凝胶颗粒调剖平面径向流数值模拟研究

凝胶颗粒调剖技术是近几年出现的一种用于改善高含水期油田开发效果的技术.研究目的在于建立凝胶颗粒调剖的平面径向流数值模拟模型,模拟凝胶颗粒在近井地带的调剖规律.以颗粒渗滤理论为基础,充分考虑凝胶颗粒调剖的膨胀特性、变形运移特性,建立了凝胶颗粒运移的数学模型.将一维径向渗流模型与凝胶颗粒运移模型、储层参数动态变化模型进行耦合,建立了凝胶颗粒调剖的平面径向流固耦合数值模拟模型,采用迭代耦合方式对该模型进行了求解.利用所建模型对凝胶颗粒调剖的基本规律以及调剖剂的注入速度、浓度对封堵效果的影响进行了研究.     

长效复合耐碱凝胶微球颗粒调剖技术

摘要：长效复合凝胶微球颗粒调剖技术是将微球颗粒调剖剂和凝胶组合以段塞组合方式注入地层,形成以颗粒调剖为支撑体,通过有一定粘度的凝胶调剖剂将其黏附于底层孔壁上,增加了段塞的封堵能力,提高了段塞封堵有效期和后驱注入液的波及系数。实验结果表明：凝胶体系在30－80℃条件下,成胶时间在2－15d可控,pH值范围在7－14之间,成胶粘度0.3－2.3?04mPa.s,突破压力梯度﹥4MPa/m。2008年在采油一厂进行了2口井的现场试验,3口见效井日产油由11.6t上升至20.2t,日增油8.6t;平均单井综合含水由93.1%下降至88.1%,下降了5.0个百分点。油井累计增油3299t,投入产出比 1：6.28。     

裂缝性储层化学堵水技术研究

油田在长期的注水开发过程中,储层由于具有可溶性,或胶结性差的原因,会形成裂缝性储层,而裂缝性储层在调整吸水剖面时,凝胶类的调剖剂在矿场应用出现了调剖效果差,有效期短的问题,因此,油田现场急需研究一种堵塞强度高,封堵效率高的裂缝封堵剂。在室内我们研究了一种以水泥为主要材料的裂缝性化学堵水技术,该技术可以有效的封堵裂缝性储层,同时具有成本低、封堵效率高、封堵强度高的特点,具有很高的矿场应用价值。     

弱凝胶封堵裂缝性能研究

利用自制全直径岩心夹持器,岩面贴合垫片模拟裂缝,计算选择符合XF油田低渗透天然裂缝及压裂缝的宽度,并研究弱凝胶对缝宽和裂缝形态的封堵效果。驱替试验表明,弱凝胶封堵强度随裂缝宽度的增大而减小,且存在临界裂缝宽度0.69 mm,裂缝小于该值表现为胶体弹性作为封堵主导因素;反之,则为胶体黏性或内摩擦阻力,且其效果不及小裂缝。张裂缝油藏现场调剖时,应充分考虑裂缝宽度的影响,提高调剖剂强度,以增加其弹性能力。缝形实验中,直缝对弱凝胶封堵效果最差,且缝形愈复杂,封堵效果愈好。     

交联聚合物动态成胶及运移的室内模拟研究

室内采用长岩芯填砂装置模拟了交联聚合物注入、成胶封堵和运移过程。室内模拟结果表明,注入的调剖体系能够达到设计的封堵位置,在注入过程中体系受稀释、剪切和吸附等因素影响,其浓度和成胶前的初始黏度沿程呈下降趋势。在实验所用的浓度(0.2%HPAM)条件下,孔隙介质中的堵剂体系形成有效堵塞的时间显著延长,是静态条件下的6倍;从不同部位堵剂取样成胶后黏度和岩芯封堵前后注水压力变化情况看,有效封堵距离r小于设计封堵距离r′,0.67r′相似文献   

硅酸盐水泥调剖剂粒度分形维及其与封堵性能的关系评价

基于粗集料粉体颗粒的Fuller堆积模型及分形理论,评价了4种硅酸盐水泥调剖剂实测和模型计算的粒度分布分形维及其与封堵性能的关系。结果表明,测试粒度分布与Fuller法计算结果均有偏差,粗颗粒比细颗粒的含量高。测试的4种样品粒度分布分形维2.079 4~2.233 3,小于Fuller法计算结果拟合得到的分形维数2.6。4种样品空隙率62.46%~65.01%,固化抗压强度22.1~25.5 MPa,硅酸盐水泥调剖剂颗粒粒度分布分形维数越大,其空隙率越小,颗粒堆积结构越紧密,固化后的抗压强度越高,调剖的封堵能力和抗后续注入水冲刷能力越强。调剖工程设计中,可将测算的粒度分布及分形维数作为硅酸盐水泥调剖剂种类选择、封堵性能评价的参考依据。     

复合有机铬交联体系多轮次注入调剖效果研究

针对大庆油田Q区块油藏实际,通过组分优化优选配方,制备出能有效封堵高渗层的复合有机铬交联体系,该凝胶体系具有良好的抗剪切性和热稳定性,经岩心孔隙剪切10次的凝胶强度在9400 m Pa·s以上,油藏温度环境下3个月内体系黏度保留率达80%.最后对该配方凝胶体系在多轮次注入情况下的调剖情况进行了研究,通过三个轮次的调剖措施能达到改善层间非均质性和有效调整吸水剖面的目的,共提高采收率达17.6%.该凝胶体系在大庆油田Q区块多轮次调剖矿场试验中取得了显著的效果,可采地质储量累计增加1060 t.     

特低渗油藏水平井区深部调剖技术适应性评价及应用

肇州油田具有储层渗透率(特)低、非均质性强、油层薄等特点,由此导致水平井区油井含水上升快、产量低。针对该油田的油藏特点,选用地下聚合交联的凝胶SC-2作为调剖剂;从注入性、封堵能力、封堵选择性等方面对SC-2凝胶在目标区块中的适应性进行评价;并设计了目标区块水平井区深部调剖矿场试验方案。室内实验结果表明,在目标油藏条件下未成胶SC-2溶液的黏度与水相近,具有良好的注入性;在储层模型中聚合交联后的凝胶对水窜通道封堵率达到99%以上,且对水流通道具有良好的封堵选择性。矿场试验结果表明,目标区块实施深调后,注水井吸水剖面得到改善,油藏中液流方向得到调整,油井含水率明显下降,其中肇57-平35井的含水率由85.0%下降到78.2%,日产油由1.1 t上升至1.3 t。     

TY-W颗粒调剖剂的性能评价

对TY-W颗粒调剖剂进行了性能评价,结果表明随着调剖剂段塞的增大,封堵率和残余阻力系数逐渐增加,其封堵率为96.1%,渗透率越小,在注入相同段塞条件下其残余阻力系数和封堵率越大。连续驱替30PV的注入水后,水相渗透率保持不变,耐冲刷性能良好。物理模拟岩心调剖效果实验表明,中、低渗透层最终采收率比水驱结束时分别提高了6.22%和13.17%。     

一种插层聚合纳米复合材料的调堵特性研究

针对苛刻油藏条件下对调剖堵水材料性能要求越来越高的现状,利用烯丙基单体和黏土以及实验室自制的层间修饰剂、扩链剂形成插层聚合纳米复合材料CAG,研究其调堵性能。性能评价结果显示其在80～140℃条件下老化30d,断裂应力变化不大。在140℃条件下,断裂应力变化仅为3.2%;断裂应力和有效黏度基本不受实验用水矿化度的影响;在剪切速率为 10s^-1条件下,基液黏度为39.54mPa·s;在裂缝条件下的封堵强度为23.6MPa,压力梯度为0.393MPa/cm,封堵率为98%;在三层非均质岩芯中的采收率实验中,比水驱采收率增加了5%。插层聚合纳米复合材料CAG具有耐温抗盐能力强、注入压力低、封堵强度大的优点,成功地解决了调堵剂注入性能与封堵性能的矛盾,是一种具有广阔发展前景的调堵材料。     

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。     

预交联凝胶颗粒调驱研究

针对延长油田地下交联凝胶调驱存在的问题,提出并开展了预交联凝胶颗粒性能评价及调驱实验研究.实验结果显示,选择的预交联颗粒具有良好的吸水膨胀性能,在延长油藏条件下(矿化度41 811 mg/L,温度80℃),15 d后颗粒粒径可膨胀至几百纳米,表明微球具有一定的耐温耐盐性;预交联颗粒对单管填砂模型具有较好的封堵效果,且能运移到模型深部,表明颗粒适合深部调驱的需要;颗粒具有良好的变形能力,且能够高强度封堵高渗透层,显示出良好的剖面改善能力;预交联颗粒可分别提高高、低渗管采收率16％、26％,使并联双管总采收率最终达到75％,表明高剩余油条件下,预交联颗粒能封堵高渗透层,从而有效启动低渗透层.     

弱凝胶封堵裂缝对岩心注采特征影响及应用

针对CQ油田弱凝胶体系开展了弱凝胶封堵低渗透裂缝性油藏试验,研究了弱凝胶体系对不同裂缝宽度的封堵效果及对应岩心注采特征,并根据试验结果改进弱凝胶体系配方,达到了较理想的改善效果。弱凝胶封堵0.20 mm裂缝宽度试验结果表明,裂缝与基质分液量比由1:0改善至0.04:0.96;水驱结束时,平衡压力0.60 MPa,基质采收率40.91%,裂缝采收率3.00%,综合采收率43.91%。弱凝胶封堵0.43 mm裂缝宽度试验结果表明,裂缝与基质分液量比由1∶0改善至0.10∶0.90;水驱结束时,平衡压力0.55 MPa,基质采收率38.25%,裂缝采收率4.15%,综合采收率42.40%。弱凝胶封堵0.98 mm裂缝宽度试验结果表明,裂缝与基质分液量比由1∶0改善至0.85∶0.15;水驱结束时,平衡压力0.17 MPa,基质采收率21.38%,裂缝采收率7.90%,综合采收率29.28%。改进CQ油田弱凝胶体系,使得改进的复合体系封堵0.98 mm裂缝宽度后,基质采收率由改进弱凝胶体系前的29.28%上升至42.35%,相对增幅44.64%。通过现场的施工应用,复合弱凝胶体系调驱堵水后的对应采油井组采油量增加,含水率降低,措施效果明显。     

双河油田深部调驱技术研究与应用

双河油田在注水中存在油田水淹严重、注水波及不均匀等问题,常规调剖工艺无法从根本上解决上述问题。通过室内实验优化筛选、评价,研制了由聚合物和交联剂组成的弱凝胶调驱体系及基本配方,其中交联剂具有较高的膨胀率,发挥了深部调剖的作用,能有效封堵大裂缝出水通道,聚合物主要发挥驱油作用,能有效启动小裂缝中的剩余油。利用该体系在双河油田的5口井进行了矿场应用,取得了降水增油的效果。     

复合深部调剖体系在高盐稠油油藏中的应用

针对深层稠油油藏注水开发中存在的含水高、注水指进、地层水矿化度高等问题,提出了强弱结合,且耐盐性好的复合深部调剖体系。弱凝胶选定聚丙烯酰胺为主剂,与乌洛托品、间苯二酚交联而成,强凝胶为AM/AA的高分子聚合物。文中对弱凝胶配方进行了优选;研究了复合深部调剖体系对油藏的适应性以及注入参数。实验结果表明:优选出的2 500 mg/L聚合物、500 mg/L乌洛托品、300 mg/L间苯二酚、800 mg/L稳定剂(LN)、2 500 mg/L助交剂(AC)组成的弱凝胶体系,在75℃、161 303 mg/L的条件下成胶黏度为8 840 m Pa·s,老化90 d,凝胶强度仍能保持初始强度的80%以上;与其复配的预交联凝胶颗粒在上述条件下可吸水膨胀16.4倍,且保持有良好的柔韧性。调剖剂注入参数优化研究表明:0.25 PV的0.5%预交联凝胶颗粒+1 000 mg/L的聚丙烯酰胺溶液与0.25 PV弱凝胶对岩心的封堵率达97.5%。现场应用后,试验井组平均日产油量增加了5.7 t,平均含水下降了9.8%,取得了良好的降水增油效果。     

体膨颗粒非均质裂缝封堵效果与改善

体膨颗粒已广泛应用于高温高盐裂缝性油藏控水,且其封堵效果与颗粒尺寸、颗粒分流率密切相关.采用人工造缝的碳酸盐岩露头岩芯组模拟非均质裂缝储层,在130℃、19.8×104 mg/L条件下进行体膨颗粒裂缝堵水效果评价与改善实验.结果 发现,粒径过大、窄裂缝分流率过高的体膨颗粒可能加剧裂缝产液的非均质性,而粒径过小的体膨颗粒...     

自生热泡沫体系调剖机制试验

自生热泡沫体系是将化学生热方法和氮气泡沫结合得到双液法调剖体系。设计自生热泡沫体系封堵调剖测量装置用于研究自生热泡沫体系在渗流中的封堵调剖机制。研究表明:自生热泡沫体系阻力因子随渗透率增加而增加,封堵能力约为常规泡沫的两倍;自生热泡沫体系产生的泡沫可以圈闭90%以上的气体,在试验范围内,渗透率越大圈闭气体量越大,最高可达99%;自生热泡沫体系能起到较好的调剖作用,在渗透率级差4~16均能达到分流量反转,级差越大达到均衡反转流动所用时间越长,但调剖效果持续时间增加;以温度上升率比分析得到驱替中温度由高渗占优逐渐向低渗占优转变,渗透率级差越小,转变后持续时间越长,与自生热泡沫体系的调剖分流作用结果一致。     

一种钛酸盐晶体调堵新技术的研究

为提高注水效果和采收率,常使用化学堵水法来达到调剖堵水的目的。研究以三氯化钛和硫化钠溶液为主反应生成的钛酸盐调堵体系,研究并评价了其独特的结构和在岩石孔隙中的调剖堵水效果。可知,钛酸盐晶体以孔隙吼道为模型在其中逐渐生成,且钛酸盐晶体虽然在岩石喉道中形成了封堵强度较大的晶体网状结构,但其内部仍然具有比喉道更小的孔隙具有一定的渗透性。岩心驱替实验结果表明钛酸盐调堵体系在不同渗透率岩心中均可成功生成钛酸盐晶体且封堵效果好;并且其对高渗透率岩心的封堵能力强于低渗透率岩心。同时钛酸盐体系与聚合物弱凝胶体系的对比评价可知,钛酸盐晶体的调剖效果远优于注入聚合物凝胶体系的调堵效果,高温条件下钛酸盐调堵体系的稳定性也远高于聚合物凝胶的稳定性。     

含油污泥-弱凝胶复合调剖体系的研制

通过对化子坪联合站含油污泥的组分分析以及含油污泥沉降实验,对调剖体系中的分散剂、悬浮剂、交联剂进行筛选,并对复合调剖体系配方进行优化。优化配方为:质量分数15%的含油污泥、0.5%的烯基磺酸钠与0.4%的疏水聚丙烯酰胺KYPAM溶液预先混合,加入0.5%柠檬酸锆、2%尿素、1.5%甲醛交联剂。70℃下候凝2 d,含油污泥-聚合物复合凝胶黏度达20×103m Pa·s以上。通过模拟实验评价了调剖效果,注入量0.3 PV及以上时,封堵率达到99%以上,突破压力提高到10 MPa以上。     

一种低温锆弱凝胶调剖剂的研制

针对温度低于50℃的高含水油藏,研制出了一种聚合物/有机锆弱凝胶调剖剂.该调剖剂以部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)为主剂,以自制有机锆YJ-1为交联剂,在35～50℃温度下能形成稳定的弱凝胶.该弱凝胶调剖剂配方为:800～1 500 mg/L HPAM,500～1 000 mg/L有机锆YJ-1交联剂,500～800 mg/L稳定剂.该体系适合的矿化度在50 000 mg/L以下,pH值4～9.该调剖剂成胶时间和凝胶黏度可调,岩心封堵率大于96%.