驱油剂与储层孔喉之间的匹配关系直接影响非均相复合驱油体系设计及矿场应用效果,但目前尚缺乏有效指导黏弹性颗粒驱油剂与储层孔喉匹配关系分析的方法,且室内实验控制相关变量不够精确。采用球体颗粒堆积体来表征实际的黏弹性颗粒驱油剂,建立了基于亚颗粒堆积的黏弹性颗粒驱油剂微观力学表征模型,实现对黏弹性颗粒驱油剂在多孔介质中运移的定量描述;研究了颗粒物性参数、孔喉大小等因素对黏弹性颗粒驱油剂变形通过孔喉时临界变形压力的影响,建立了黏弹性颗粒驱油剂与储层孔喉匹配关系模板,并通过物理模拟实验结果及模拟计算结果对比验证,该模板具有较高的准确性和有效性;基于该模板优选的黏弹性颗粒驱油剂在孤岛油田中一区Ng3区块扩大试验区矿场应用效果显著,注入压力上升了6.5 MPa,提高采收率9.8%。该模板可实现不同油藏条件下黏弹性颗粒驱油剂的个性化选择,对非均相复合驱油体系设计及非均相复合驱应用具有重要的指导意义。

非均质油层黏弹性凝胶颗粒提高采收率机理研究

通过非均质双填砂管调驱实验、平板夹砂模型驱油实验和微观驱油实验对黏弹性凝胶颗粒(PPG)提高非均质油层采收率机理进行了研究。非均质平行管岩心调驱实验表明:PPG可在孔隙介质中不断重复封堵与运移,具有良好的调驱性能;PPG优先进入并封堵高渗透层,调整非均质地层吸水剖面,将高渗和低渗岩心的分液量比由原来的高于90∶10调整至30∶70,具备显著的液流转向及油层分流能力;同时,PPG可将低渗透油层的采收率在水驱基础上再提高32.1%;而高渗透油层及整体采收率则分别提高13%和22.9%。微观驱油实验结果表明,PPG能够对不同孔径的孔道进行动态交替封堵,具有显著的封堵高渗孔道、调整非均质、增大波及系数的能力。非均质平板夹砂模型驱油实验中,PPG对不同渗透率条带中的原油都有驱动作用,最终采收率达89%。微观驱油实验结果表明,PPG在非均质油层中实现动态液流转向、扩大波及系数是其提高采收率的主要机理。

考虑应力波透反射作用的分层颗粒材料细观动力响应分析

为探究应力波界面透反射行为对分层黏弹性颗粒材料细观动力响应的影响规律,推导了界面透反射系数的理论表达,并建立了单频应力波入射和多频应力波入射两类条件下分层黏弹性颗粒材料的细观动力响应模型.典型算例分析结果表明:单频应力波入射时,上层颗粒动力响应形成“驻波”现象;双频应力波入射时,上下层颗粒动力响应均形成“行波”现象;两类条件下,分层界面处相邻颗粒的位移振幅均出现明显突变.以高速铁路无砟轨道路基基床为应用场景,分析基床填料刚度、阻尼系数及密度等参数对界面透反射特性的影响规律,探讨分层颗粒材料动力变形的调控思路,即增加基床表层填料的刚度、阻尼系数及密度,或减小基床底层填料的密度等措施可实现增益透射、抑制反射目标.此外,动力变形调控时还需控制路基颗粒材料固有频率远离动载激振特征频率.

大分子交联剂制备颗粒驱油剂及其性能

为了解决我国油田开采中出现的非均质性突出、高温高盐等问题,本文突破小分子交联剂制备颗粒驱油剂的技术思路,采用合成的多种新型大分子交联剂制备了系列颗粒型驱油剂,并且对其网络结构、力学性能、耐老化能力以及运移机理进行了研究。研究结果表明,大分子交联剂能够有效提高凝胶的均匀性,赋予了凝胶的优异的力学性能。3种大分子交联剂凝胶的断裂伸长率都在2000%以上,断裂强度达到0.3 MPa以上,并且90%压缩应变下不破坏。其中MCH0.5-30性能最优,断裂伸长率能够达到2800%,断裂强度能够达到0.6 MPa。此外其在85℃、30 g/L矿化度的盐水中,老化性能优于小分子交联剂制备的颗粒型驱油剂。大分子交联剂为制备高性能凝胶颗粒驱油剂提供了新的思路,有望在高温高盐的苛刻油藏中得到应用。图26参15。

非均相复合驱油体系界面性质的影响因素

针对聚驱后油藏特点研发了黏弹性颗粒驱油剂(B-PPG)。文中研究了黏弹性颗粒驱油剂溶液与煤油间的界面张力和扩张流变性质,考察了盐度、二价离子和温度对体系界面张力及扩张流变参数的影响。结果表明,高浓度时,B-PPG通过烷基链的疏水作用形成了二维网络结构,提升了界面膜的强度,临界缔合浓度为1000mg/L。NaCl压缩双电层,增大了B-PPG分子的界面吸附量,界面张力显著降低;同时,由于分子间静电相互作用减弱,扩张弹性急剧降低,而扩散交换的加快导致扩张黏性降低。二价阳离子的加入,造成界面分子排列的紧密程度有所降低,界面张力略有升高。二价阳离子还可以增强B-PPG形成的聚集体结构,导致扩张弹性略有增大。升高温度,加速了B-PPG分子的热运动,扩散交换过程变快,界面膜强度降低。

中高渗胶结油藏聚合物驱后非均相复合驱技术

双河油田始新统核桃园组Ⅳ1-3层系具有高温和中高渗的特点,聚合物驱后进入特高含水阶段,需要进一步提高采收率技术。非均相复合驱油体系兼具扩大波及体积和提高洗油效率的作用,可以有效调整剖面,控水增油。基于黏弹性和界面活性,研究了非均相复合驱油体系的长期热稳定性,利用单根岩心研究其注入性和运移方式,利用双管并联岩心驱替实验评价其驱油效果。研究结果表明,非均相复合驱油体系为黏弹性复合体系,弹性占主导地位。其黏度较聚合物驱油体系高58%~197%,弹性模量较聚合物驱油体系高67%~227%。界面张力处于10^(-3) mN/m数量级,具有良好的洗油作用。非均相复合驱油体系具有良好的长期热稳定性,老化180 d后,黏度和弹性模量保留率超过100%,界面张力仍处于10^(-3) mN/m数量级。非均相复合驱油体系注入性好,能够在高强度聚合物驱后进一步提高采收率16.93%。非均相复合驱油体系的运移方式为运移、堆积、封堵、变形通过,通过启动低渗区被毛细管力束缚的剩余油,使油相饱和度显著降低。将非均相复合驱的应用范围从低温、高孔高渗疏松油藏拓展到了高温、中高渗胶结油藏。

新型非均相复合驱油方法

利用流变仪、界面张力仪、激光粒度仪、微观驱油和驱油物理模拟等装置,通过实验筛选出了驱油用黏弹性颗粒驱油剂(PPG)样品,评价了其应用性能;研究了PPG与聚合物及表面活性剂间的相互作用规律,设计了非均相复合驱油体系,评价了其在胜利油田高温高盐、聚合物驱后油藏条件下的提高采收率效果。结果表明,驱油用PPG能够在多孔介质中运移并通过在孔喉处的堆积—堵塞—压力升高—变形通过来改变已形成的优势通道,具有比聚合物更强的扩大波及能力。PPG与聚合物复配后能够增强体系的黏度与黏弹性能,因而PPG与表面活性剂和聚合物组成的非均相复合驱油体系具有比聚合物驱更强的扩大波及体积能力和与复合驱相似的洗油能力。在双管模型渗透率级差为(1 000∶5 000)×10-3μm2时,在胜利油田高温高盐油藏条件下可提高采收率22.5%,在胜利油田孤岛中一区Ng3聚合物驱后的油藏条件下,可进一步提高采收率19.1%。

非均相复合驱油体系设计与性能评价

为进一步提高聚驱后油藏采收率,针对聚驱后油藏非均质性强、剩余油普遍分布的特点,提出了非均相复合驱油体系。非均相复合驱油体系包括黏弹性颗粒驱油剂(PPG)、表面活性剂和聚合物。通过研究黏弹性颗粒驱油剂的溶胀能力、黏弹性、滤过能力和在岩心中运移性能,及其与表面活性剂、聚合物之间相互作用,得到了适合于胜利高温高盐油藏和聚合物驱后油藏的非均相复合驱油体系1000mg/L PPG+1000mg/L聚合物+0.3%胜利石油磺酸盐+0.1%非离子表面活性剂1709。结果表明,PPG可遇水溶胀,耐盐性能好,在油藏中具有封堵和运移性能,较单一聚合物能够更好地提高波及体积。在含水98%条件下注入0.3倍孔隙体积的非均相复合驱油体系,聚合物驱后提高采收率13.6%(OOIP)。该体系可应用于高温高盐油藏或聚合物驱后油藏大幅度提高采收率。

聚驱后油藏化学驱提高采收率技术及先导试验

以聚合物驱后油藏为研究目标,首次建立了聚合物驱后油藏化学驱进一步大幅度提高采收率的黏度比、界面张力、阻力系数和残余阻力系数等技术政策界限,并形成相应的理论图版;设计了符合技术政策界限的堵驱结合、固相和液相并存的"黏弹性颗粒驱油剂+表面活性剂+聚合物"新型化学驱油体系,即非均相复合驱油体系;优化了胜利油田第一个聚合物驱后油藏非均相复合驱的先导试验方案,矿场实施后先导试验目前已取得显著的降水增油效果,综合含水率由96.6%下降到77.0%,日产油量由17.6 t上升到84.5 t,是化学驱前的4.8倍,实际已提高采收率3.2%,预测最终提高采收率8.5%,最终采收率达63.6%。开辟了聚合物驱后油藏进一步大幅度提高采收率的新途径。

高温高盐油藏化学驱提高采收率技术发展与思考

我国东部大部分老油田已经进入特高含水开发阶段,进一步提高采收率面临着巨大挑战。国内外技术创新和应用实践证实,依靠化学驱技术能够大幅提高特高含水油田采收率。中国石化拥有的化学驱资源以河流相为主,储层非均质性强,属于高温高盐稠油油藏,开展化学驱难度大。以大幅度提高原油采收率为主线,论述了聚合物驱、无碱二元复合驱和非均相复合驱为主的化学驱油技术发展历程和应用效果。通过持续攻关研究,现已形成系列技术,整体处于世界领先水平。截至2020年底,动用地质储量17.6×10~8t,年产量达1400×10~4t,在老油田稳油降本中发挥了重要作用。今后一段时期,化学驱的应用领域将向更高温度、更高矿化度、更高原油黏度的油藏拓展,化学驱地面工程向标准化、模块化、信息化方向发展,降低成本和绿色发展是增强化学驱技术竞争力的必然趋势。

适用于双河油田聚驱后油藏的非均相复合驱油体系研究

聚合物驱后油藏储层非均质矛盾加剧,剩余油分布更加分散,常规化学驱进一步提高采收率难度大。针对双河油田北块Ⅱx层系聚驱后中高渗透率砂砾岩油藏特点,设计一种由聚合物、黏弹颗粒驱油剂PPG和高效表面活性剂组成的非均相复合体系,开展了驱剂优选、热稳定性评价及注入方式优化。实验结果表明,得到的P/PPG/S非均相复合体系具有高黏弹、超低界面张力的优异性能,热稳定性能良好,能够有效改善储层非均质性,扩大波及体积,同时提高驱油效率。岩心驱油实验表明,模拟油藏条件下,采用P/PPG与P/PPG/S非均相复合体系组合驱替的方式,聚驱后进一步提高采收率27.8%,从而为双河油田聚合物驱后油藏有效提高采收率提供了一种技术方法。

PPG与超高相对分子质量聚合物复配技术研究

针对河南油田下二门H2Ⅳ层系油藏特征,优选出由黏弹性颗粒(PPG)和超高相对分子质量聚合物SNF6035组成的复合驱油体系,即1 500 mg/L聚合物SNF6035+1 500 mg/L 6#PPG。室内实验结果表明,聚合物SNF6035与6#PPG复配后,初始黏度基本保持不变;复配液在60℃下老化60 d后,黏度保留率大于80%,体系热稳定性较好。该复配体系可提高采收率30.25%,高于单一6#PPG或聚合物SNF6035的驱油效率。

B–PPG非均相复合体系对滤砂管通过性能实验研究——以胜利海上油田为例

非均相复合驱油技术是一种新型驱油技术,该驱油体系利用黏弹性颗粒驱油剂B–PPG的驱替性能,与聚合物复配之后扩大波及能力,叠加表面活性剂超低界面张力带来的洗油能力,从而获得最佳的驱油效果。本文针对胜利海上油田非均相复合驱,开展了I型、II型、III型三种型号B–PPG非均相复合体系通过低剪切滤砂管性能的实验。结果表明,I型B–PPG非均相复合体系在通过滤砂管时,未发生堵塞,黏度保留率和粒度保留率良好;II型B–PPG非均相复合体系通过滤砂管时,在高排量条件下黏度有一定的损失;III型B–PPG非均相复合体系在高排量条件下存在较大的堵塞风险,且黏度损失较大。

基于可视化实验和分形维数的B-PPG微观驱油特征研究

黏弹性颗粒驱油剂(B-PPG)调驱是高含水老油田进行剩余油挖潜、进一步提高采收率的高效驱替方式之一。结合可视化驱油实验和分形维数理论对B-PPG微观驱油特征进行研究,有助于增强其油藏适应性和矿场增油效果。结果表明,B-PPG驱相对于水驱分形维数更低、驱替前缘更均匀、突破时间更长,能够有效扩大波及范围;B-PPG驱提高采收率值随孔喉比的增大和配位数的减小而增大,即非均质性较强、连通关系较差时,B-PPG驱能够大幅改善水驱开发效果;B-PPG颗粒的粒径与孔喉结构之间存在匹配关系,对于配位数为3、孔喉比为3.0的可视化模型,50~70目的B-PPG驱突破时分形维数最小、提高采收率值最大,矿场实施B-PPG驱时应合理优选B-PPG粒径。