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。

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。

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。

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。

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。

聚合物驱后提高采收率技术研究

根据聚合物驱和聚合物驱后存在的问题,提出了聚合物驱后地层残留聚合物的再利用、深部调剖、高效洗油3项提高采收率技术。地层残留聚合物的再利用技术由絮凝技术和固定技术组成,利用地层残留聚合物封堵高渗透层,提高水驱的波及系数;深部调剖技术对残留聚合物再利用后的地层进行补充调剖,进一步提高水驱的波及系数;高效洗油技术既弥补了聚合物驱机理的不足,也弥补了聚合物不可入孔隙体积所损失的那部分波及系数。地层残留聚合物再利用的矿场试验效果证实了该技术对注聚油田的适应性和可行性。

多段塞复合凝胶调驱技术研究与应用

针对大港油田地层中大孔道普遍存在、封堵难度大的情况,进行了水井深部调驱技术的深化研究与应用。在已开发的预交联凝胶颗粒、地下交联凝胶、橡胶颗粒等调驱剂的基础上,研究应用了多段塞复合凝胶调驱体系,提高了对地层中大孔道的封堵强度,取得了较好的治理效果。2001年以来应用以多段塞复合凝胶体系为主体的工艺实施深部调驱193井次,有效率81.3%,累计增油17.53×104t。为注水开发油田的后期挖潜探索了有效途径,具有广阔的应用前景。

预交联聚合物微凝胶调驱剂的应用性能

预交联聚合物微凝胶是一种介于聚合物和预交联凝胶颗粒之间的新型调驱剂 ,用反相乳液聚合制备 ,通过调节反相剂种类和用量 ,可控制其吸水溶胀过程。该调驱剂为具有较高化学稳定性的微米级软性颗粒 ,兼备“变形虫”特征。本体凝胶和预交联凝胶颗粒不能进入多孔介质 ,但在油携带下 ,未溶胀的微凝胶 (粒径为 5～ 13 μm)能进入渗透率为 0 .4～ 10D的多孔介质 ;溶胀后微凝胶的粒径可达 2 0～ 60 μm ,其运移能力与多孔介质的孔喉直径和颗粒的变形特征等有关。这种调驱剂可大幅度调整油藏的渗透率并具有较高的提高采收率能力。图 5表 1参

丙烯酰胺类反相微乳液聚合研究及应用进展

分析总结了丙烯酰胺类反相微乳液聚合的基本理论和工艺方法,介绍了国内外聚丙烯酰胺类水凝胶微球在调剖堵水和驱油中的应用现状,指出了该研究领域存在的问题和当前的研究热点。

中原油田空气泡沫调驱提高采收率技术

通过物理模拟实验和数值模拟方法,研究了中原油田胡12块原油的氧化性能与氧化规律,确定了低温氧化动力学参数,评价了中、高渗透非均质油藏空气泡沫的封堵特性与调驱效果,优选了空气泡沫调驱的注采方案。矿场先导性试验结果表明,胡12块原油具有良好的氧化性能,在中、高渗透非均质油藏中,空气泡沫-空气-水交替注入效果较好。说明空气泡沫调驱提高采收率技术是安全可行的。

聚合物驱后凝胶复合体系调驱技术及应用

为提高凝胶体系对聚合物驱后高渗透地层的深部调驱效果,开发了由聚丙烯酰胺乳液、无机颗粒和Cr3+交联剂组成的凝胶复合体系。通过室内成胶实验,优选出了适合现场施工的6号和7号配方。室内封堵实验表明,在高渗透岩心中,注入7号配方的凝胶复合体系后,再驱8倍孔隙体积水,封堵率高达98.6%,说明该体系可以到达岩心深部发挥调驱作用,且7号配方的封堵效果优于6号配方。利用7号配方的凝胶复合体系对6个井组进行调剖后,注水井油压上升了1.8MPa,对应油井见效高峰时含水率下降了6.9%,累积增产原油1.1305×104t。

定位组合调驱技术提高采收率实验研究

利用微观仿真模型和树脂胶结岩心,对定位组合调驱技术提高采收率机理、调剖及驱油效果进行了研究.分别进行了调剖剂的调剖实验和化学剂的驱油实验.研究结果表明,定位组合调驱技术提高采收率不只是调剖与驱油技术的简单加和,两者之间存在一定的协同作用,能够起到增强的效果.岩心调剖实验表明,选择顶替段塞时要保证其流变性和主段塞的流变性相同,对于非均质性严重、存在窜流通道的特定油藏,当调剖时机在含水率为90%左右、调剖深度为地层的1/3处时,调剖效果最好.对比分析认为,定位组合调驱技术提高采收率的效果很好.

纳米聚合物微球在中渗高含水油田的模拟研究

为了提高非均质中渗高含水油藏的驱油效率和经济效益,室内实验研究和油田现场一年期试验研究发现,纳米聚合物微球具有良好的注入能力和深部逐级调堵能力;注纳米聚合物微球的一年中,产油量增加了0.21×104m3,油田综合含水率下降了1.2%,全年可盈利200.91万元,投入产出比达到1∶1.81,实现了油田低成本稳产降水的目的。同时对水驱和纳米聚合物微球驱进行了预测研究,结果表明,纳米聚合物微球能有效提高产油量和采出程度,降低含水率。纳米聚合物微球实现了油层深部液流转向,解决了调堵地层深部大孔喉的技术难题,为进一步开发复杂非均质高含水油藏提供了一种全新的方法。

多级调剖调驱技术效果及剩余油分布

为治理渤海稠油油藏经长期注水开发形成的优势通道,多级组合深部液流转向技术受到广泛关注。以油藏工程、物理化学和分析化学等为理论指导,以物理模拟为技术手段,以渤海S油田为模拟对象,开展了分级组合深部调剖调驱效果及剩余油分布研究。结果表明:目标油藏储层经长期注水注聚开发,已经形成了大孔道或高渗条带,大孔道治理是改善油田开发效果的前提条件;与聚合物溶液中分子聚集体分布相比较,聚合物微球粒径分布比较集中,具有"堵大不堵小"渗流特性,"强凝胶封堵大孔道+聚合物微球转向中低渗透层调驱"多级调剖调驱技术兼顾了大孔道治理和中低渗透层深部液流转向技术需求,可以取得较好增油降水效果;"行列式"注水开发井网相邻水井不宜同时进行调驱和调剖;剩余油主要分布在中低渗透层、远离主流线的两翼。

三元复合调剖剂驱油效果物理模拟实验

非均质岩心物理模拟实验证实在三元复合驱前实施前置段塞调剖能够提高三元复合驱的驱油效果。当前置段塞较小时。凋剖后可提高原油采收率1．3％．进行0．0500～0．2500倍孔隙体积的三元复合调剖驱，与常规三元复合驱相比，采收率增加2．0％～4．9％．中置调剖段塞为0．2000倍孔隙体积较好。并联非均质模型中的流量分配和采收率变化说明，交联体系注入后。高渗透层的流量降低。中、低渗透层的流量增加。中、低渗透层的采收率增加幅度明显。