核磁共振研究聚合物微球调驱微观渗流机理

利用核磁共振研究聚合物微球调驱渗流机理,设计了不同粒径微球的注入实验,从微观角度分析了聚合物微球的驱油效果与驱油机理.对驱替后岩心不同直径孔隙内的流体分布进行了研究,得到了水驱、聚合物微球驱、后续水驱阶段驱出油的孔径范围以及剩余油分布.实验结果表明,聚合物微球调驱能够有效动用岩心中不同孔径中剩余油.不同尺寸聚合物微球对岩心的适应性不同,微米级微球主要适用于高渗岩心,纳米级微球主要适用于低渗岩心.     

孔喉尺度弹性微球的深部调驱性能*

针对油田注水开发存在的问题及弹性微球调驱应用现状,利用激光粒度分析仪分析了弹性微球的粒径分布;利用填砂管岩芯（单管、长管、非均质双管、非均质三管）驱替实验,研究了弹性微球的封堵特性、运移能力、分流特性、驱油性能及聚驱后的深部调驱性能。结果表明,弹性微球粒径具有单峰分布特征,服从威布尔分布;弹性微球可在岩芯中不断运移和封堵,具有良好的深部调驱性能;弹性微球可选择性封堵高渗层,用于非均质岩芯调驱分别提高采收率16.11%（低渗管）、11.28%（中渗管）和5.02%（高渗管）,说明弹性微球可改善中低渗层及高渗层中低渗区的波及状况和驱替效果,有效提高采收率;聚驱后弹性微球调驱比单一聚驱提高采收率5.73%,具有良好的聚驱后深部调驱效果。     

新型交联聚合物微球调驱性能研究

渤海油田地层具有高孔高渗、疏松脆弱、非均质性强的特点,部分井组存在注入水低效或无效循环、水窜加快和递减率大等问题。现场应用试验表明,新型交联聚合物微球P-90对该类储层具有更好的调驱效果。为更好分析和解释其调驱机理,采用扫描电镜、激光粒度仪、高温高压流变仪、微孔滤膜装置和一维物模流动装置等对P-90的基本理化性能与调驱能力进行了评价实验。结果表明,新型交联聚合物微球P-90溶胀效果好,水化溶胀后微球之间相互交联形成空间网状结构,粒径均匀分布并长期保持在15 μm,具有良好的耐温性及黏度保留率;对孔径5、10 μm微孔滤膜产生了有效封堵;新型交联聚合物微球P-90同时具备了聚合物凝胶交联网状结构与聚合物微球球形分散结构。其独特的微观结构对于非均质高孔高渗油藏有更好的改善作用,极大提高了封堵、驱油效率,可达到较好的深部调驱效果。     

多孔介质中聚合物弹性微球的运移规律与调驱性能

为了促进聚合物弹性微球深部调驱技术的大规模应用,通过岩心驱替实验,研究了多孔介质中聚合物弹性微球的运移规律与调驱性能。结果表明:聚合物弹性微球能够在多孔介质中不断地运移、封堵、变形、再运移、再封堵,注入压力呈现出波动式变化特征,后续注水阶段仍保持较高的注入压力水平;聚合物弹性微球的滞留量随距入口端距离的增加而减少,在出口端也有少量的聚合物弹性微球滞留;聚合物弹性微球能够选择性进入和封堵高渗大孔道,在后续注水过程中,高、低渗管的分流率仍保持在50%左右;岩心渗透率、注入浓度、注入速率和矿化度均影响聚合物弹性微球的调驱效果,在实际应用时需要选择合理的参数范围。可见聚合物弹性微球具有良好的注入性和运移性,可以依靠自身弹性运移至储层深部区域,且对低渗层具有保护作用,聚合物弹性微球封堵后具有较强的耐冲刷能力,从而达到较好的深部调驱效果。     

WQ100型聚合物微球理化性质及注入参数优化

为了考察WQ100型聚合物微球在低渗透油藏条件下的基本理化性能、粒径变化规律、微观结构、注入浓度和段塞大小与调驱效果的关系,采用表观性能检测、激光光散射粒径仪、透射电子显微镜、平面填砂可视化物模调驱实验等测试方法并结合油田现场实施情况对其性质特点和注入参数进行了系统的表征和优化。结果表明:WQ100型聚合物微球产品具有良好的稳定性和流动性,可在水中快速分散,可分离固形物质量分数为22%,初始粒径为纳米级,形貌为类球形,经水化后体积发生膨胀,非常适合在低渗透油藏应用;注入采用低浓度长段塞比高浓度短段塞注入可以获得更理想的注入水波及效果,油田现场应用采收率提高显著,投入产出比可以达到1∶3。     

纳微米聚合物球调驱特性及封堵的几何约束

"微球粒径越小,调驱效果越好"这一低渗透油藏现场聚合物微球调驱试验现象仅从孔喉尺寸匹配理论无法得到解释,为此采用岩心物理模拟驱油实验装置,评价了100 nm、800 nm、5μm(现有工艺可实现)3种粒径的聚合物微球在低渗透油藏的调驱效果,并从微球运移机理角度研究了后续水驱过程中压力异常的原因。实验结果表明:聚合物微球能够改变液流方向,抑制含水率的增长,100 nm、800 nm、5μm 3种聚合物微球提高低渗层采出程度分别为32.8%、23.7%、22.0%,100 nm聚合物微球调驱效果最好;产生异常低压的主要原因是5μm聚合物微球不满足进入孔喉的几何约束条件,进而在孔喉入口处聚集膨胀后产生渗流优势通道。     

非均质油藏微球乳液调驱物理模拟实验研究

为了评价JYC聚合物微球乳液调驱技术在非均质油藏中的适应性,通过室内物理模拟实验,测定了纳米级JYC微球乳液在非均质物理模型中分流量的变化规律;通过并联模拟岩心驱油实验,分析了不同浓度和注入量的微球乳液提高采收率效果,优化注入段塞.实验结果表明:新型微球乳液性能稳定且注入性良好;能够有效改善注入水在非均质储层中的分流量,扩大波及体积,启动低渗层原油,且能提高水驱后高渗层的驱油效率;适宜注入质量浓度为2 000 mg/L,注入量大小和储层非均质性密切相关.该调驱技术能够有效改善非均质油藏开发效果,进一步提高原油采收率.     

凝胶微球复合调剖机理实验研究

通过玻璃刻蚀模型进行微观驱替实验,直观地分析了凝胶微球复合调剖过程及作用区域。基于核磁共振技术,设计了凝胶微球岩心驱替实验。对不同阶段驱替后岩心不同直径孔隙内的流体分布进行了研究,并对比凝胶微球复合调剖的优势。实验结果表明,凝胶微球复合调剖过程中凝胶优先进入高渗透层,驱替大孔隙中剩余油,并对大孔隙有封堵作用;则聚合物微球主要进入低渗层,增加了聚合物微球的利用率;并启动低渗透率层的原油,封堵了低渗层的主流通道,实现调剖驱油的双重目的。     

聚合物微球调剖封堵渗流场可视化及矿场试验

聚合物微球是近年来发展起来深部调剖封堵材料,微球良好的弹性性能能够满足调剖剂注得进、堵得住、能运移的要求。室内实验和矿场试验结果表明,聚合物微球能有效封堵高渗条带,提高产油能力。从聚合物微球调剖封堵机理出发,抽象化建立聚合物微球调剖封堵流线模型。基于所建立的流线模型,模拟分析聚合物微球注入地层以后流线场的变化,流线的变化对注水井注入压力与采油井生产动态的影响,从流线场角度阐述聚合物微球调剖封堵机理。同时,聚合物微球矿场试验结果表明,注入聚合物微球能很好的抬升注入压力,提高井组产油能力。     

聚合物微球粒径与岩芯孔喉的匹配关系研究

根据岩芯孔喉基本计算公式,计算岩芯的平均孔喉直径,通过吸水膨胀后不同大小聚合物微球在岩芯中的封 堵效果,研究了聚合物微球大小与岩芯孔喉的匹配关系,确定了聚合物微球在岩芯中具有稳定封堵性能时微球粒径与 岩芯孔喉直径的比值范围。从聚合物微球吸水膨胀性能、剪切前后微球粒径变化、不同大小聚合物微球在岩芯中的封 堵效果、与岩芯匹配后的聚合物微球调剖作用对水驱采收率的影响几个方面,研究了聚合物微球大小与岩芯孔喉的匹 配关系,从而为聚合物微球调剖体系大小选择提供实验依据。研究表明,当聚合物微球粒径与岩芯孔喉直径比值在 0.33～1.50 时,聚合物微球可以在岩芯中形成稳定的封堵能力,当聚合物微球粒径与孔喉直径比值在1.20～1.50 时,聚 合物微球兼具良好的运移能力和封堵效果。     

吉格森油田柔性微凝胶深部调驱体系室内研究及现场应用——以淖尔区块为例

柔性微凝胶分散颗粒(微球)可用油田污水配制,具有耐温、耐盐、成本低廉等优点。针对吉格森油田各油组主力油层分布广、厚度大,所占储量比重大,地下原油物性一般,地层温度较高,地层水矿化度高(>90000mg/L)这一情况,开展了柔性微凝胶深部调驱在吉格森油田的适应性及现场应用情况分析。实验所选用的纳米级和微米级微球溶解性和热稳定性都较好,微米级微球更好。4种微球均具有一定的封堵性,其中2号微球颗粒的残余阻力系数较大,为3.09,其次为1号微球,其残余阻力系数为1.44。天然岩心的驱油实验结果表明柔性微凝胶驱具有较好的驱油效果,但是微球尺寸要在孔径的1/8～1/3,才能保证有效封堵。现场实际应用情况表明吉格森油田在各个区块所开展的柔性微凝胶深部调驱增产措施,在一定程度和阶段内取得了较好的控水稳油效果。     

大孔道识别方法及聚合物微球调驱在文中油田的应用

文中油田经过长期注水开发,一类储层内产生大孔道,注采低效循环问题突出.为提高驱油效率,开展了大孔道识别方法及聚合物微球调驱研究.根据储层物性参数变化规律和测井曲线的响应关系,建立了大孔道综合判别方法,进行聚合物微球调驱室内实验.现场应用证明,聚合物微球注入地层后,有效封堵了地层深部的窜流大孔道,实现了注入液体的微观改向,有效缩减了层间渗透率级差,启动了新层,实现了控水稳油,减缓了自然递减.     

纳微米聚合物颗粒分散体系微孔滤膜流动特征

为了评价纳微米聚合物颗粒分散体系在低渗透油藏中的流动特征,利用微孔滤膜模拟低渗透油藏的喉道,采 用激光粒度仪和微孔滤膜过滤装置,对其流动特征及其影响因素进行了研究。结果表明：水化时间小于120 h 时,聚 合物颗粒的封堵作用较强;水化时间大于120 h 后,聚合物颗粒逐级调驱能力增强;随着压力差增大,聚合物颗粒储层 深处逐级调驱的效果增强,压力差大于0.15 MPa 后,逐级调驱效果增加的速度明显加快;随着滤膜孔径减小,聚合物 颗粒过滤速度急剧降低,在0.45,0.80µm 微孔滤膜上粒径为1.68µm 聚合物颗粒具有很强的封堵能力,而在3.0 µm 微 孔滤膜上具有较强的储层深部逐级调驱效果;随着聚合物颗粒浓度增加,储层深部逐级调驱效果变弱,颗粒浓度增至 2.0 g/L 后,聚合物颗粒已经没有深部逐级调驱的效果。     

耐碱聚合物微球调剖技术在三元复合驱的应用

耐碱聚合物微球颗粒调剖剂为粒径可调的抗碱聚合物类颗粒调剖剂。通过聚合物携带注入地层,在地层大孔道里,形成以颗粒调剖为支撑体。通过有一定黏度的聚合物将其粘附于底层孔壁上,提高了封堵有效期和后驱注入液的波及系数。实验结果表明:耐碱聚合物微球颗粒调剖剂与三元液配伍性好,在多孔介质中具有可流动性。不但可调整注入井的吸液剖面,而且有一定的稳油控水作用。2010年在采油二厂三元复合驱南六区进行了6口井的现场试验,采用措施后连通油井见到了好的增油降水效果,连通油井累计增油6 424 t,投入产出比363:1 798.72=1:4.96。     

双交联聚合物微球调剖剂研究

针对现有聚合物微球调剖剂普遍存在吸水膨胀过快的不足,采用化学性质稳定的N,N′-亚甲基双丙烯酰胺与可降解型丙烯酸酯类交联剂制备了双交联聚合物微球调剖剂,通过丙烯酸酯类交联剂在一定pH值及温度下降的解特性,实现对聚合物微球溶胀性能的控制。在研究了交联剂、油溶剂、乳化剂、反应温度等条件对聚合物微球粒径和溶胀速率的影响的基础上,成功制备了初始粒径10~20μm双交联聚合物微球,其粒径分布集中,具有优异的耐剪切、耐盐性能,封堵效果明显,在油田堵水调剖领域具有潜在应用价值。     

甜菜碱表面活性剂/交联聚合物微球复合体系的研究

针对油田开采的特点以及表面活性剂驱在采油中遇到的问题,本论文设法将交联聚合物微球深部调驱技术与表面活性剂驱技术相结合,提出了表面活性剂/交联聚合物微球复合体系,利用聚合物微球对稠油油藏高渗部分孔隙吼道的微观动态封堵及微球在孔隙中的滞留,提高化学驱的洗油效率,以达到提高采收率的目的,具备矿场实验条件。主要是对甜菜碱型表面活性剂和复合体系的界面性质进行评价,还通过模拟岩心实验对复合体系对岩心的封堵性能及驱油效率进行了评价,发现甜菜碱BCS-18和BBS-12与交联聚合物微球的复配溶液对于低渗透岩心的平均采收率可分别提高14.6%和14.7%。     

聚合物微球注入参数优化及运移规律研究

聚合物微球是油田广泛应用的一种深部调剖剂,为了解决聚合物微球现场注入参数问题,利用室内岩心封堵试验,以阻力因子和残余阻力因子为评价指标,优化了聚合物微球的注入浓度,注入量及注入方式.利用分段压差研究了聚合物微球在长岩心中的运移规律.结果表明:综合考虑聚合物微球性能与现场经济因素,聚合物微球的最佳注入浓度应为2000mg/L、最佳注入量为0.4PV、注入方式应采用连续注入方式.聚合物微球可以在岩心中不断地形成封堵和运移,其对岩心中部封堵能力最强,具有良好的深部调剖效果.     

微米级大颗粒交联聚合物微球的制备

在深度调剖堵水过程中,为改善驱油效果,利用反相乳液聚合法合成微米级大颗粒交联聚合物微球,其粒径可达几百纳米甚至几个微米.经测试,在实验条件下,新制备的微米级大颗粒交联聚合物微球具有较好的变形性,并呈现出较为满意的封堵性能.在高含水开发后期的油田驱油中,具有较好的应用前景.     

交联聚合物微球/疏水缔合聚合物复合体系在模拟孔喉中的渗流

由于石油采收率的提高难度增加,使得驱油机理的研究迫在眉睫。本文根据黏浓关系、黏度随剪切时间的变化,通过环境扫描电镜实验及毛细管封堵实验,观察疏水缔合聚合物与微球复合体系的微观状态、性质和封堵机理。结果发现疏水缔合聚合物与微球具有良好的协同增黏效应,剪切后不易发生色谱分离现象;对于一定管径的毛细管,需要选择合适的微球浓度、粒径和流速,才能避免将孔隙堵死,达到较好的封堵效果;合适尺寸的微球能够强化疏水缔合聚合物的封堵效果。     

低张力聚合物微球粒径变化规律及油藏适应性研究

目前,我国大部分油田已进入高含水或特高含水阶段,调剖堵水已成为降低含水率、实现老油田稳产的一个重要措施。一般的调剖只能实现近井地带的调剖,而且对温度和矿化度都有一定的的限制。针对中原文-25东油田高温、高矿化度、高含水率的"三高"情况,该油田运用了一种新的调剖堵水方式——低张力聚合物微球调剖。研究表明聚合物MS-C的初始粒径为43.5 nm,高温溶胀一周后,粒径能增大16倍,且在不同矿化度和不同离子地层水中的稳定性较好。通过填砂管物模实验发现,注入微球后驱替压力有明显上升,且采收率提高了10.73%;注入表面活性剂后采收率提高了8.57%;聚合物微球和表面活性剂交替注入的低张力微球体系可使采收率提高15.74%。在1∶1.5的渗透率极差下,低张力微球体系驱提高低渗管采收率34.32%,综合采收率提高19.91%。聚合物微球的抗温耐盐特性、高温下的良好膨胀性能以及物模驱替实验结果综合表明:低张力聚合物微球调驱结合提高采收率是切实可行的。