低张力聚合物微球乳液体系调驱试验研究

付美龙,吕行,周志亮,胡泽文 (长江大学石油工程学院,湖北武汉430100)

低张力聚合物微球乳液体系调驱试验研究

付美龙,吕行,周志亮,胡泽文 (长江大学石油工程学院,湖北武汉430100)

随着中原油田进入高含水或特高含水开发期,虽然主力油层水淹严重、剩余油分布零散,但从动用的状况和剩余油状况来看,仍有较大开采潜力。选用一种聚合物微球乳液体系对此类油藏深部调驱进行了室内研究。通过单个填砂管驱替试验、双管并联驱替试验以及二维平板填砂驱替试验来研究聚合物微球乳液体系的调驱机理,试验结果表明渗透率级差较小时,聚合物微球乳液体系以 “调”为主,“驱”为辅的方式进行驱油;渗透率级差较大时,以 “驱”为主,“调”为辅。

聚合物微球;填砂管驱替试验 ;深部调驱;提高采收率

1 聚合物微球调驱机理

聚合物微球是一个弹性球体,粒径小,遇水膨胀,依靠架桥和膨胀作用在地层孔喉处进行堵塞,当大尺寸微球形成架桥后,较小尺寸的微球在架桥形成的小孔道上进行嵌入和堵塞,依靠聚合物微球的弹性和塑性,发生强有力的拉筋作用,加强了楔塞的机械强度,形成牢固的、移动困难的塞状垫层,达到封堵的目的,从而实现注入水微观改向;与此同时,随着注入微球量增多,微球之间发生膨胀和挤压,缓慢流入孔道,并可以 “清除”少量剩余油,当微球超过其弹性形变后,随着注入水流出,重复循环作用,通过捕集、变形、运移、再捕集、再变形、再运移……的机理起调驱作用,因此微球具有 “注得进、堵得住、能移动”的特点 (图1)。

图1 微球流度控制调剖运移机理图

2 试验部分

2.1 单管填砂驱油机理试验研究

试验选用200目石英砂填充渗透率为300mD的填砂管,在85℃条件下进行4种驱替试验(水驱、低张力表面活性剂驱、凝胶微球驱、低张力微球乳液体系驱)。试验结果如表1所示。表面活性剂和凝胶微球对提高采收率均有贡献,而采用微球乳液+表面活性剂 (体积比1∶1交替注驱)效果最好。试验表明微球乳液+表面活性剂 (体积比1∶1交替注驱)不仅扩大了模拟油层的波及体积还提高了一定的洗油效率。首先通过聚合物微球注入地层后对地层造成堵塞,扩大驱替波及体积,然后注入表面活性剂,此时表面活性剂流经之前未波及到的区域或残余油比较多的区域,进一步地提高了洗油效率。

表1 填砂管不同驱替方式试验结果

2.2 双管并联模型驱油机理试验研究

温度85℃,在50cm×Ø2.5cm填砂管模型中,水驱至含水率90%时开始注0.5PV聚合物微球乳液体系 (采用微球乳液+表面活性剂交替驱),模拟非均质微小渗透级差、小渗透级差、中渗透级差、大渗透级差模型,在这4种条件下进行驱油试验,研究微球乳液对不同渗透率级差的非均质油藏的适应性。试验结果如表2所示。

表2 双管并联驱替试验结果

可以看出:①随着渗透率级差的增大,低渗管水驱采收率在不断减小,高渗管水驱采收率均稳定在60%左右,总采收率在减小,渗透率级差1.5后,减小幅度在增大,高渗管水驱采收率均大于低渗管。②随着渗透率级差的增大,注剂后采收率提高幅度先增加后减小。从渗透率级差为1.1和1.5的试验结果来看,低渗管采收率提高幅度在不断增大,而且渗透率级差1.5时,低渗管采收率提高幅度最大达34.32%,说明了渗透率级差较小时,低张力表面活性剂体系主要是以 “调”的方式为主,通过聚合物微球捕集、变形、运移、再捕集、再变形、再运移的机理作用扩大了波及系数,使驱替液转向,向低渗管流动,从而提高了总采收率;渗透率级差大于1.5后,低渗管在注剂后采收率提高幅度均降低,反而高渗管的采收率提高幅度在增加,说明该聚合物微球在渗透率大于300m D以后在地层中的暂堵效果在减弱,高渗管中表面活性剂的洗油效率增强。

2.3 非均质二维平板模型模拟驱油机理试验研究

常温条件下,选取文25东块地层原油(原油与煤油按体积比1∶2稀释)和文25东块注入水,用200目及400目石英砂与原油混合形成油砂,每次定量填入平板模型中,侧敲并压实。选用D-250L恒速恒压泵,1000m L中间容器,31.5cm×31.5cm×1.11cm规格的平板模型等仪器组装成驱替模型,驱替流速为1m L/min,注入低张力聚合物微球体系后老化3d。具体试验结果如表3、图2所示。

表3 非均质二维平板模型试验数据

由图2(a)和(b)可看出,大部分注入水进入了平板模型的高渗层,小部分注入水进入了低渗层。水驱结束后,再向平板模型中注入微球乳液和表面活性剂老化膨胀48h。从老化效果(图2 (c))可以看出,注入的大部分聚合物微球进入了高渗层,而表面活性剂停留在注入端附近或进入低渗层,聚合物微球段塞驱替前缘明显。后续水驱过程中(图2(d)),聚合物微球段塞向前推进较为缓慢,注入水流入低渗层的量增大,开始向未驱替到的区域流动,说明注入驱油体系老化3d后,后续水不仅将低渗层和高渗层中的残余油清洗干净,而且波及到之前未波及的低渗区域,波及面积得到了明显提高。因此可以看出该微球乳液不仅有良好的调剖作用,还有洗油特性。

图2 二维平板模型驱替试验效果

3 结论

1)采用微球乳液+表面活性剂体积比1∶1交替驱效果最好。该驱替方式不仅扩大了模拟油层的波及体积还提高了一定的洗油效率。

2)微球乳液分别在渗透率级差为1、1.5、2.5、4的非均质填砂管中,采收率提高幅度不一,在渗透率级差为1.5时,采收率提高幅度最大,水驱压力增长明显,说明微球具有封堵大孔道,提高波及效率作用,表面活性剂具有良好的洗油性能,但微球在体系中占主导地位,与此同时,微球乳液更适应于200～300mD的非均质油藏。

3)渗透率级差较小时,主要是以 “调”的方式为主,“驱”的方式为辅;而渗透率级差较大时,主要是以 “驱”的方式为主,“调”的方式为辅。主要原因是聚合物微球最佳暂堵地层渗透率为200～300m D,当渗透率大于300m D以后,聚合物微球不能充分发挥其捕集、变形、运移、再捕集、再变形、再运移的调驱作用,而更多的表面活性剂溶液进入高渗层,使高渗层的洗油效率进一步提高,采收率则得到进一步提高。

[1]Rousseau D,Chauveteau G,Renard M,et al.Rheology and transport in porous media of new water shutoff[J].SPE93254,2005.

[2]Zhang W,Morales V L,Cakmak M E,et al.Colloid transport and retention in unsaturated porous media:effect of colloid input concentration[J].Environmental Science&Technology,2010,44:4965～4972.

[3]雷光伦,郑家朋.孔喉尺度聚合物微球的合成及全程调剖驱油新技术研究[J].中国石油大学学报(自然科学版),2007,31(1): 87～90.

[4]夏惠芬,蒋莹,王刚.聚驱后聚表二元复合体系提高残余油采收率研究[J].西安石油大学学报(自然科学版),2010,25(1): 45～49.

[5]张霞林,周晓君.聚合物弹性微球乳液调驱实验研究[J].石油钻采工艺,2008,30(5):89～92.

[6]王越,孙卫,张奉,等.聚合物微球和表面活性剂结合提高采收率实验研究[J].石油地质与工程,2011,25(5):154～157.

[7]李蕾,雷光伦,姚传进,等.聚合物与弹性微球二元复合段塞调剖效果研究[J].科学技术与工程,2013,13(9):221～225.

[8]雷光伦,李文忠,贾晓飞,等.孔喉尺度弹性微球调驱影响因素[J].油气地质与采收率,2012,19(2):87～90.

[编辑] 帅群

TE357

A

1000-9752(2014)12-0197-03

2014-07-30

付美龙(1967-),男,1990年大学毕业,博士,教授,现主要从事油田化学和提高采收率方面的教学与科研工作。