无机地质聚合物凝胶封堵效果和储层适应性研究

渤海主要油藏具有储层非均质性严重、单井注入量大和岩石胶结强度低等特点,长期注水和注聚已形成水流优势通道和由此引起的注入水低效和无效循环问题。通过静态成胶和岩心驱替实验,评价了新型无机地质聚合物凝胶封堵剂固化时间、封堵效果和储层适应性。结果表明,无机地质聚合物凝胶固化时间易于调节,固化时间在20~480 h可调。在填砂管上开展封堵实验,封堵率可达99%以上。采用填砂管与人造均质岩心的双管并联模型进行封堵实验,封堵后高渗透层封堵率达到98%以上,低渗透层渗透率几乎未发生变化。由此可见,无机地质聚合物凝胶具有"堵大不堵小"特性,适宜于储层内特高渗透条带或大孔道封堵。

聚合物微球油藏适应性评价方法及调驱机理研究

以大庆油田储层和流体物性为模拟对象,采用注入压力、含水率和采收率等评价指标,对聚合物微球油藏适应性评价方法及调驱机理进行研究。实验结果表明,随着水化时间的延长,微球吸水膨胀倍数(Q)增加,初期膨胀较快,之后膨胀减缓。与SMG_W相比,SMG_Y的Q增长较慢,Q较小。与聚合物相分子聚集体尺寸相比,SMG_W和SMG_Y微球状态粒径分布范围都较窄,具有更大的不可及孔隙体积。聚合物微球SMG_W和SMG_Y通过岩心时,压力达到稳定时的岩心渗透率极限值为237×10^(-3)μm^2和712×10^(-3)μm^2。聚合物微球调驱的调驱机理与聚合物驱不同,微球进入较大孔隙滞留和产生封堵作用,水进入较小孔隙发挥驱油作用。微球恒压实验的采收率增幅大于恒速实验的值,聚合物微球调驱(模型Ⅳ)的增油效果要优于聚合物驱(模型Ⅱ)的增油效果。

渤海稠油油藏“调剖+乳化降黏”技术研究及矿场试验效果

渤海地区稠油资源量巨大,但受原油黏度高和储层非均质性严重等不利因素的影响,水驱开发效果较差。为使稠油乳化降黏技术在渤海稠油开发中发挥作用,以LD5-2油田储层和流体为实验对象,开展了稠油油藏"调剖+乳化降黏"技术研究及矿场试验效果分析。参考前期室内物理实验模拟结果,获取数值模拟关键输入参数,包括稠油降黏剂浓度、段塞尺寸和调剖剂段塞尺寸,通过正交试验方案模拟得到注入参数对稠油降黏剂增油降水效果影响的顺序,优化矿场试验方案。结果表明,注入参数对稠油降黏剂增油降水效果影响的主次顺序为:稠油降黏剂段塞尺寸>调剖剂段塞尺寸>稠油降黏剂药剂浓度。综合物理模拟和数值模拟结果,B15井组"调剖+乳化降黏"措施中,最佳降黏剂(非离子表面活性剂)加量和段塞尺寸为:1600 mg/L和0.08 PV,调剖剂药剂组成为:cp=4000 mg/L、聚∶Cr^3+=180∶1,段塞尺寸0.03 PV。按该参数组合施工,预计累计产油量62.89×10^4m^3,累计增油量5.61×104m3,采收率增幅3.06%。矿场试验取得明显增油降水效果,截至2017年8月27日,净增油6906.4 m^3。

酚醛凝胶调剖剂封堵及调剖效果研究

针对渤中34-2/4油田长期注水开发后存在的非均质性加剧和注入水低效循环问题,须采取调剖措施来改善水驱开发效果。以渤中34-2/4储层特征为模拟对象,测试了酚醛凝胶调剖剂的成胶时间和成胶黏度,采用环氧树脂浇筑岩心和层内非均质岩心实验开展了酚醛凝胶调剖剂封堵及液流转向效果研究。研究结果表明,固化剂间苯二酚和助剂碳酸氢铵可增加酚醛凝胶调剖剂的反应速率和凝胶强度,可通过向聚合物SD-201酚醛凝胶调剖剂中添加固化剂,向乳液聚合物DW-R酚醛凝胶调剖剂中添加固化剂和助剂来提高凝胶强度。与聚合物DW-R酚醛凝胶相比,聚合物SD-201酚醛凝胶在多孔介质内封堵效果和液流转向效果较好,当均质岩心渗透率K_(g)=300×10^(-3)~5400×10^(-3)μm^(2)时,封堵率为99.65%~96.94%,当非均质岩心渗透率为300×10^(-3)/900×10^(-3)/2000×10^(-3)μm^(2)时,调剖后采收率增幅达到19.10%。

调剖剂/调驱剂组合方式与油藏适应性研究——以渤海油田储层地质和流体条件为例

为明确调剖剂与调驱剂组合方式注入目标储层的可行性,通过室内实验计算调剖剂与调驱剂在岩心中的阻力系数、残余阻力系数以及封堵率,分析其压力特征和分流率特征,确定调剖剂与调驱剂组合方式与目标储层适应性的优劣。结果表明:在70℃、0.9 mL/min的注入速率下,初低黏延缓交联型调剖剂可进入岩心最适宜渗透率的范围应在1000×10^(-3)~3000×10^(-3)μm^(2)之间,且封堵率大于95%,封堵性能和液流转向效果均较好;“纳米型”和“超分子型A”聚合物微球非连续性调驱剂可进入岩心最适宜渗透率的范围均应在500×10^(-3)~1000×10^(-3)μm^(2)之间,且“超分子型A”调驱剂在岩心中的水化膨胀性能、深部调驱能力要优于“纳米型”调驱剂。调剖剂/调驱剂组合方式提高低渗层的动用程度随着储层非均质性的增强而降低,级差大于8后,调剖剂/调驱剂组合方式的液流转向效果有所减弱。

聚合物溶液、凝胶和微球渗流特性差异及其作用机理研究

化学剂调驱矿场实际增油效果与预期值还存在差距,主要原因之一是调驱剂与储层岩石孔隙配伍性较差,未能形成有效滞留和驱替,制约了调驱技术的发挥。为了提高调驱剂在孔喉中的有效滞留和实现液流转向效果,以渤海油田储层和流体物性为模拟对象,研究了聚合物溶液、凝胶和微球的渗流特性和作用机理。结果表明,与聚合物溶液相比,Cr^(3+)聚合物凝胶阻力系数和残余阻力系数较大,且残余阻力系数大于阻力系数,表现出独特的渗流特性;聚合物微球具有缓膨特性,可以在吸水膨胀前进入岩心孔隙内并在其中吸水膨胀,进而产生较强滞留和封堵作用以及较好的液流转向效果。与聚合物溶液的分子聚集体相比,聚合物微球粒径分布较集中,相同岩心条件下不可及体积较大,而不可及孔隙中剩余油能被微球携带液波及,整体波及效率提高。

聚驱后提高采收率及注入参数优化实验研究

目前,渤海L油田已经进入Cr^3+聚合物凝胶调驱(聚驱)调整阶段,亟待寻求聚驱后进一步提高采收率方法。针对矿场实际需求,开展了聚驱后提高采收率方法及其注入参数优化物理模拟研究。结果表明,与“高分”高质量浓度聚合物溶液、抗盐聚合物溶液、“聚合物/表面活性剂”二元体系和“碱/表面活性剂/聚合物”三元体系相比较,聚驱后Cr^3+聚合物凝胶调驱采收率增幅有较大提高,技术经济效果较好。随调驱剂注入段塞尺寸增加,采收率增幅呈现“先增后降”变化趋势,注入段塞尺寸为0.2PV时,“产出/投入”比最大。在调驱剂段塞尺寸相同条件下,与整体段塞相比较,采用“Cr^3+聚合物凝胶+水+聚合物溶液+水”或“Cr^3+聚合物凝胶+水”交替注入方式采收率增幅较大,表明该注入方式可以减缓“吸液剖面反转”进程,进一步提高中低渗透层波及系数。

海上油田堵调驱技术驱油机理及剩余油分布研究

目前渤海油田已处于高含水阶段,单纯凝胶封堵或聚合物微球调驱效果逐渐降低,实现稳油控水目标任务艰巨。为增强深部液流转向能力,油藏开发中提出了堵调驱技术理念,但其提高驱油效果机理尚不清楚。为此,以渤海B油田储层及流体特征为研究对象,首先分别开展了单独堵、调、驱和堵调驱技术的驱替实验,评价了堵调驱技术提高采收率幅度;并结合CT扫描成像技术,分别对不同开发方式和不同堵调驱开采阶段的岩心内流体分布进行成像观察,分析了岩心内剩余油的动用情况。结果表明:堵调驱技术体系采收率明显提高,相比单独驱替技术的采收率增幅为15.98%,其能够避免纯聚合物微球调驱或高效驱油剂驱液流转向能力有限、难以启动中低渗透层的问题,降低高渗透层低效循环比例。开展堵调驱联合作业可以实现在封堵高渗层扩大波及体积基础上,对中渗层进行有效调驱并启动低渗透层,提高洗油效率,实现"1+1+1>3"的开发效果。

低温酚醛凝胶成胶性能及影响因素研究

针对渤海油藏开发实际需求,开展了低温酚醛凝胶体系成胶性能及影响因素研究。结果表明,当温度为70℃时,与高温型酚醛交联剂相比,低温型酚醛交联剂可与聚合物分子发生胺缩合反应形成网状结构酚醛凝胶。随聚合物和交联剂浓度增加,成胶速度加快,成胶强度上升,加入固化剂和助剂后,成胶效果进一步提高,推荐聚合物凝胶“体系Ⅰ”为“3000mg·L^-1聚合物+3000mg·L^-1交联剂+3000mg·L^-1固化剂”,其中:聚合物为SD-201;“体系Ⅱ”为“3000mg·L^-1聚合物+3000mg·L^-1交联剂+3000mg·L^-1固化剂+300mg·L^-1助剂”,其中:聚合物为DW-R。当岩心渗透率Kg=300×10^-3μm^2时,与“体系Ⅱ”相比较,“体系Ⅰ”在多孔介质内滞留量较大,阻力系数和残余阻力系数较大,分别为150和287.5,封堵率为99.65%,封堵效果良好。

空间尺寸对淀粉接枝共聚物凝胶成胶效果影响及作用机理--以渤海绥中36-1油田为例

为解决渤海油藏注水开发过程中注采井间形成的低效和无效循环,需对窜流通道进行治理,而淀粉接枝共聚物凝胶具有初始粘度较低、成胶强度大、封堵效果好和耐酸耐碱等优点,并且在陆地油田大孔道或特高渗透条带治理过程中发挥了重要作用。为此,开展空间尺寸对淀粉接枝共聚物凝胶成胶效果影响的实验研究和机理探索,结果表明,化学反应空间环境对淀粉接枝共聚物凝胶成胶效果存在较大影响,成胶环境空间尺寸愈大,成胶效果愈好。为确保淀粉接枝共聚物凝胶各组成在岩心孔隙内发生交联反应,需在以磨口瓶为成胶环境和粘度为评价指标所取得配方基础上适当提高各组分质量分数。此外,在淀粉接枝共聚物凝胶注入岩心前后注入适量前置和顶替段塞将有助于促进各组分间的交联反应。

高压环境双水平井SAGD三维物理模拟实验

针对原始地层压力较高且难于在短期内降压的特稠油油藏,为了研究双水平井SAGD在高压环境下的开发效果,利用高温、高压三维物理模拟系统进行了SAGD物理模拟实验,并分析了在原始地层压力较高的特稠油油藏中进行SAGD生产的各项特征。研究结果表明:与低压环境下的SAGD生产过程相比,在高压环境下蒸汽腔发育过程虽然也分为3个阶段,但是蒸汽腔体积小,横向扩展范围有限;生产过程中没有出现稳产阶段,产油速率和油汽比在达到最大值以后迅速降低,大量原油在高含水和低油汽比阶段被产出;生产过程中热损失速率先缓慢、后迅速增加,最后保持稳定,与蒸汽腔发育的3个阶段相对应。根据实验研究结果可知,在高压环境下进行SAGD生产难以取得较为理想的开发效果,低压环境下SAGD开发的采收率远高于高压环境下SAGD的采收率。因此,高压环境下实施SAGD不能有效释放蒸汽潜热从而提高稠油油藏采收率,在能降低油藏压力的条件下,应首先利用适当工艺措施降低油藏平均压力,再实施SAGD开发。

渤海油田大尺寸优势通道封堵剂性能评价

与陆上油田相比,渤海油田在储层地质特征、注采参数和完井方式等方面存在较大差异。为解决渤海油田注入液窜流技术难题,以渤海油田储层和流体为实验平台,开展封堵剂组成筛选和性能评价实验研究。结果表明,封堵剂是由主剂与增粘剂、固化剂和缓凝剂等组成的灰黑色致密固体,具有较高的抗压强度和较低的渗透性,是一种大尺寸优势通道封堵材料。封堵剂溶剂水总矿化度与固化时间相关性不大,但溶剂水中的CO_3^(2-)和HCO_3^-有益于延缓固化时间。从技术经济角度考虑,主剂质量分数不低于30%,缓凝剂质量分数为0.05%~0.1%。通过调节缓凝剂用量,可以满足矿场施工时间要求。当封堵剂组成为质量分数为5%的增粘剂+质量分数为0.15%的固化剂+质量分数为0.1%的缓凝剂+质量分数为30%的主剂时,其固化时间约为20 h。

水淹层混合液地层水电阻率的计算方法

通过对地层导电机理和水淹过程中混合液地层水电阻率的变化规律进行研究,提出了一种基于导电模型计算混合液地层水电阻率的方法。首先将地层等效为体积模型,根据并联电导率模型得到混合液地层水电阻率与原始地层水、注入水、泥质含量等的计算关系,然后结合改进的西门度公式进行迭代求解,得到混合液地层水电阻率和含水饱和度。该计算方法在M油田的实际应用中效果较好,证明该方法是有效的。

基于改进的卷积神经网络的钢号识别

为获取样本的多样性特征,提出了一种改进的卷积神经网络结构。该网络中引入多层递归神经网络,利用卷积神经网络提取输入图像的浅层特征,同时利用卷积神经网络和递归神经网络并行提取高层特征,最后将两种网络学习到的特征进行融合输入到分类器中分类。利用迁移学习理论解决小样本集数据训练不足的问题,并将这种卷积神经网络结构应用于石油物资管线钢号识别中。实验探究了递归神经网络个数与卷积核个数对网络性能的影响,实验结果表明,改进的网络结构与其它网络进行对比,错误率降低了3%。

叠前反演技术在锦州31-6地区浊积扇砂体含油气性预测中的应用

辽中凹陷锦州31-6区块东二段发育远源浊积扇沉积体系,形成东西两个浊积扇体。在地震剖面上表现为蠕虫状反射结构,叠后反演剖面上砂泥岩纵波阻抗差异小,含水砂岩和含气砂岩在叠后波阻抗剖面上无法区分,储层预测和烃类检测十分困难。以测井岩石物理分析为基础,应用叠前AVO同步反演技术对锦州31-6区块面积约165km2的三维地震资料进行叠前反演,并采用密度和剪切模量交会区分砂泥岩,采用纵横波速度比和拉梅常数交会预测气层分布,取得明显效果,可供邻区浊积扇体储层预测和油气检测借鉴,探索了一条在渤海湾开展隐蔽油气藏勘探的新路子。

基于混合蛙跳粒子群算法的TSP问题求解

为提高粒子群算法求解TSP(Travelling Salesman Problem)问题的性能,在算法搜索初期,将混合蛙跳算法和粒子群算法相融合,针对初始粒子群随意性大、粒子分布不均的问题,利用混合蛙跳算法的分组策略将种群分组,采用改进的蛙跳更新公式优化次优个体,并抽取各层次个体得到新种群,从而提高最优个体的获得速度;在算法后期,引入3重交叉策略和基于疏密性的引导变异操作,解决粒子多样性降低、易陷入局部最优的问题。利用改进算法求解TSP问题,并与其他算法进行对比。结果表明,改进算法是有效的且性能优于其他算法。

微观非均质调驱剂油藏适应性及液流转向效果

针对渤海水驱稠油油田改善平面及微观非均质性特点,实现油层内部液流转向技术需求,以渤海LD5-2油藏地质特征和流体性质为模拟对象,研究了微观非均质调驱剂(聚合物微球、冻胶分散体)的水化膨胀性、渗流特性和液流转向效果。结果表明,聚合物微球材质透光性较差,外观形态呈现球型;冻胶分散体材质透光性较好,外观为不规则片状。聚合物微球初始粒径中值为8.7数9.2μm,微球颗粒在注入水中吸水膨胀,浸泡7 d后微球粒径基本稳定,最大膨胀倍数2.5数3.0。聚合物微球和冻胶分散体颗粒都具有较强的注入能力和较弱的液流转向能力,仅适用于中低渗透层内部微观液流转向。与聚合物微球相比,冻胶分散体的吸水缓膨能力、在多孔介质运移过程中的滞留和液流转向能力较差。对于平均渗透率高和非均质性强的油藏,需将宏观和微观液流转向措施即强凝胶与颗粒类相结合以扩大波及体积和提高采收率。

分散型调驱体系注入、运移和封堵能力及其影响因素——以渤海B油田为例

渤海B油田具有高孔高渗的储集物性特征,窜流优势通道明显。该油田前期开展了2井次分散型调驱体系调驱试验,增油降水效果明显。为了进一步提高分散型调驱体系液流转向效果,以目标油藏地质及油水特征为参考,通过室内物理模拟实验,开展了分散型调驱体系注入、运移和封堵能力及其影响因素研究,并进行对比分析,从不同方面对3种分散型体系进行评价。结果表明,在3种分散型调驱体系中,“纳米型”注入和运移能力较强;在相同实验条件下,“超分子型”阻力系数、残余阻力系数和封堵率较大。随注入速度增大,分散型调驱体系传输运移能力增强;采出液中颗粒数目增多,粒径增大。对于“超分子型”和“核壳型”分散型调驱体系,随分散型调驱体系浓度或水化时间增加,阻力系数、残余阻力系数和封堵率增加;颗粒缓膨效果与注入时机关系不大。分散型调驱体系在岩心注入端面滞留引起注入压力“虚高”,严重时会造成注入能力下降甚至注入困难,建议矿场施工时采取分散型调驱体系与水交替注入方式来减小端面效应。

调剖、调驱剂注入压力对分流率的影响及作用机理

渤海LD5-2油田具有平均渗透率较高和非均质性较严重等特点,长期高强度水驱进一步加剧了储层间非均质性,亟待采取调剖调驱措施来实现深部液流转向。本文以LD5-2储层特征为模拟对象,采用三并联岩心实验开展了调剖调驱剂注入压力对分流率影响及作用机制研究。结果表明,微球颗粒易于在岩心注入端端面滞留,引起注入压力“虚高”,液流转向效果较差。与微球类调驱剂相比,聚合物凝胶类调剖剂注入能力较强,易于进入岩心深部和发生滞留,附加渗流阻力和注入压力增幅较大。随注入压力升高,中低渗透层对调驱剂和调剖剂吸液量增加,滞留作用引起附加渗流阻力增加,液流转向效果变差,因此,采取合理注入压力有助于改善调剖调驱液流转向效果。建议矿场实施调剖调驱措施前开展注入井吸液剖面测试,据此确定调驱剂和调剖剂最高注入压力或注入速率。

稠油油藏乳化降黏与“宏观和微观”转向联合作业效果实验

针对稠油油藏现场开发的实际需求,以室内评价的方式开展了L油藏稠油乳化降黏与"宏观和微观"转向联合作业效果实验研究。结果表明:冻胶分散体颗粒具有不规则外观形态,可以在多孔介质内发生机械捕集而产生液流转向作用;稠油与乳化剂作用可以形成"O/W"或"W/O/W"型乳状液,进而明显改善稠油流动性;与稠油乳化剂溶液和冻胶分散体颗粒分段塞注入方式相比较,混合形成的非均相体系能够发挥扩大波及体积与提高洗油效率的协同作用;对于存在大孔道或特高渗透条带的厚油层,单独冻胶分散体(或微球)颗粒在多孔介质内的滞留较为困难,难以取得较好液流转向效果,它与稠油乳化降黏剂和强凝胶联合使用才能实现宏观和微观液流转向、改善稠油流动性和提高洗油效率的协同效应,进而提高采收率。