付美龍,呂行,周志亮,胡澤文 (長江大學(xué)石油工程學(xué)院,湖北武漢430100)

低張力聚合物微球乳液體系調(diào)驅(qū)試驗(yàn)研究

付美龍,呂行,周志亮,胡澤文 (長江大學(xué)石油工程學(xué)院,湖北武漢430100)

隨著中原油田進(jìn)入高含水或特高含水開發(fā)期,雖然主力油層水淹嚴(yán)重、剩余油分布零散,但從動用的狀況和剩余油狀況來看,仍有較大開采潛力。選用一種聚合物微球乳液體系對此類油藏深部調(diào)驅(qū)進(jìn)行了室內(nèi)研究。通過單個填砂管驅(qū)替試驗(yàn)、雙管并聯(lián)驅(qū)替試驗(yàn)以及二維平板填砂驅(qū)替試驗(yàn)來研究聚合物微球乳液體系的調(diào)驅(qū)機(jī)理,試驗(yàn)結(jié)果表明滲透率級差較小時,聚合物微球乳液體系以 “調(diào)”為主,“驅(qū)”為輔的方式進(jìn)行驅(qū)油;滲透率級差較大時,以 “驅(qū)”為主,“調(diào)”為輔。

聚合物微球;填砂管驅(qū)替試驗(yàn) ;深部調(diào)驅(qū);提高采收率

1 聚合物微球調(diào)驅(qū)機(jī)理

聚合物微球是一個彈性球體,粒徑小,遇水膨脹,依靠架橋和膨脹作用在地層孔喉處進(jìn)行堵塞,當(dāng)大尺寸微球形成架橋后,較小尺寸的微球在架橋形成的小孔道上進(jìn)行嵌入和堵塞,依靠聚合物微球的彈性和塑性,發(fā)生強(qiáng)有力的拉筋作用,加強(qiáng)了楔塞的機(jī)械強(qiáng)度,形成牢固的、移動困難的塞狀墊層,達(dá)到封堵的目的,從而實(shí)現(xiàn)注入水微觀改向;與此同時,隨著注入微球量增多,微球之間發(fā)生膨脹和擠壓,緩慢流入孔道,并可以 “清除”少量剩余油,當(dāng)微球超過其彈性形變后,隨著注入水流出,重復(fù)循環(huán)作用,通過捕集、變形、運(yùn)移、再捕集、再變形、再運(yùn)移……的機(jī)理起調(diào)驅(qū)作用,因此微球具有 “注得進(jìn)、堵得住、能移動”的特點(diǎn) (圖1)。

圖1 微球流度控制調(diào)剖運(yùn)移機(jī)理圖

2 試驗(yàn)部分

2.1 單管填砂驅(qū)油機(jī)理試驗(yàn)研究

試驗(yàn)選用200目石英砂填充滲透率為300mD的填砂管,在85℃條件下進(jìn)行4種驅(qū)替試驗(yàn)(水驅(qū)、低張力表面活性劑驅(qū)、凝膠微球驅(qū)、低張力微球乳液體系驅(qū))。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。表面活性劑和凝膠微球?qū)μ岣卟墒章示胸暙I(xiàn),而采用微球乳液+表面活性劑 (體積比1∶1交替注驅(qū))效果最好。試驗(yàn)表明微球乳液+表面活性劑 (體積比1∶1交替注驅(qū))不僅擴(kuò)大了模擬油層的波及體積還提高了一定的洗油效率。首先通過聚合物微球注入地層后對地層造成堵塞,擴(kuò)大驅(qū)替波及體積,然后注入表面活性劑,此時表面活性劑流經(jīng)之前未波及到的區(qū)域或殘余油比較多的區(qū)域,進(jìn)一步地提高了洗油效率。

表1 填砂管不同驅(qū)替方式試驗(yàn)結(jié)果

2.2 雙管并聯(lián)模型驅(qū)油機(jī)理試驗(yàn)研究

溫度85℃,在50cm×?2.5cm填砂管模型中,水驅(qū)至含水率90%時開始注0.5PV聚合物微球乳液體系 (采用微球乳液+表面活性劑交替驅(qū)),模擬非均質(zhì)微小滲透級差、小滲透級差、中滲透級差、大滲透級差模型,在這4種條件下進(jìn)行驅(qū)油試驗(yàn),研究微球乳液對不同滲透率級差的非均質(zhì)油藏的適應(yīng)性。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 雙管并聯(lián)驅(qū)替試驗(yàn)結(jié)果

可以看出:①隨著滲透率級差的增大,低滲管水驅(qū)采收率在不斷減小,高滲管水驅(qū)采收率均穩(wěn)定在60%左右,總采收率在減小,滲透率級差1.5后,減小幅度在增大,高滲管水驅(qū)采收率均大于低滲管。②隨著滲透率級差的增大,注劑后采收率提高幅度先增加后減小。從滲透率級差為1.1和1.5的試驗(yàn)結(jié)果來看,低滲管采收率提高幅度在不斷增大,而且滲透率級差1.5時,低滲管采收率提高幅度最大達(dá)34.32%,說明了滲透率級差較小時,低張力表面活性劑體系主要是以 “調(diào)”的方式為主,通過聚合物微球捕集、變形、運(yùn)移、再捕集、再變形、再運(yùn)移的機(jī)理作用擴(kuò)大了波及系數(shù),使驅(qū)替液轉(zhuǎn)向,向低滲管流動,從而提高了總采收率;滲透率級差大于1.5后,低滲管在注劑后采收率提高幅度均降低,反而高滲管的采收率提高幅度在增加,說明該聚合物微球在滲透率大于300m D以后在地層中的暫堵效果在減弱,高滲管中表面活性劑的洗油效率增強(qiáng)。

2.3 非均質(zhì)二維平板模型模擬驅(qū)油機(jī)理試驗(yàn)研究

常溫條件下,選取文25東塊地層原油(原油與煤油按體積比1∶2稀釋)和文25東塊注入水,用200目及400目石英砂與原油混合形成油砂,每次定量填入平板模型中,側(cè)敲并壓實(shí)。選用D-250L恒速恒壓泵,1000m L中間容器,31.5cm×31.5cm×1.11cm規(guī)格的平板模型等儀器組裝成驅(qū)替模型,驅(qū)替流速為1m L/min,注入低張力聚合物微球體系后老化3d。具體試驗(yàn)結(jié)果如表3、圖2所示。

表3 非均質(zhì)二維平板模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由圖2(a)和(b)可看出,大部分注入水進(jìn)入了平板模型的高滲層,小部分注入水進(jìn)入了低滲層。水驅(qū)結(jié)束后,再向平板模型中注入微球乳液和表面活性劑老化膨脹48h。從老化效果(圖2 (c))可以看出,注入的大部分聚合物微球進(jìn)入了高滲層,而表面活性劑停留在注入端附近或進(jìn)入低滲層,聚合物微球段塞驅(qū)替前緣明顯。后續(xù)水驅(qū)過程中(圖2(d)),聚合物微球段塞向前推進(jìn)較為緩慢,注入水流入低滲層的量增大,開始向未驅(qū)替到的區(qū)域流動,說明注入驅(qū)油體系老化3d后,后續(xù)水不僅將低滲層和高滲層中的殘余油清洗干凈,而且波及到之前未波及的低滲區(qū)域,波及面積得到了明顯提高。因此可以看出該微球乳液不僅有良好的調(diào)剖作用,還有洗油特性。

圖2 二維平板模型驅(qū)替試驗(yàn)效果

3 結(jié)論

1)采用微球乳液+表面活性劑體積比1∶1交替驅(qū)效果最好。該驅(qū)替方式不僅擴(kuò)大了模擬油層的波及體積還提高了一定的洗油效率。

2)微球乳液分別在滲透率級差為1、1.5、2.5、4的非均質(zhì)填砂管中,采收率提高幅度不一,在滲透率級差為1.5時,采收率提高幅度最大,水驅(qū)壓力增長明顯,說明微球具有封堵大孔道,提高波及效率作用,表面活性劑具有良好的洗油性能,但微球在體系中占主導(dǎo)地位,與此同時,微球乳液更適應(yīng)于200～300mD的非均質(zhì)油藏。

3)滲透率級差較小時,主要是以 “調(diào)”的方式為主,“驅(qū)”的方式為輔;而滲透率級差較大時,主要是以 “驅(qū)”的方式為主,“調(diào)”的方式為輔。主要原因是聚合物微球最佳暫堵地層滲透率為200～300m D,當(dāng)滲透率大于300m D以后,聚合物微球不能充分發(fā)揮其捕集、變形、運(yùn)移、再捕集、再變形、再運(yùn)移的調(diào)驅(qū)作用,而更多的表面活性劑溶液進(jìn)入高滲層,使高滲層的洗油效率進(jìn)一步提高,采收率則得到進(jìn)一步提高。

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[編輯] 帥群

TE357

A

1000-9752(2014)12-0197-03

2014-07-30

付美龍(1967-),男,1990年大學(xué)畢業(yè),博士,教授,現(xiàn)主要從事油田化學(xué)和提高采收率方面的教學(xué)與科研工作。