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        聚合物驅(qū)后復(fù)合相態(tài)調(diào)驅(qū)體系提高采收率技術(shù)

        2018-06-15 02:35:14雷錫岳曲占慶葉衛(wèi)保溫鴻濱
        特種油氣藏 2018年2期
        關(guān)鍵詞:相態(tài)水驅(qū)采收率

        雷錫岳,曲占慶,郝 彤,葉衛(wèi)保,溫鴻濱

        (1.中國石油大學(xué)(華東),山東 青島 266555;2.山東石大油田技術(shù)服務(wù)股份有限公司,山東 東營 257061)

        0 引 言

        聚合物驅(qū)采收率提高幅度一般為6%~10%,僅依靠后續(xù)水驅(qū)無法動用聚合物驅(qū)后大量滯留在地層中的原油。針對聚合物驅(qū)后的剩余儲量,需實施二次聚合物驅(qū),以提高最終采收率[1-3]。由于一次聚合物驅(qū)后地層非均質(zhì)性加劇,二次聚合物驅(qū)溶液極易竄流[4],嚴(yán)重影響二次聚合物驅(qū)提高采收率的效果。礦場實踐表明,竄流控制技術(shù)[5]與聚合物驅(qū)技術(shù)配套使用,可有效抑制聚合物溶液竄流問題,改善聚合物驅(qū)效果。為此,對聚合物驅(qū)竄流控制劑和聚合物溶液復(fù)配后提高采收率技術(shù)進行了研究,以期為二次聚合物驅(qū)開發(fā)提供技術(shù)支持。

        1 復(fù)合相態(tài)調(diào)驅(qū)體系調(diào)驅(qū)機理

        復(fù)合相態(tài)調(diào)驅(qū)體系由聚合物驅(qū)竄流控制劑(VPG)和聚合物(HPAM)溶液組成。VPG由不同尺寸的黏彈性顆粒組成,根據(jù)地層孔喉直徑匹配VPG粒徑,能夠滿足“進得去”的要求;VPG經(jīng)水化膨脹,達到大于地層孔喉直徑的設(shè)計尺寸,滿足“堵得住”的要求;具有黏彈性的VPG在一定壓力下變形并移動,迫使液流改向,滿足“能移動”的要求,即VPG滿足了深部調(diào)驅(qū)劑[6-8]應(yīng)具有的特征。VPG和聚合物溶液復(fù)配使用時,VPG能有效封堵大孔道或高滲層,減少聚合物溶液竄流,提高聚合物驅(qū)的采收率。

        2 VPG匹配性研究

        2.1 VPG的合成及性能

        VPG是通過多點引發(fā)法將丙烯酰胺、交聯(lián)劑、支撐劑等聚合形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),后經(jīng)切割、烘干、粉碎、造粒、篩分等工藝加工而成的高分子材料。室內(nèi)實驗結(jié)果表明:VPG溶于水后吸水溶脹(粒徑膨脹倍數(shù)大于1.5倍),具有良好的黏彈性(儲能模量為2 408.0 MPa、損耗模量為473.7 MPa),且彈性特征明顯高于黏性特征,可變形通過多孔介質(zhì),運移能力較強。

        2.2 VPG與巖心孔喉匹配關(guān)系研究

        通過微孔濾膜實驗(未加壓)[9-11]評價不同粒徑VPG通過不同滲透率巖心的運移能力[12],通過巖心驅(qū)替實驗評價VPG與巖心孔喉匹配關(guān)系。實驗用填砂管巖心滲透率分別為1.2 μm2和2.5 μm2,VPG顆粒粒徑分別為60~80目和80~130目。微孔濾膜實驗結(jié)果表明:當(dāng)VPG粒徑與孔喉直徑比大于3時,過膜時間增加,端面殘留率大于50%,即在未加壓情況下,VPG粒徑與孔喉直徑比小于3時,有較好的通過能力。巖心驅(qū)替實驗表明:粒徑為80~130目的VPG顆粒能有效封堵滲透率為1.2 μm2的巖心管,粒徑為60~80目的VPG顆粒能有效封堵滲透率為2.5 μm2的巖心管,即在一定驅(qū)替壓力情況下,VPG粒徑與孔喉直徑比約為10時匹配關(guān)系較好。

        3 復(fù)合相態(tài)調(diào)驅(qū)體系配方優(yōu)化研究

        3.1 VPG濃度優(yōu)化

        制備滲透率為1.2 μm2的填砂管巖心,聚合物溶液濃度為1 500 mg/L,VPG濃度分別為0、500、1 000、1 300、1 500、2 000 mg/L,評價不同配方的封堵效果[13-14](表1)。由表1可知:隨VPG濃度提高,不同水驅(qū)量時的巖心封堵率都相應(yīng)提高,且隨水驅(qū)量增加,封堵率提高幅度增大,水驅(qū)量為3.0倍孔隙體積時,巖心封堵率由91.33%提高至97.44%,巖心殘余阻力系數(shù)由12.07提高至38.86;隨VPG濃度提高,水驅(qū)量由1.0倍孔隙體積增至3.0倍孔隙體積,巖心封堵率下降幅度顯著降低,耐沖刷性能增強。分析認(rèn)為:當(dāng)VPG濃度過低時,溶液中VPG顆粒較少,對巖心管的封堵能力差,水驅(qū)時耐沖刷性能降低;VPG濃度過高時,VPG運移性能變差,在巖心管入口處滯留封堵,不能進入深部發(fā)揮調(diào)驅(qū)作用。因此,調(diào)驅(qū)體系中VPG的濃度以1 500 mg/L為宜。

        3.2 聚合物濃度優(yōu)化

        制備滲透率為1.2 μm2的填砂管巖心,VPG濃度為1 500 mg/L,聚合物的濃度分別為1 000、1 300、1 500、2 000 mg/L,評價不同配方的封堵效果,實驗結(jié)果見表2。由表2可知:隨聚合物濃度提高,水驅(qū)量達到3.0倍孔隙體積時,巖心封堵率由93.46%提高至96.35%,殘余阻力系數(shù)由15.33提高至27.68;聚合物濃度由1 000 mg/L提高至1 500 mg/L,對巖心封堵率和殘余阻力系數(shù)影響較大,聚合物濃度大于1 500 mg/L后,巖心封堵率和殘余阻力系數(shù)一定程度上降低。分析認(rèn)為:聚合物濃度過低,聚合物溶液黏度低,懸浮能力差,大量VPG顆粒在巖心孔道處滯留封堵,充分發(fā)揮了VPG的封堵作用;當(dāng)聚合物濃度過高時,懸浮攜帶能力增強,VPG被溶液攜帶至巖心深部發(fā)揮調(diào)驅(qū)作用。因此,最佳聚合物溶液濃度為1 300~1 500 mg/L。

        3.3 注入段塞組合優(yōu)化

        復(fù)合相態(tài)調(diào)驅(qū)體系有2種配方:配方A為1 500 mg/L VPG(60~80目)+1 500 mg/L HPAM;配方B為1 500 mg/L VPG(80~130目)+1 500 mg/L HPAM。雙管非均質(zhì)巖心滲透率分別為1.2、2.5 μm2。配方A與配方B的段塞體積比分別為2∶1、1∶1、1∶2,總注入量為0.5倍孔隙體積。后續(xù)水驅(qū)至壓力平穩(wěn),測試各巖心的分流率[15],評價不同段塞組合的封堵效果(圖1~3)。

        圖1 段塞體積比為2∶1時的分流率曲線

        由圖1~3可知:注入復(fù)合相態(tài)體系后,高滲巖心產(chǎn)液量降低,低滲巖心產(chǎn)液量增加;隨著體系A(chǔ)體積增加,低滲巖心產(chǎn)液量增加幅度變大。分析認(rèn)為:高滲巖心含水飽和度較高,復(fù)合相態(tài)體系在高滲巖心中的流動阻力小,VPG顆粒優(yōu)先在高滲巖心喉道處產(chǎn)生封堵滯留,降低高滲巖心產(chǎn)液量;隨滲透率減小,填砂管巖心喉道直徑逐漸減小,VPG粒徑越大,對高滲巖心的封堵效果越好,在喉道中的運移性能變差。為保證復(fù)合相態(tài)體系對高滲巖心的封堵效果,選擇段塞體積比以2∶1為宜。

        圖2 段塞體積比為1∶1時的分流率曲線

        圖3 段塞體積比為1∶2時的分流率曲線

        4 復(fù)合相態(tài)調(diào)驅(qū)體系驅(qū)油性能評價

        制作2組并聯(lián)三管巖心,三根巖心管的滲透率分別為0.5、1.2、2.5 μm2;將并聯(lián)巖心①水驅(qū)至含水率為95%,注入0.5倍孔隙體積的復(fù)合體系(3 000 mg/L);并聯(lián)巖心②水驅(qū)至含水率為80%,注入0.3倍孔隙體積的聚合物溶液(25 mPa·s),轉(zhuǎn)水驅(qū)至含水率為95%,再注入0.5倍孔隙體積復(fù)合體系(3 000 mg/L)。研究水驅(qū)后注入復(fù)合體系、聚合物驅(qū)后注入復(fù)合體系2種注入方式的封堵效果[18-20](表3、4,圖4、5)。

        由表3、4可知:聚合物驅(qū)后注入復(fù)合相態(tài)體系采收率提高幅度大于8.0%,低滲巖心的采收率提高幅度達到25.0%,注入復(fù)合相態(tài)體系主要改善低滲巖心的采收率[21-24],高滲巖心采收率提高幅度小于低滲巖心。分析認(rèn)為:粒徑較大的VPG顆粒能有效封堵高滲巖心,控制高滲巖心中聚合物溶液的竄流,復(fù)合相態(tài)體系中的聚合物與聚合物驅(qū)后殘留在巖心中的聚合物溶液共同進入低滲巖心,起到深部調(diào)驅(qū)的作用,達到殘留聚合物再利用,提高采收率的目的。

        表3 水驅(qū)后注入復(fù)合相態(tài)體系的采收率

        表4 聚合物驅(qū)后注入復(fù)合相態(tài)體系的采收率

        圖4 水驅(qū)后注入復(fù)合體系巖心分流曲線

        由圖4、5可知:注入復(fù)合體系后,并聯(lián)巖心管的非均質(zhì)性得到明顯改善。原因為:復(fù)合體系中的VPG顆粒能在巖石喉道處產(chǎn)生封堵滯留,進而有效封堵高滲巖心,增加高滲巖心的驅(qū)替壓力,減少聚合物溶液在高滲巖心中的竄流,擴大聚合物溶液的波及體積,在一定的驅(qū)替壓力下,較小的VPG顆粒在低滲巖心中的運移性較好,能有效增加微觀驅(qū)油效率。

        圖5 聚合物驅(qū)后注入復(fù)合體系巖心分流曲線

        5 結(jié) 論

        (1) 復(fù)合相態(tài)深部調(diào)驅(qū)體系由聚合物驅(qū)竄流控制劑(VPG)和聚合物(HPAM)溶液組成,兩者復(fù)配使用時,VPG能有效封堵大孔道或高滲層,減少聚合物溶液竄流,提高聚合物驅(qū)的采收率。

        (2) 當(dāng)VPG粒徑小于喉道直徑時,VPG的運移性能較好;當(dāng)VPG粒徑大于喉道直徑時,VPG的封堵能力較好。為充分發(fā)揮VPG的封堵和深部調(diào)驅(qū)作用,60~80目VPG與80~130目VPG體積比以2∶1為宜。

        (3) 室內(nèi)實驗表明,選擇不同粒徑的段塞組合能有效擴大聚合物溶液波及體積,改善VPG顆粒的深部調(diào)驅(qū)能力,解決了二次聚合物驅(qū)溶液沿著高滲層竄流的問題,為二次聚合物驅(qū)提供了實驗依據(jù)。

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