北布扎奇油田弱凝胶调驱技术研究
石油作为一种不可再生资源,随着开采技术的不断进步,其采出难度也越来越大。目前,我国的大部分油田均已进入高含水期,甚至特高含水期,油藏非均质性比较严重,导致许多常规的开采技术不足以进一步提高采收率。三次采油技术是我国目前应用的主要的提高原油采收率的手段,其中聚合物驱和三元复合驱在水驱基础上可分别提高采收率10％和20%以上,但对于北布扎奇油田来说,自注水开发以来,油井产量虽有所提高,但井组注水见效期短,综合含水由2007年初的48.6%上升至2009年的66.1%,含水上升速度快,油田的可开采程度低,仅为7.8%。对于常规的堵水技术效率较低,难于实现稳油控水的目标,采用单一的聚合物驱油效果不理想;且由于其油藏条件具有非均质性强、油藏埋深较浅,原油粘度高、地层水矿化度高的特点,本文提出了北布扎奇油田的弱凝胶体系调驱方法,筛选出了弱凝胶调驱体系配方,探讨了其体系粘度的影响因素,阐述了弱凝胶体系的交联动力学,最终对北布扎奇油田弱凝胶现场试验的效果进行了分析。
在NaOH作为催化剂的条件下合成了柠檬酸铝,利用红外光谱分析,揭示了合成产物的结构,并通过显微结构证实了柠檬酸铝的微观结构。筛选出北布扎奇油田弱凝胶调驱体系的聚合物主剂为SD6800型、最佳聚交比为40:1、络合剂KL-502的浓度为10mg/L、除氧剂的浓度为10mg/L,扫描电镜结果证实了此配方条件下已形成了弱凝胶体系的交联网络结构。
利用粘度法探索了弱凝胶体系的成胶性能及粘度影响因素,结果表明,聚合物浓度越高,成胶时间越短;原子力显微镜结果证实了,初始成胶的弱凝胶体系较成胶7天的聚集体尺寸小,与不同时间下弱凝胶体系粘度的变化规律一致;同时,对于不同聚交比的条件下,聚合物SD6800的浓度越大,聚交比的影响越显著,其成胶时间与弱凝胶体系的粘度有关;对于最佳弱凝胶体系,一价金属阳离子在一定浓度范围内弱凝胶体系具有盐增稠的性质,而加入二价金属阳离子却没有出现增粘段,但溶液中同时存在几种盐时,弱凝胶可以承受更高的二价阳离子浓度。pH值影响弱凝胶体系成胶时间的主要规律是,pH值增加,成胶时间先增加后降低,也就是体系在中性或接近中性的条件下,聚合物与交联剂之间的交联最慢,而碱和酸对交联反应具有催化作用,且此时体系的粘度最大;弱凝胶体系在经过剪切后会产生剪切降解,降解后,其断裂的的分子链仍呈胶团或胶块状存在,仍可以调剖封堵地层的大孔道。
采用Anton Paar的流变仪测定了弱凝胶体系的流变性和动态粘弹性,揭示了弱凝胶体系具有剪切变稀的性质,温度越高,弱凝胶体系的粘度及动态粘弹性越小,其G为1Pa左右。弱凝胶体系成胶反应动力学曲线为η=ηo+Kt0.9,在反应温度30℃～55℃范围内,胶凝反应近似为零级反应;温度升高,胶凝反应速率常数增加,胶凝反应的加速增长期也相应缩短。弱凝胶体系剪切后冻胶粘度最终恢复到原始粘度的85%;弱凝胶属于分子间交联,若干分子连在一起,等效球直径远比原始聚合物要大;胶体分散凝胶属于分子内交联,分子卷曲,等效球直径稍比原始聚合物要小。
弱凝胶物理实验结果表明,体系在岩心中渗流时压差.驱替速度曲线斜率先变小后基本不变,即随着驱替速度增大体系表现出剪切变稀的性质,斜率不变时的驱替速度随成胶时间的增长而增大;双管并联驱油实验表明,注弱凝胶一方面可以在较大程度上改善吸液剖面,增加低渗透层吸液量和采收率,另一方面还可以进一步扩大高渗透层的微观波及范围和采收率。与同浓度末交联的聚合物相比,其提高采收率幅度明显增大。
通过数值模拟研究优化了试验方案,优选了现场试验注入量应大于O.15PV,连续注入3年为宜,优选了注入速度为每天注入125m3弱凝胶体系。NB6103井注入压力逐步升高,并保持稳定,弱凝胶体系有效地控制了注入水沿大孔道突进。截止到2010年10月,试验区累计增油16736t,阶段采收率为0.34%。
聚合物弱凝胶;动态粘弹性;交联动力学;三次采油;调驱体系
中国石油大学(华东)
博士
油气田开发工程
康万利
2011
中文
TE357.46
112
2012-03-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）