低渗透岩心聚合物驱提高采收率实验研究

考察了为大庆低渗油层筛选的大庆炼化普通聚合物(P1,M=4.96×106)和抗盐聚合物(P2,M=6.56×106)45℃时在φ2.5 cm×10 cm、Kw分别为0.02、0.05、0.1μm2的并联三岩心组上的驱油效果。用清水配制P1溶液,用矿化度3.7 g/L人工盐水配制P2溶液并驱替岩心,聚合物溶液浓度1.0和1.2 g/L。驱替方案分为3组共8个,每个方案均包括注入0.57 PV的P1、P2两个聚合物段塞。驱替实验结果如下:P2(盐水溶液)的驱油效果好于P1(清水溶液);并联岩心组中,高渗岩心采收率最高,中渗岩心次之,低渗岩心再次之;不论P1、P2段塞之间是否有水驱,先注P1再注P2方案的采收率普遍高于先注P2再注P1的方案;两聚合物段塞依次连续注入方案的采收率,高于两段塞间有水驱的方案的采收率;注入1.2 g/L聚合物段塞方案的采收率,高于注入1.0 g/L聚合物段塞方案的采收率;饱和油的岩心不经水驱而直接注聚合物段塞的方案,其采收率高于先水驱再聚合物驱方案的采收率。

氨基酸型表面活性剂用于提高原油采收率

报道了由脂肪胺和丙烯酸甲酯合成的N-长链烷基-β-氨基丙酸（AAPZ）的界面活性、放置稳定性和驱油性能,实验温度45℃。小试、中试、规模生产的AAPZ在大庆采油四厂回注污水中的3.0和0.5 g/L溶液,在加入或不加2.0 g/L HPAM或抗盐聚合物时,与黏度10 mPa.s的大庆采油四厂模拟原油间的界面张力均达到10-3mN/m超低值,且至少维持220天。在均质人造砂岩岩心上,在水驱之后分别注入0.35 PV AAPZ（5.0 g/L）/抗盐聚合物（3.0g/L）二元体系或NaOH（10）/ORS-41（3.0）抗盐聚合物（3.0）三元体系,采收率增值分别为23.1%和19.9%。在人造非均质大岩心上,按水驱-聚驱-AAPZ/抗盐聚合物二元驱-聚驱-水驱的程序驱油,改变前置HPAM段塞尺寸（0.1-0.725PV）,注入0.21-0.348 PV AAPZ（3.0）/抗盐聚合物（2.0）主段塞时,水驱后采收率增值差别很小,在29.2%-30.6%范围,而主段塞中抗盐聚合物浓度为1.5和1.0 g/L时,水驱后采收率增值分别为最高（31.7%）和最低（25.6%）。该二元体系的岩心注入压力,明显低于相同浓度的聚合物溶液。

大庆萨北油田采出污泥调剖剂研发及应用

分析了取自大庆采油三厂一矿、二矿、联合站的含油污泥及其固相,含油污泥除含水、含油外,固相含量为37.34%～96.26%,固相颗粒外形不规则,粒径大于40目的占84%以上,主要为黏土矿物,90%以上为伊利石和高岭石。所研发的调剖剂为悬浮在聚合物污水溶液中的污泥固相颗粒,聚合物为M=2.5×107、水解度26.5%的大庆产HPAM,由沉降速率测定结果确定聚合物浓度为0.6～1.2g/L,污泥质量分数<6%。选择北4-8-丙水56井为调剖试验井,处理目的层为P11-2,有效厚度4m,处理厚度3m,设计分4个段塞注入调剖剂1.5×104m3,其中含聚合物13.3t,污泥固相435t(折合污泥1164t)。2008年8月21日起实施深部调剖,在51天内注入3个段塞共6526m3调剖剂,共利用含油污泥267.2t。注入期间注入压力迅速升高约1.5MPa后稳定在12.6～13.0MPa。5口连通油井(平均含水96.47%)中有4口含水平均下降1.4%,增油有效期110d,累计增油1135.2t。

氧对聚合物污水溶液黏度影响的实验研究

在45℃下对溶解氧对聚合物污水溶液表观黏度（170s^-1）的影响作了全面的实验研究。采油污水取自大庆采油二厂．矿化度4013、Fe^3＋、∑Fe、SO4^2-分别为0．2、1．0、9．6mg／L。厌氧实验操作和测试均在Baetron 1．5型厌氧室中进行。污水中SRB菌数随放置时间延长而增加，厌氧条件下增速远大于曝氧条件下的增速，放置7天时菌数相差6—600倍。用脱氧和含氧加盐蒸馏水配制的抗盐型和功能型聚合物溶液的黏度，均随放置时间延长（1～10天）而减小，脱氧溶液的黏度总是明显大于含氧溶液。0．5g／L超高分聚合物溶液在厌氧和曝氧条件下放置时，黏度随放置时间延长而减小，分别由1天时的22．2和28．8mPa·s减至60天时的2．7和3．4mPa·s，曝氧条件下的黏度总是大于厌氧条件下的黏度；加入甲醛杀菌剂使溶液黏度的减小趋缓，60天时为8.9和9．6mPa·s；在4～8mg／L范围改变含氧量，当舍氧6mg／L时放置2～40天时的黏度均最大，40天时为18．2mPa·s。6mg／L为污水的合理曝氧量。分析了聚合物降解、SRB菌作用、杀菌剂作用等机理。表6参10。

磺基甜菜碱BS11/聚合物复合体系驱油实验研究

考察了以磺基甜菜碱为表面活性剂的SP二元和ASP三元复合体系在大庆油田条件下的岩心驱油效果。所用岩心为环氧树脂胶结石英砂均质和非均质(变异系数0.65)人造岩心。岩心水驱后分别注入0.35 PV BS11/聚合物(2.0/2.5 g/L)二元体系、Na3PO4(牺牲剂)/BS11/聚合物(4.0/2.0/2.5)三元体系、NaOH/重烷基苯磺酸钠Sy/聚合物(1.0/3.0/2.5)三元体系,再注入0.20 PV 1.0 g/L聚合物溶液,测得均质岩心复合驱采收率增值分别为25.8%,27.3%,25.7%(2个岩心的平均值),非均质岩心上分别为26.2%,27.7%,26.1%(单个岩心的测值),无碱的BS11二元体系的驱油效果与大庆油田使用的常规强碱ASP三元体系相当,加入少量Na3PO4可改善该二元体系的驱油效果。从均质岩心流出的BS11二元和三元体系,与模拟原油(黏度10 mPa.s)之间的界面张力(最低值)达到10-3mN/m。图2表2参6。

不水驱直接实施聚合物铬凝胶调驱效果的实验研究

本研究在模拟南堡35-2海上油田B6井组条件下进行。由M=1.5×107|HD=24.2%的聚合物HPAM和含Cr3+2.7%的醋酸铬交联剂在矿化度3.5 g/L的水源井水中配制的成胶液,在50℃、30 d内的黏度(50℃,7.181/s)变化,最高黏度及其出现时间随聚合物浓度(1.0、1.2、1.4 g/L)和聚铬比(60∶1、90∶1、180∶1)而异。早期的成胶液注入渗透率1.3~1.5μm2的人造均质岩心时,注入压力随注入量的增加迅速上升,表明此时已有凝胶生成。聚合物浓度1.2和1.4 g/L、聚铬比120∶1的凝胶的G′、G″~频率曲线显示凝胶具有良好的黏弹性。垂向有渗透率2.14、0.95、1.76μm2三个层的非均质人造岩心,在50℃下饱和地层水后饱和黏度850 mPa.s的模拟油,考察聚合物浓度1.2 g/L、聚铬比60∶1、初始黏度12.2~12.5 mPa.s的成胶体系驱油效果。在含水率为98%、80%、40%、0%(水驱采收率相应为41.9%、29.7%、23.3%、0%)时注入0.1 PV凝胶体系,最终采收率分别为46.8%、47.7%、50.4%、58.5%;在含水率为0%时最终采收率随凝胶体系注入量的减小(0.15、0.10、0.050、.025 PV)而减小,随凝胶体系聚合物含量的增加(1.2、1.41、.6 g/L)略有增加。

低渗透油层表面活性剂降压、氧化剂解堵实验研究

采用低渗透(0.035～0.040μm2)胶结石英砂岩心,在45℃考察了商品阴离子表面活性剂HLX-BO1和ClO2降低聚驱压力、解除聚合物堵塞的能力。在水饱和岩心中注入0.5PV3%HLX-BO1溶液可使1.0g/L聚合物(M=8.4×106)溶液的平稳注入压力、后续水驱压力、阻力系数和残余阻力系数分别由260kPa、92.5kPa、10.4、3.7降至155kPa、30.7kPa、6.4、1.4;水饱和和油饱和岩心在聚驱后或水驱+聚驱后依次注入1.5PV5%ClO2溶液和0.5PV3%HLX-BO1溶液,后续注聚时的平稳压力分别下降约1/2和2/3。认为在大庆低渗透油藏可采用先注表面活性剂后注聚合物的驱油方法,聚合物产生的堵塞可用ClO2解除。

流动改进剂降低含水原油转相点的实验研究

为了了解流动改进剂对大庆含水原油在集输管路中流动的影响，在具有长20m水平工作段的管道流动实验装置上，在40℃测量了流动改进剂DODE加量分别为0、150、200和250mg／L、含水率分别为30％～90％的高含水原油不同流量下的流动参数，计算出剪切速率和表观黏度。在直径76和50mm管道内，剪切速率691／s的表观黏度～含水率关系曲线均按先上升，达到最大值后又下降的规律变化，表观黏度最大值对应的含水率即转相点含水率，转相点含水率随剪切速率降低而减小，在同一剪切速率下随流动改进剂加量增大而减小，最后基本趋于稳定不变。不加剂含水原油的转相点含水率为50％～70％，加剂250mg／L时的稳定值在35％～45％，即流动性改进剂可使W／O原油乳状液提前转相。将实验数据用S函数进行拟合，得到了可预测加入一定量流动改进剂的含水原油转相点含水率的方程。认为流动改进剂的作用是形成O／W乳状液或拟乳状液及在管壁形成亲水膜。图5参8。

不同程度水洗油层聚合物驱适应性室内实验研究

基于大庆油田杏12-3-检3222井葡Ⅰ3层取心解释资料，选取水驱油效率分别为70～80％、40～50％及10～20％的强、中、弱三种不同水洗程度天然岩心，测定黏度相同（40～45mPa·s）、浓度不同（1．5、1．3、1．1g／L）、名义相对分子质量M不同（1．7×10^7，2．5×10^7，3．5×10^7）的大庆HPAM聚合物溶液产生的残余阻力系数，均小于20，即均未引起岩心堵塞，考虑流量～压差曲线，排除了M最小的聚合物。在接长至30cm的洗油天然岩心上进行驱油实验，分别注入M、浓度（g／L）、45℃工作黏度（mPa·S）分别为2．5×10^7、2．0、194和3．5×10^7、15、173的聚合物溶液0．54PV，采收率分别比水驱增加4．513％和4．003％。强、中、弱水洗程度的3支30cm岩心并联驱油，分别注入聚合物溶液（M=2．5×10^7，浓度1．3g／L），聚合物凝胶调剖剂（至1／3、1／2岩心长度）＋聚合物，注入化学剂总量0．64Pv，采收率分别提高17．06％、21．12％、22．03％，调剖＋聚驱使中水洗特别是弱水洗岩心的采出程度明显增大。给出了半径1／3调剖＋聚驱的采收率、含水、岩心分流率曲线。M=2．5×10^7的聚合物较能适应大庆不同水洗油层，聚合物驱前深部调剖可提高中等和弱水洗油层的动用程度。图3表5参4。

几种驱油聚合物在多孔介质中传输能力实验研究

在渗透率相同(0.1320.137μm2)、表面亲水、长30cm的石英砂胶结人造均质岩心上,在注清水之后分别注入用矿化度20g/L、含钙镁离子各0.1g/L的模拟地层水配制的浓度1.0g/L的6种聚合物溶液,由注入端和中间点压力得到岩心前段、后段压差。认为前后段压差越接近则聚合物在岩心中的传输能力越好。结果表明6种聚合物按传输能力大小排列顺序如下:大庆抗盐聚合物>恒聚抗盐聚合物KYPAM-2>法国SNF3630S>日本三菱Mo4000>上海海博功能聚合物中科618-2>四川光亚疏水缔合聚合物AP-P4。200mg/L的3种聚合物清水溶液电镜照片显示,这些聚合物在溶液中均形成三维网络,大庆抗盐聚合物形成的网络较均匀,中科618-2特别是AP-P4形成的网络中有大量缔合微区。由此得出结论:在本实验条件下聚合物的传输性能决定于聚合物三维网络的结构。3630S与Mo4000显示重大差异的原因还不完全清楚。

江苏油田中高渗油藏聚合物驱聚合物适应性研究

实验研究了聚合物对江苏油田中高渗砂岩油藏的适应性。实测了油藏温度下（70℃）相对分子质量M不同的6种聚合物，在矿化度20g／L的模拟油田地层水中的分子线团均方根回旋半径，根据文献发表的渗透率比～孔隙半径中值R50关系，由这些回旋半径值判定，Ka=0．1时的岩心不会被M≤3．5×10^7的聚合物所堵塞。在Ka为0．125-1．026μm^2的储层岩心上，考察了M为3．5×10^7、3．0×10^7、1．9×10^7，浓度为0．6、0．8、1．0、1．2g／L的聚合物溶液的注入压力～注入体积关系，在所有情况下注入压力都能达到稳定，M越高、浓度越大、渗透率越低，则注入压力越高，注入压力达到稳定值所注入体积越大，因此所用聚合物均不堵塞Kμ≥0．125时的岩心。在含有Ka=0．15、0．25和0．40时的三小层的人造平板非均质岩心上，在水驱至含水90％后注入M=3．5×107、浓度1．0g／L的聚合物溶液整体段塞0．38PV，采收率增加16．7％；维持此聚合物用量（380PV·mg／L）而采用浓度递增或递减的三个段塞注入，则采收率增加幅度升至17．2％或降至15．8％；当注入时机由含水98％逐步降至含水0％（不水驱）时，最终采收率从60．0％逐步升至70．5％。图4表4参10。

弱碱三元复合驱矿场动态特征及结垢问题

大庆首个弱碱三元复合驱工业化试验区位于大庆北三区西部,面积1.5 km2,有采油井14口,注入井13口,使用Na2CO3（12 g/L）/重烷基苯磺酸盐（2.5 g/L）/聚合物（1.4 g/L）溶液,2002-11-08开始注剂,到2006年5月共注入化学剂0.315 PV,完成设计量的45.6%。注入、产出剖面,注入量、注入压力,产液量、含水率等动态资料表明,采油井B2-J1-P50和注入井B2-20-48的生产状况在注剂的前期和中期有很大改善,而后期则恶化,认为结垢是造成这一现象的一个原因。元素分析和SEM观测表明,注入井内垢样主要成分是碳酸钙结晶。弱碱三元溶液的pH值为9.23,高于采出污水（8.53）,是引起结垢的主要因素。有机铬交联剂与弱碱三元溶液形成的复合铬凝胶,pH为8.45,黏度、界面张力（100mN/m数量级）变化不大,阻力系数、残余阻力系数较三元溶液急剧增大,随聚铬比增大（10∶1-80∶1）而减小。在注三元溶液后注压力迅速上升的B2-1-P56井,2006-12-27-2007-03-11以100 m3/d的排量注入聚铬比30∶1的复合铬凝胶期间,注入压力短暂上升至12.6 MPa后逐渐下降至11 MPa,吸液剖面改善,流量计内未见垢生成;恢复三元溶液注入后注入压力回升,2007年10月达到12.6 MPa,调剖效果丧失。由此推断,该复合铬凝胶可清除弱碱三元复合溶液在地层内的垢沉定。

磺基甜菜碱BS11的界面特性研究

用矿化度3.7 g/L的大庆杏五中回注污水配液,研究了作为驱油表面活性剂的磺基甜菜碱BS11污水溶液与大庆杏五中井口脱水原油之间的界面张力,表明BS11具有很强的降低油水界面张力的能力。在45℃时,0.05-3.0 g/L的BS11污水溶液与原油间界面张力（动态最低值）均达到超低（10^-3mN/m及以下）,在45-80℃温度范围,0.1,1.0,3.0 g/L的BS11污水溶液的界面张力维持超低且变化很小。在45℃时,加入1.0 g/L Na2CO3的0.05-3.0 g/L的BS11污水溶液,加入5.0 g/L Na2CO3的0.5-3.0 g/L的BS11污水溶液,加入≤125 g/L NaCl的0.5g/L的BS11污水溶液,加入≤1.5 g/L CaCl2的0.5和3.0 g/L的BS11污水溶液,界面张力均维持超低。图6参10。

利用供氢体对稠油进行水热裂解催化改质的研究进展

基于对稠油水热裂解反应机理的分析,讨论了供氢体改质稠油的机理,综述了国内外利用供氢体对稠油进行改质研究的思路及其进展,介绍了无机、有机供氢体,并对其优缺点进行了评述。指出了高芳烃重质石油馏分及异丙醇等醇类作为经济型供氢体的可行性。稠油井下水热裂解改质技术的关键之一是寻找供氢效果更好、来源广泛、适宜的工业用供氢体。表1参42。

聚合物/羧基甜菜碱二元复合体系驱替水驱后残余油的机理

实验研究在30℃下进行。实验聚表二元复合体系为1.0 g/L HPAM、2.0 g/L羧基甜菜碱在矿化度3.7 g/L的模拟大庆油田采出水中的溶液,与模拟大庆油(黏度10 mPa.s)间的界面张力为5.8×10-3mN/m,1-1000 s-1范围的表观黏度与1.0 g/L HPAM溶液十分接近。在玻璃刻蚀大庆油藏仿真均质微观模型上,水驱20 PV的采收率为55.795%,注入20 PV二元体系使采收率增加39.724%;在二元复合体系驱替过程中,注入、采出口之间主流区域内的水驱后残余油在二元复合体系作用下发生变形,伸长并形成油丝,主要以油丝的形式被驱出;过渡区和边角区的残余油则主要以W/O乳状液的形式被驱出。W/O乳状液中的乳化水滴通过圈闭、Y型孔道挤压及水滴变形、断裂这3种方式形成并汇集为比较连续的W/O乳状液流,二元复合体系以W/O乳状液的形式由主流区扩展到两侧的过渡区,再进入边角区,启动死油区的残余油,从而扩大了波及体积,提高了驱油效率。图5参11。

高浓度聚合物驱油体系对不同渗透率油层的动用状况研究

本研究中使用分子量2.5×107的一种抗盐HPAM,柱状人造均质岩心,实验条件模拟大庆主力油藏条件,聚合物溶液用矿化度3700 mg/L的盐水配制。聚合物溶液在岩心中的阻力系数Fr和残余阻力系数Frr随聚合物浓度的增大和岩心渗透率的减小而增大,高浓(2500 mg/L)溶液与常浓(1000 mg/L)溶液的Fr值比和Frr值比,岩心Kg=1.0μm2时最小,分别为3.7和3.2,Kg=1.5μm2时最大,为30.0和29.3,Kg=0.5μm2时为3.3和14.1。在Kg为2.26,0.47,0.15μm2的高、中、低渗三岩心并联的非均质模型上,水驱之后注入高浓溶液0.570 PV,与注入常浓溶液1.425 PV相比,高、中、低渗岩心和岩心组的聚驱采收率增值分别提高1.6%,2.1%,8.9%和4.2%,最终采收率分别提高2.0%,2.9%,9.1%和4.7%。讨论了常浓和高浓聚合物驱中不同渗透率油层(岩心)的动用程度。表3参5。

三种驱油剂在聚驱后二维非均质物理模型上的驱油效果

在模拟大庆油田条件下,在3种VK值的二维纵向非均质人造岩心上,在45℃考察了水驱、1.0 g/L普浓聚合物驱之后,3种聚驱后驱油剂的驱油效果。所用聚合物为M=2.5×107,HD=26.5%的HPAM。这3种驱油剂的组成(g/L)为:12/5/1.4的Na2CO3/烷基苯石油磺酸盐/HPAM溶液(ASP);加入17.5 mg/L Cr3+的ASP(铬交联ASP);2.5 g/L高浓HPAM溶液。两种ASP体系与原油间界面张力在10-4mN/m量级。随岩心VK值增大,水驱采收率大幅度降低,普浓聚驱采收率增值显著升高,聚驱后驱油剂的采收率增值与岩心VK值和驱油剂类型有关。高浓聚合物、ASP、铬交联ASP的采收率增值,在VK=0.50岩心上分别为7.7%、10.6%、12.1%,在VK=0.65岩心上分别为7.8%、12.3%、22.5%,在VK=0.72岩心上分别为10.3%、9.8%、11.2%。铬交联ASP注入压力升幅大,后续注水压力维持高值;高浓聚合物溶液注入压力升幅较大或很大,但后续注水压力迅速下降;ASP注入压力升幅最小,后续注水压力不断下降。因此,聚驱后采用洗油效率特别是扩大波及体积能力更强的驱油剂,可以进一步提高采收率。图3表4参9。

多孔介质对交联聚合物成胶效果影响及作用机理

研究了3种交联聚合物体系在多孔介质中的成胶性能,实验温度45℃。在实验容器中,Al3+交联体系配制后60天内黏度变化较小,是一种CDG;Cr3+交联体系15天达到最高黏度2.3 Pa.s,是缓慢交联的弱凝胶;无机有机复合交联体系15天黏度1.8 Pa.s,45天达到最高黏度80 Pa.s,是延迟交联的强凝胶。人造非均质岩心模拟大庆主力油层,平均渗透率0.8μm2,长30 cm。以聚合物溶液为对照,按水—凝胶—水—凝胶—候凝20天—水的顺序驱替,由驱替过程中入口和中间点压力与注入量关系判断,Al3+体系进入岩心并通过分子内交联成胶,Cr3+体系在进入岩心前已发生交联并在端面造成堵塞;进入岩心的复合交联体系基本上不成胶。引证了文献发表的大庆油田铬凝胶调驱的有关数据。讨论了储层孔隙结构、渗透率-孔隙半径中值关系曲线及聚合物分子线团半径。认为在孔隙介质中由于孔隙壁造成的“笼”效应,聚合物的分子间交联受到一定程度的阻碍。图7表3参8。

SJT-B助剂/表面活性剂/聚合物三元复合体系的黏度和界面张力研究

助剂SJT-B是10%的磷硅酸盐胶体溶液,含有Na^＋和K^＋、SiO3^2-和PO4^3-等离子,在活化状态下一部分SiO3^2-和PO4^3-生成具5个负电荷的聚磷硅酸根链状阴离子,后者可结合Ca^2＋、Mg^2＋而形成纳米磷硅酸盐胶态粒子,避免结垢并防止金属腐蚀。以助剂SJT-B代替NaOH,用大庆油田回注污水配制SJT-B/烷基苯磺酸盐/聚合物三元复合溶液,取SJT-B浓度为1.0-8.0 g/kg,石油磺酸盐浓度为0.5-4.0 g/kg,聚合物浓度为1.2 g/kg,按排列组合法得到25个实验配方。对照NaOH/石油磺酸盐/聚合物溶液组成为12/3.0/1.2 g/kg,初配黏度（45℃,7.34s^-1）27.3 mPa·s,界面张力（45℃）3.20×10^-3mN/m。初配各实验配方溶液黏度31.2-44.8 mPa·s,45℃老化30天后黏度降低率2.71%-36.97%;初始界面张力最低值1.13×10^-3mN/m,最高值4.34×10^-2mN/m,在界面活性图上,10^-3mN/m超低界面张力区出现在高SJT-B和烷基苯磺酸盐区,老化后该区扩大。筛选出的SJT-B/石油磺酸盐/聚合物体系组成为4.0/3.0/1.2 g/kg,其初始黏度为37.1 mPa·s,老化后黏度降低3.77%,初始界面张力1.79×10^-2mN/m。图2表3参8。

影响调整井固井质量的主要因素及计算方法

油田开发已进入高含水后期,调整井数量越来越多,长期的注水开发,使地层结构遭到严重破坏,调整井固井质量受到严重影响。针对井径扩大率、钻井液性能、水泥浆密度、地层孔隙压力和孔隙流体渗流速度等影响调整井固井质量的主要因素进行了分析,并建立了地层孔隙压力和孔隙流体渗流速度的计算方法。结果表明:随着井径扩大率、钻井液密度、黏度、失水量的增大,调整井固井优质率降低;地层孔隙压力越大,孔隙流体渗流速度超过临界渗流速度时,调整井固井质量变差;建立的地层孔隙压力和孔隙流体渗流速度的计算方法能准确地预测地层孔隙压力和孔隙流体渗流速度,为提高调整井固井质量提供可靠的依据。