新型低界面张力纳米微球调驱剂的合成与性能研究

聚丙烯酰胺纳米微球调驱剂作为一种新型的纳米驱油材料,在油田提高采收率方面取得了广泛应用。但是,目前使用的聚丙烯酰胺纳米微球功能主要以封堵为主,存在单体固含量低、水溶液吸水膨胀速度过快、驱油和降低表界面张力功能较差等问题。利用反相乳液聚合法,以白油为油相,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)混合单体为水相,油酸/双子聚醚/OP-10混合表面活性剂为乳化剂,根据三元相图确定油相/乳化剂/水相三相的最佳配比(质量分数)为33.93%/24.87%/41.2%,以甲叉双丙烯酰胺(MBA)作为交联剂,在35℃利用氧化-还原剂聚合获得了既具有封堵功能,又具有超低表界面张力、高洗油效率的新型纳米微球调驱剂。工艺优化实验确定最佳的合成条件为单体配比m(AM)∶m(AMPS)为8∶1,交联剂质量分数为0.1%,氧化-还原剂质量分数为0.3%,搅拌速度为450 r/min。对聚合物纳米微球进行表征和性能评价,结果表明,其固含量为20.1%,粒径为54 nm,纳米微球封堵率可达95.1%,用其0.2%的水溶液测得界面张力为0.332 mN/m,洗油效率高达89.13%,为实施油田调驱提供了一种新材料。

稠油油藏大段塞调驱后提高采收率新技术及应用

H1块为普通稠油区块,开展多轮次调驱后,取得较好的增油效果。但随着大段塞调驱剂注入,后期压力维持在较高水平,含水率持续上升,同时注入井吸水能力下降,油井产液能力下降,产量递减加大,亟需有效开发接替技术。为进一步改善开发现状,室内设计了在大段塞调驱段塞后,注入降黏剂进一步提高采收率。室内通过大量实验,筛选出了具有良好降黏性以及界面活性降黏剂JN-1,当质量分数达到0.2%时,降黏率可达82.0%,降低油水界面张力至4.72×10^(-3)mN·m^(-1)。室内物模实验表明,在注入0.3PV调驱段塞后,继续注入0.2%降黏剂段塞0.3PV,可充分启动残余油,进一步提高采收率16.8%。现场开展降黏驱4井组先导实验,设计注入质量分数0.2%、0.14 PV降黏剂,注入后平均单井日增油0.8 t,综合含水率下降6%。

不同熟化程度的聚合物在多孔介质中的渗流规律及驱油性能

聚合物在注入地层过程中受到的物理、化学降解严重,黏度损失大。为了减少聚合物注入过程产生的黏度损失,提出不完全熟化聚合物驱油技术。在70℃下,通过改变机械搅拌器的搅拌时间,制得具有不同黏度和熟化程度为60%~100%的聚合物体系;基于宏观和微观模型对不同熟化程度聚合物在多孔介质中的渗流规律及驱油性能进行研究。结果表明,相较于完全熟化聚合物,不完全熟化聚合物体系具有更好的黏弹性,可更好地动用残余油、提高微观驱油效率;不完全熟化聚合物体系可以建立更高的阻力系数和残余阻力系数,经多孔介质剪切后可以保留更高的有效驱替黏度;聚合物熟化程度过低不利于聚合物进入油藏深部,60%熟化程度聚合物体系堵塞主要发生在靠近填砂管注入端0—1/5处,而80%和100%熟化程度聚合物体系堵塞主要发生在靠近填砂管注入端1/5—2/5处;相对于水驱,60%、80%及100%熟化程度聚合物宏观驱油的采收率增幅分别为26.2百分点、29.0百分点和23.3百分点,微观驱油的采收率增幅分别为37.3百分点、44.9百分点和36.0百分点。对于非均质油藏,由于不完全熟化聚合物残留的未溶解胶团颗粒具有良好的封堵调驱性能,提高了低渗透层的吸液量,扩大了波及体积,从而提高了低渗透层的采收率。研究结果可为不完全熟化聚合物驱油现场试验提供一定的理论指导。

深度调剖化学剂驱油机理及实验研究

基于分子设计及化学反应合成了化学驱油剂HPEN体系,分析了催化剂质量分数、反应温度、反应时间及投料比等因素对反应产率的敏感性。通过正交方案设计优选了HPEN的合成条件,岩心驱替实验评价了HPEN与磺酸盐复配体系的驱油特性,选取目标区块进行了现场应用实验。结果表明:HPEN适宜的合成条件为催化剂质量分数5%、反应温度100℃、反应时间6 h、脂肪醇聚氧乙烯醚与磺酸盐投料比1∶1.5。无机盐离子的存在会不同程度影响HPEN溶液体系的界面张力。1.0%的HPEN与磺酸盐按质量比3∶1复配时效果最佳,此时体系抗温能力为130℃,高矿化度溶液体系其界面张力仍处于10-2 mN·m^(-1)数量级范围。复配体系可显著提高现场原油采收率,实现老井日均产油4 t、日均产液16 m^(3)的效果。

海上J油田自适应复合调驱技术研究与应用

针对海上J油田注入压力高、地层非均质性强、各层吸水不均、层间矛盾突出问题,设计了一种自适应复合调驱体系。确定了体系配方为8%自生气体系(生气剂亚硝酸钠与生气剂氯化铵质量比1.0∶1.1)+0.5%起泡剂+0.3%强化剂体系(聚合物+酚醛交联剂质量比1∶1),考察了体系的动静态性能。实验结果表明:该体系具有泡沫生成可控和成胶强度可控的“双控特点”,岩心实验结果表明该体系封堵率达到97.32%,采收率提高幅度高、中、低渗透率分别为19.59%、45.17%、57.83%,具有很好的调整吸水剖面性能。现场应用取得了很好的降水增油效果。该体系为海上油田水驱高效开发提供了技术支持,具有广阔应用前景。

油田深度调剖化学剂驱油效率与机理

随着石油资源的日益紧张,提高油田开采效率成了石油行业面临的主要挑战。选用3种不同的化学剂(PAM、SDBS、PAA)并通过测定岩心渗透率和油水界面张力进行驱油效率实验。实验结果显示,PAA在提高岩石渗透率方面表现最为突出,从130.14 m D增加到212.43 m D,增幅为63.2%,而SDBS则在降低油水界面张力方面表现最佳,从38.92 m N·m^(-1)降至21.00 m N·m^(-1),降低了46.2%。此外,在中温(40℃)和中压(20 MPa)以及适中的注入流量(100 L·min^(-1))下,驱油效率达到最优。化学剂在改变岩石孔隙结构及降低油水界面张力方面的作用,共同促进了油水流动性的提升,从而显著增强了整体的驱油效果。研究结果对于指导实际油田作业中化学剂的选择和应用具有重要的参考价值,为油田开发提供了新的视角和方法。

改性石墨高强调驱剂的制备及其矿场应用

采用两步改性法对石墨进行氧化改性及活性基团接枝,制备了新型改性石墨高强度调驱剂。室内实验结果表明,改性活性纳米石墨颗粒粒径在50~200 nm,具有自润滑性、易于注入、水溶分散等特点,室温稳定期可达1 a,聚结膨胀能力达常规膨胀剂的3~10倍。矿场实验表明,当质量分数为0.15%,注入量为1 PV时,综合效益最佳,且调堵、洗油性能较好,投入产出比可达1∶1.8。

高效深度调剖化学剂在提高采收率中的应用及机理研究

通过高效液相色谱分析、界面张力仪测量、岩心驱替实验和扫描电子显微镜观察等实验方法,探究了高效深度调剖化学剂在提高采收率中的应用及其作用机理。结果表明:该化学剂主要由交联聚合物(58.6%)、表面活性剂(29.5%)和纳米粒子(11.9%)组成,具有良好的流变性能和热稳定性。化学剂在25℃时的黏度为121.6 mPa·s,随温度升高而降低,但在100℃时仍保持58.3 mPa·s的黏度;化学剂能显著降低油水界面张力,从32.6 mN·m^(-1)降至9.6 mN·m^(-1);在岩心驱替实验中,使用该化学剂后的额外采收率达到了19.2%,总采收率提高到47.8%,最佳的注入参数组合为化学剂质量分数0.5%,注入速率0.5 mL·min^(-1),注入量1.0 PV。机理分析表明,该化学剂通过降低油水界面张力、改善油藏渗透性、调整流动阻力和改变孔隙结构等多重机制,有效提高了采收率。该研究为油田的高效开发提供了新的技术支持,对于提高油田采收率具有重要的理论意义和应用价值。

基于储层时变的水驱优势通道治理对策

海上某水驱油藏存在明显的水驱优势通道。水驱优势通道的形成,宏观上是流固耦合作用的结果,微观上主要表现为岩石骨架结构、孔喉半径及连通性等特征参数的变化。通过非线性拟合建立渗透率及相渗曲线端点与水驱通量的时变关系,并耦合到模型中,建立物性随时间变化的油藏物性时变模型。在此基础上,开展井间水驱优势通道治理对策研究,提出调剖段塞封堵优势通道、组合段塞深度调剖封堵多级优势通道、组合段塞深度调剖后有效接替驱替三种治理方式,并应用于矿场实践。结果表明,针对油通比低于0.001m-1的水驱优势通道区域,三项对策均可达到一定的治理效果。以调剖治理优势通道,建议首要封堵中部优势通道,并在保证经济性的条件下适当扩大封堵范围。针对不同级别优势通道的组合段塞深度调剖治理方式,相比单段塞调剖效果更优。治理优势通道后有效的接替驱替方式是发挥封窜潜力的关键,采用组合段塞深度调剖后转调驱,可达到相对最优的优势通道治理效果。

表面活性剂驱乳化性能对油田采收率的影响研究

表面活性剂乳化在原油开采过程中具有驱油和调剖双重功效。筛选出适用XX油藏的两种表面活性剂HS-1、PCS-1,通过室内实验研究其对提高原油采收率的影响。结果表明:具有良好乳化性能的HS-1可与油形成乳状液,通过乳化捕集与贾敏效应提高注入压力,并控制流度,进而显著提高波及系数与采收率,乳化性能较差的PCS-1则仅能提高洗油效率;在均质和非均质条件下,HS-1驱的采收率均比PCS-1驱高6%左右。HS-1乳状液的调剖控制效用在非均质地层中受限,尤其是渗透极差大的情况。

温敏材料在油气田开发中的研究进展

本文简要阐述了以聚合物为主的温敏型材料在钻井液、驱油液、压裂液和调剖堵水中的发展现状和作用机理,并指出了未来的发展趋势和研究方向,以期为本领域的深入开发和研究提供技术参考。

自聚集型聚合物微球调驱物理模拟实验

高含水老油田目前主要采用聚合物微球深部调驱技术进行控水稳产,但效果并不理想,为了解决普通聚合物微球与孔喉匹配性差、封堵能力有限的技术问题,本文研制了自聚集型聚合物微球NEPU-WMJ与NEPU-NMJ,通过高速冷冻离心机、光学显微镜对微球的物化性能进行评价,通过长填砂管驱替及双管并联法研究了微球孔喉配伍性、剖面改善效果和驱油效果。研究结果表明:相较于NMKY、NM、WM与YHM微球,自聚集型聚合物微球NEPU-WMJ与NEPU-NMJ的膨胀性能、长期稳定性能较好,在120℃下老化4~6 d后,NEPU-WMJ的平均粒径从2.57μm增至44μm,NEPU-NMJ的平均粒径从0.08μm增至89μm;在120℃下NEPU-WMJ可维持30 d左右稳定,NEPU-NMJ则超过90 d依然稳定。自聚集型聚合物微球在渗透率100×10^(-3)~1000×10^(-3)μm^(2)的岩心中均可实现深部运移,剖面改善能力强。在温度为95℃、渗透率级差为5和40的条件下,有效提高总采收率24%以上。在高温环境下,微球的自聚集作用可有效封堵大孔道,启动低渗层,实现微观调驱,大幅度提高采收率。

油气田开发用泡沫流体理论与技术新进展

随着油气藏类型和井筒结构愈加呈现出多样化和复杂性,要想实现复杂油气藏和复杂井况的油气资源经济有效动用,先进、高效、稳定的提高采收率技术和增产措施至关重要。泡沫因其密度小、黏度高、能有效保护油气层、调剖堵水能力强以及驱油机理完善等性能,在钻完井、固井、储层保护、储层改造和提高采收率等领域都取得了较好的现场应用效果。本文在介绍泡沫相关理论的基础上,归纳总结了近年来泡沫流体在非常规油气藏开发各个领域的室内研究与矿场试验,分析了泡沫流体提高采收率和增产措施的优缺点,并展望其未来发展方向。

海上油田新型水基复合调驱体系研究与应用

蓬莱19-3油田储层纵向厚度大、小层多、渗透率差异大,长期水驱后注入水沿高渗层突破日益严重,因注入水质因素,常规调驱体系易在近井絮凝导致注入困难、潜力层伤害等问题。本文通过水分散聚合方法制备水基颗粒共聚物(WPC)作为调驱段塞,筛选评价乳化驱油体系(EDA)作为WPC的助调段塞,将两者复合使用,在解决注入性问题的基础上对油藏深部主水流通道发挥封堵作用,对次级通道发挥助调驱油作用,提高驱替波及范围及微观洗油效率,综合提升井组采收率。结果表明,“WPC+EDA”复合调驱体系与油田注水配伍性好,注入性和封堵性俱佳,较常规水驱提高采收率可达26个百分点。该技术目前已在现场应用了4个井组,油井含水率降低3%~6%,统计12个月内累计增油超过22000 m^(3),为蓬莱19-3油田及类似区块控水增油提供了新的思路和方法,在海上油田具备较好的应用前景。

储层非均质性影响空气泡沫驱注入效果研究——以鄂尔多斯盆地甘谷驿油田长6油层组为例

空气泡沫驱是重要三采技术,为了了解该技术适用储层类型,笔者等通过文献调研、机理分析、室内实验及油藏生产动态数据分析研究其注入效果与储层非均质性关系,结果表明:该技术通过泡沫体系产生阻力提高波及系数,泡沫中包含的表面活性剂降低界面张力提高驱油效率,泡沫特性“遇油消泡,遇水不变”可有效调剖堵水并改善流度比,非均质性强的储层具有大小不一的孔喉、较大的孔喉比和较强的贾敏效应,使上述增加波及系数、驱油及堵水效果更强,从而在水驱基础上可以进一步大幅提高采收率。实验和生产动态资料都说明,储层非均质性越强,表现为渗透率级差较大,增产和堵水效果越好,因此空气泡沫驱适用于储层非均质性较强的储层。该研究成果为空气泡沫驱的推广提供借鉴。

干水法制备核壳聚合物微球及其性能评价

以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵和亚硫酸氢钠为引发剂,水为溶剂,疏水Si O_(2)为壳层原料,采用干水法制备干水微反应器,将其干燥后即得核壳聚合物微球(PMS@SiO_(2))。考察了SiO_(2)疏水性、疏水Si O_(2)与水相质量比、搅拌速度和搅拌时间对形成稳定干水微反应器的影响,通过正交实验对PMS@SiO_(2)的制备条件进行了优化。采用FTIR、TGA、激光粒度仪、SEM和TEM对样品进行了表征,评价了PMS@SiO_(2)吸水膨胀性能和调驱性能。结果表明,PMS@SiO_(2)的最佳制备条件为m(SiO_(2)-R812S)∶m(水相)=1∶10,搅拌速度12000 r/min,搅拌时间120 s,交联剂用量0.10%(以单体总质量为基准,下同),引发剂用量0.15%,反应温度50℃,反应时间4 h。与常规聚合物微球PMS相比,PMS@SiO_(2)在90℃环境中水化20 d,膨胀倍数约为5.0,具有缓膨特性;PMS@SiO_(2)的封堵率达90.39%,残余阻力系数为10.409,采收率增幅可达34.02%。

Migration characteristics and profile control capabilities of preformed particle gel in porous media

Inspired by the viscoelastic displacement theory,a product called preformed particle gel(PPG)is developed as conformance control agent to enhance oil recovery and control excess water production.The migration law of PPG suspension in porous media is related to its deep profile control and displacement capability.Laboratory experiments indicate that PPG suspension has good viscosity increasing,and the apparent viscosity decreases with the increase of shear rate.PPG suspension is mainly elastic,and its network structure makes it have certain shear stability.PPG particles realize migration in porous media in the way of“accumulation and blockage/pressure increase/deformation and migration”.When the ratio of the PPG particle size to the pore throat diameter d ranges from 35.52 to 53.38,the particles can match through the porous medium.When the permeability difference of the parallel model is 5,PPG suspension has the highest profile improvement rate,69.10%.PPG suspension can adjust the planar heterogeneity,and increase the oil recovery rate by 20.75%.The PPG suspension can effectively start“cluster"、“film”and“blind end residual oil”,and has a high oil washing efficiency.The core NMR T2 spectrum shows that PPG suspension mainly reduces oil saturation in mesopores and macropores.After PPG flooding,the EOR capacity of small pores is the highest,39.11%.

油藏深部调剖-驱油技术

深部调剖-驱油技术是提高油藏采收率的重要手段。首先从水窜关键问题分析及残余油高效驱替关键问题分析两个方面,阐述了油藏深部调剖-驱油的两个主要矛盾:调剖剂注入性与油藏深部水窜通道封堵的矛盾以及深部调剖与剩余油驱替的矛盾。重点综述了油藏深部调剖技术的原理以及在低渗透油藏中的研究应用,指出了各技术的优势及存在问题,并分析了我国深部调剖-驱油技术发展趋势。

多重交联水凝胶体系的抗剪切性能评价研究

凝胶调驱体系注入过程中的强剪切降解作用严重阻碍了施工应用效果,改善凝胶调驱体系的抗剪切性能,实现高效的深部调驱十分重要。通过对比疏水缔合聚合物(DHAP)与部分水解聚丙烯酰胺为主剂(HPAM)的多重交联水凝胶体系,开展抗剪切性、成胶性能、老化稳定性、封堵能力和调驱效果等内容研究。结果表明:疏水缔合聚合物在经历注入速度为175 mL/min的炮眼剪切后,黏度损失率仅4%,交联成胶后依然具备15 Pa·s的高强度,在多孔介质中的封堵率能够达到91%;在并联岩心驱替实验中,能够有效调驱,扩大对低渗岩心的波及效率,比HPAM为主剂的体系提高10%的原油采收率。通过适当降低共价交联密度,构筑的适度共价交联+非共价交联的水凝胶体系,能够在多孔介质中建立起较好的调驱作用能力。

新型荧光核壳微球调驱剂制备及性能表征

为提高海上油田微球调驱剂浓度检测效率和精度,及时有效指导大井距条件下微球调驱作业的动态调整,渤海油田引入碳量子点合成制备了新型荧光核壳微球调驱剂,采用激光粒度仪、荧光光谱仪、扫描电子显微镜等化学手段和物理模拟方法,评价了荧光材料调驱剂基本性能和运移规律。结果表明,荧光材料调驱剂与渤海油田常用核壳微球调驱剂理化性能、封堵性能相近,采出液中荧光调驱剂浓度与462 nm处的荧光发射峰值呈正比线性关系,可实现采出液浓度简单高效检测;荧光材料调驱剂多孔介质中运移初期,浓度与距离呈波峰式分布,局部浓度较高;随注入水不断驱替,储层的吸附达到基本稳定,不同距离下浓度相差不大。本研究为海上油田微球调驱技术的浓度检测和动态调整提供了新思路。