中國石油勘探院-高含水油田弱凝膠調(diào)驅(qū)劑研究(劉平德)20081122

1、高含水油田弱凝膠深部調(diào)驅(qū)劑研究高含水油田弱凝膠深部調(diào)驅(qū)劑研究 匯報人：劉平德匯報人：劉平德中國石油勘探開發(fā)研究院中國石油勘探開發(fā)研究院2008年年11月月23日日高含水油田弱凝膠深部調(diào)驅(qū)劑研究高含水油田弱凝膠深部調(diào)驅(qū)劑研究匯報內(nèi)容匯報內(nèi)容p 一、前言一、前言 二、弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的研制二、弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的研制 三、弱凝膠調(diào)驅(qū)劑性能評價三、弱凝膠調(diào)驅(qū)劑性能評價 四、弱凝膠調(diào)驅(qū)機理初探四、弱凝膠調(diào)驅(qū)機理初探 五、結(jié)論五、結(jié)論 弱凝膠是由低濃度的聚合物弱凝膠是由低濃度的聚合物/交聯(lián)劑形成的交聯(lián)劑形成的以分子間交聯(lián)為主、分子內(nèi)交聯(lián)為輔，具有非三以分子間交聯(lián)為主、分子內(nèi)交聯(lián)為輔，具有非三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的弱交聯(lián)體系

2、。此弱交聯(lián)體系在后續(xù)維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的弱交聯(lián)體系。此弱交聯(lián)體系在后續(xù)注入水的驅(qū)動下會緩慢地整體向前移動，從而具注入水的驅(qū)動下會緩慢地整體向前移動，從而具有有深部調(diào)剖和驅(qū)油深部調(diào)剖和驅(qū)油的的雙重作用雙重作用。 弱凝膠在地層條件及一定的壓力作用下可以弱凝膠在地層條件及一定的壓力作用下可以流動流動，此調(diào)驅(qū)體系成膠時間可控，此調(diào)驅(qū)體系成膠時間可控，聚合物濃度低、聚合物濃度低、成本低成本低，能滿足油藏，能滿足油藏大劑量深部調(diào)剖大劑量深部調(diào)剖的需要，因的需要，因而可望解決油田注水開發(fā)過程中的高含水和低效而可望解決油田注水開發(fā)過程中的高含水和低效益循環(huán)注水的生產(chǎn)技術(shù)難題。益循環(huán)注水的生產(chǎn)技術(shù)難題。一、前言一、前言

3、 弱凝膠調(diào)驅(qū)技術(shù)作為油田二次開發(fā)穩(wěn)油控弱凝膠調(diào)驅(qū)技術(shù)作為油田二次開發(fā)穩(wěn)油控水的技術(shù)之一，將為油田的長期持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)作出水的技術(shù)之一，將為油田的長期持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)作出巨大貢獻(xiàn)。巨大貢獻(xiàn)。目前國內(nèi)外對弱凝膠調(diào)驅(qū)技術(shù)的研目前國內(nèi)外對弱凝膠調(diào)驅(qū)技術(shù)的研究正在不斷深入和完善，進行了大量的室內(nèi)研究正在不斷深入和完善，進行了大量的室內(nèi)研究和礦場試驗，取得了十分顯著的增產(chǎn)效果和究和礦場試驗，取得了十分顯著的增產(chǎn)效果和經(jīng)濟效益。經(jīng)濟效益。一、前言一、前言匯報內(nèi)容匯報內(nèi)容 一、前言一、前言p 二、弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的研制二、弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的研制 三、弱凝膠調(diào)驅(qū)劑性能評價三、弱凝膠調(diào)驅(qū)劑性能評價 四、弱凝膠調(diào)驅(qū)機理初探四、弱凝膠調(diào)驅(qū)

4、機理初探 五、結(jié)論五、結(jié)論 弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的研究以篩選合適分子量與水解度的抗弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的研究以篩選合適分子量與水解度的抗鹽聚合物為基礎(chǔ)，重點研制了具有較好延緩交聯(lián)效果的有鹽聚合物為基礎(chǔ)，重點研制了具有較好延緩交聯(lián)效果的有機復(fù)合交聯(lián)劑，克服了目前普遍使用的交聯(lián)劑成膠時間快，機復(fù)合交聯(lián)劑，克服了目前普遍使用的交聯(lián)劑成膠時間快，在大劑量深部調(diào)驅(qū)的情況下，凝膠體系不能注入指定部位在大劑量深部調(diào)驅(qū)的情況下，凝膠體系不能注入指定部位就發(fā)生交聯(lián)的弱點，并依此為基礎(chǔ)進行了高含水油田弱凝就發(fā)生交聯(lián)的弱點，并依此為基礎(chǔ)進行了高含水油田弱凝膠深部調(diào)驅(qū)劑的研究。膠深部調(diào)驅(qū)劑的研究?？果}聚合物抗鹽聚合物（KYPAM）的

5、濃度對成膠性能影響）的濃度對成膠性能影響 實驗中所用水大慶模擬礦化水，實驗溫度為實驗中所用水大慶模擬礦化水，實驗溫度為45，使，使用抗鹽聚合物，考察了聚合物的濃度對成膠性能的影響。用抗鹽聚合物，考察了聚合物的濃度對成膠性能的影響。實驗結(jié)果如下圖。實驗結(jié)果如下圖。二、弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的研制二、弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的研制弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的研制弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的研制聚合物濃度對弱凝膠性能的影響聚合物濃度對弱凝膠性能的影響聚合物濃度聚合物濃度/mg.L-1成膠時間成膠時間/d凝膠粘度凝膠粘度/mPa.s0.15512600.203.028000.252.053000.301.585000.351.2135000.400.

6、625600注：交聯(lián)劑的濃度為注：交聯(lián)劑的濃度為0.02%，剪切速率為，剪切速率為7.34 s-1。 隨著聚合物濃度的提高，成膠時間明顯縮短，而凝膠粘度增大較隨著聚合物濃度的提高，成膠時間明顯縮短，而凝膠粘度增大較快，鑒于弱凝膠要進入深部地層，凝膠應(yīng)具有良好的延緩交聯(lián)效果及快，鑒于弱凝膠要進入深部地層，凝膠應(yīng)具有良好的延緩交聯(lián)效果及凝膠強度不能太高，否則凝膠很難向油層深部推進，起不到調(diào)驅(qū)的雙凝膠強度不能太高，否則凝膠很難向油層深部推進，起不到調(diào)驅(qū)的雙重功能，聚合物的濃度在重功能，聚合物的濃度在0.20.3%為宜。為宜。u 有機復(fù)合交聯(lián)劑濃度對成膠性能的影響有機復(fù)合交聯(lián)劑濃度對成膠性能的影響 弱

7、凝膠調(diào)驅(qū)劑的研制弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的研制 交聯(lián)劑的濃度控制調(diào)驅(qū)劑成膠時間的快慢，而成膠時交聯(lián)劑的濃度控制調(diào)驅(qū)劑成膠時間的快慢，而成膠時間是控制其在油藏中調(diào)剖深度的關(guān)鍵指標(biāo)，為了使調(diào)剖劑間是控制其在油藏中調(diào)剖深度的關(guān)鍵指標(biāo)，為了使調(diào)剖劑到達(dá)油藏深部區(qū)域，需要一種較長的成膠時間的低粘度體到達(dá)油藏深部區(qū)域，需要一種較長的成膠時間的低粘度體系。因此，本研究中使用改進后的有機延緩交聯(lián)體系不僅系。因此，本研究中使用改進后的有機延緩交聯(lián)體系不僅延長了調(diào)堵劑的成膠時間，且堵劑毒性降低，改善了對環(huán)延長了調(diào)堵劑的成膠時間，且堵劑毒性降低，改善了對環(huán)境的影響。境的影響。 弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的研制弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的研制 隨著交聯(lián)劑濃

8、度的增加，凝膠粘度增大，在交聯(lián)劑濃度相同的條件下，隨著交聯(lián)劑濃度的增加，凝膠粘度增大，在交聯(lián)劑濃度相同的條件下，聚合物濃度越高，凝膠粘度會越大，合適的交聯(lián)劑用量在很大程度上還取決聚合物濃度越高，凝膠粘度會越大，合適的交聯(lián)劑用量在很大程度上還取決于聚合物用量；考慮到現(xiàn)場試驗對調(diào)驅(qū)劑強度和交聯(lián)時間的不同要求，選擇于聚合物用量；考慮到現(xiàn)場試驗對調(diào)驅(qū)劑強度和交聯(lián)時間的不同要求，選擇交聯(lián)劑濃度為交聯(lián)劑濃度為0.02%0.04%，交聯(lián)時間可控制在，交聯(lián)時間可控制在15天，并可根據(jù)現(xiàn)場施工天，并可根據(jù)現(xiàn)場施工過程中的實際需要調(diào)整交聯(lián)劑與聚合物量的大小，這樣既滿足弱凝膠具有一過程中的實際需要調(diào)整交聯(lián)劑與聚合物

9、量的大小，這樣既滿足弱凝膠具有一定的強度，又具有合適的成膠時間，便于大劑量深部調(diào)驅(qū)的要求。定的強度，又具有合適的成膠時間，便于大劑量深部調(diào)驅(qū)的要求。交聯(lián)劑濃度與凝膠粘度的關(guān)系交聯(lián)劑濃度與凝膠粘度的關(guān)系 匯報內(nèi)容匯報內(nèi)容 一、前言一、前言 二、弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的研制二、弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的研制p 三、弱凝膠調(diào)驅(qū)劑性能評價三、弱凝膠調(diào)驅(qū)劑性能評價 四、四、 弱凝膠調(diào)驅(qū)機理初探弱凝膠調(diào)驅(qū)機理初探 五、結(jié)論五、結(jié)論 溫度變化對凝膠性能的影響溫度變化對凝膠性能的影響 考察了研制的弱凝膠對不同地層溫度的適應(yīng)性，針對考察了研制的弱凝膠對不同地層溫度的適應(yīng)性，針對上述研制的凝膠進行了研究，實驗結(jié)果下圖上述研制的凝膠進行

10、了研究，實驗結(jié)果下圖。固定聚合物。固定聚合物的濃度的濃度0.20%，交聯(lián)劑濃度為，交聯(lián)劑濃度為0.02%，并進一步考察了弱凝，并進一步考察了弱凝膠在膠在3575下的成膠情況，定時取樣觀察，取出后測定其下的成膠情況，定時取樣觀察，取出后測定其粘度。粘度。三、弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的性能評價三、弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的性能評價溫度變化與凝膠性能的關(guān)系溫度變化與凝膠性能的關(guān)系 實驗結(jié)果表明：該調(diào)驅(qū)劑在上述溫度范圍內(nèi)均能形成實驗結(jié)果表明：該調(diào)驅(qū)劑在上述溫度范圍內(nèi)均能形成穩(wěn)定的凝膠，這說明調(diào)驅(qū)劑具有較寬的溫度適應(yīng)范圍，可穩(wěn)定的凝膠，這說明調(diào)驅(qū)劑具有較寬的溫度適應(yīng)范圍，可在不同的溫度條件下形成滿足要求的弱凝膠。在不同的溫度條

11、件下形成滿足要求的弱凝膠。 弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的性能評價弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的性能評價 弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的抗剪切性能弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的抗剪切性能 實驗中聚合物與交聯(lián)劑配制的溶液高速剪切實驗中聚合物與交聯(lián)劑配制的溶液高速剪切5min后，后，將未剪切與經(jīng)高速剪切后的交聯(lián)聚合物溶液置于帶有塞子將未剪切與經(jīng)高速剪切后的交聯(lián)聚合物溶液置于帶有塞子的廣口瓶中，在的廣口瓶中，在45下考察成膠情況，實驗結(jié)果見表。下考察成膠情況，實驗結(jié)果見表。弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的性能評價弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的性能評價凝膠粘度凝膠粘度/mPa.s成膠時間成膠時間/h未剪切未剪切剪切后剪切后未剪切未剪切剪切后剪切后8350810043.547.0 經(jīng)高速剪切后的調(diào)驅(qū)

12、劑形成的弱凝膠雖然粘度有所經(jīng)高速剪切后的調(diào)驅(qū)劑形成的弱凝膠雖然粘度有所下降，但下降幅度不大，仍能形成穩(wěn)定的凝膠，說明該下降，但下降幅度不大，仍能形成穩(wěn)定的凝膠，說明該弱凝膠體系具有良好的抗剪切性能，這與抗鹽聚合物中弱凝膠體系具有良好的抗剪切性能，這與抗鹽聚合物中加入了鏈剛性的功能單體有關(guān)，提高了聚合物的抗鹽與加入了鏈剛性的功能單體有關(guān)，提高了聚合物的抗鹽與抗剪切性能，可滿足現(xiàn)場施工的要求。抗剪切性能，可滿足現(xiàn)場施工的要求。剪切對調(diào)驅(qū)劑性能的影響剪切對調(diào)驅(qū)劑性能的影響 弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的性能評價弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的性能評價 注入性能注入性能 低粘度的調(diào)驅(qū)劑一般容易泵送，且易進入地層，并可低粘度的調(diào)驅(qū)劑一般

13、容易泵送，且易進入地層，并可優(yōu)先進入高滲透層帶，減少對低滲透層的傷害，因此，調(diào)優(yōu)先進入高滲透層帶，減少對低滲透層的傷害，因此，調(diào)剖劑溶液在注入過程中應(yīng)保持較低的粘度。評價一種調(diào)剖剖劑溶液在注入過程中應(yīng)保持較低的粘度。評價一種調(diào)剖劑的注入性，主要是檢測該調(diào)剖劑在地面溫度下的穩(wěn)定性，劑的注入性，主要是檢測該調(diào)剖劑在地面溫度下的穩(wěn)定性，即地面配制液粘度穩(wěn)定，保證在低泵壓下注入地層，研制即地面配制液粘度穩(wěn)定，保證在低泵壓下注入地層，研制的調(diào)驅(qū)劑在地面溫度下的粘度變化如下表的調(diào)驅(qū)劑在地面溫度下的粘度變化如下表。弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的性能評價弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的性能評價調(diào)驅(qū)劑在調(diào)驅(qū)劑在25條件下粘度隨時間的變化關(guān)系條件

14、下粘度隨時間的變化關(guān)系時間時間/h調(diào)剖劑的粘度調(diào)剖劑的粘度/mPa.s6501251.01852.524533654.2 從表中可以發(fā)現(xiàn)，調(diào)剖劑溶液在地面溫度下粘度基本穩(wěn)定，交從表中可以發(fā)現(xiàn)，調(diào)剖劑溶液在地面溫度下粘度基本穩(wěn)定，交聯(lián)聚合物溶液的粘度并不隨著放置時間的延長而顯著增大，便于現(xiàn)聯(lián)聚合物溶液的粘度并不隨著放置時間的延長而顯著增大，便于現(xiàn)場配制與大劑量注入。場配制與大劑量注入。 （聚合物濃度（聚合物濃度0.25%，交聯(lián)劑，交聯(lián)劑0.2%）弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的性能評價弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的性能評價 弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的耐鹽性能弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的耐鹽性能 當(dāng)調(diào)驅(qū)劑溶液注入到地層后，會接觸到地層水，其中當(dāng)調(diào)驅(qū)劑溶液注

15、入到地層后，會接觸到地層水，其中含有一定量的無機鹽，而且在形成凝膠后，在后續(xù)注入水含有一定量的無機鹽，而且在形成凝膠后，在后續(xù)注入水的過程中會長期浸泡在鹽水中，因此，調(diào)驅(qū)劑應(yīng)具有一定的過程中會長期浸泡在鹽水中，因此，調(diào)驅(qū)劑應(yīng)具有一定的耐鹽性能，這可保證形成的凝膠具有足夠大的強度來抵的耐鹽性能，這可保證形成的凝膠具有足夠大的強度來抵御后續(xù)注入水的長期侵蝕，從而保證調(diào)驅(qū)劑段塞具有長期御后續(xù)注入水的長期侵蝕，從而保證調(diào)驅(qū)劑段塞具有長期有效的封堵效果。有效的封堵效果。 實驗中用配制好的實驗中用配制好的50ml調(diào)驅(qū)劑溶液置于廣口瓶中，待調(diào)驅(qū)劑溶液置于廣口瓶中，待其成膠后，將凝膠放入到大慶模擬鹽水中，定期

16、取樣測定其成膠后，將凝膠放入到大慶模擬鹽水中，定期取樣測定凝膠粘度的變化，實驗結(jié)果如表。凝膠粘度的變化，實驗結(jié)果如表。弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的性能評價弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的性能評價大慶模擬礦化水中調(diào)驅(qū)劑的凝膠粘度與時間的變化關(guān)系大慶模擬礦化水中調(diào)驅(qū)劑的凝膠粘度與時間的變化關(guān)系老化時間老化時間/ d凝膠粘度凝膠粘度/ mPa.s082001582503082706082009081701808050 從實驗結(jié)果來看，在從實驗結(jié)果來看，在6個月的時間內(nèi)，將凝膠浸泡在大慶模擬礦化個月的時間內(nèi)，將凝膠浸泡在大慶模擬礦化水中，凝膠的粘度隨著時間的延長變化很小，這與聚合物中加入的抗水中，凝膠的粘度隨著時間的延長變化很小，這

17、與聚合物中加入的抗鹽功能單體密切相關(guān)，足以說明合成的調(diào)驅(qū)劑具有很好的耐鹽性能。鹽功能單體密切相關(guān)，足以說明合成的調(diào)驅(qū)劑具有很好的耐鹽性能。 匯報內(nèi)容匯報內(nèi)容 一、前言一、前言 二、弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的研制二、弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的研制 三、弱凝膠調(diào)驅(qū)劑性能評價三、弱凝膠調(diào)驅(qū)劑性能評價p 四、弱凝膠調(diào)驅(qū)機理初探四、弱凝膠調(diào)驅(qū)機理初探 五、結(jié)論五、結(jié)論 弱凝膠調(diào)驅(qū)機理初探弱凝膠調(diào)驅(qū)機理初探 弱凝膠進入高滲透通道，由于井底周圍壓差大，形成弱凝膠進入高滲透通道，由于井底周圍壓差大，形成的部分凝膠顆粒易變形，進入地層深部堵塞孔道，使后續(xù)的部分凝膠顆粒易變形，進入地層深部堵塞孔道，使后續(xù)注入水發(fā)生轉(zhuǎn)向，對低滲層中未波及

18、或者波及程度較低的注入水發(fā)生轉(zhuǎn)向，對低滲層中未波及或者波及程度較低的區(qū)域產(chǎn)生驅(qū)替作用，達(dá)到提高波及系數(shù)的目的，從而提高區(qū)域產(chǎn)生驅(qū)替作用，達(dá)到提高波及系數(shù)的目的，從而提高原油采收率。原油采收率。 弱凝膠成膠后，凝膠強度較弱，大孔隙中的弱凝膠在弱凝膠成膠后，凝膠強度較弱，大孔隙中的弱凝膠在地層中能夠移動，弱凝膠體在水的沖刷及地層的剪切作用地層中能夠移動，弱凝膠體在水的沖刷及地層的剪切作用下，可能變形或破碎產(chǎn)生新的凝膠團，隨著注入水的驅(qū)替下，可能變形或破碎產(chǎn)生新的凝膠團，隨著注入水的驅(qū)替會重新分布、聚集，改變了多孔介質(zhì)中的應(yīng)力分布，在后會重新分布、聚集，改變了多孔介質(zhì)中的應(yīng)力分布，在后續(xù)注入水的粘滯力作用下，對剩余油產(chǎn)生驅(qū)替作用。續(xù)注入水的粘滯力作用下，對剩余油產(chǎn)生驅(qū)替作用。四、弱凝膠調(diào)驅(qū)機理的初探四、弱凝膠調(diào)驅(qū)機理的初探 在宏觀上，弱凝膠碎塊運移到地層深部形成的凝膠體，在宏觀上，弱凝膠碎塊運移到地層深部形成的凝膠體，對高滲透層產(chǎn)生封堵，導(dǎo)致液流改向；在微觀上，剪切對高滲透層產(chǎn)生封堵，導(dǎo)致液流改向；在微觀上，剪切破碎后的凝膠團在孔喉處的聚集，改變了作用在殘余油破碎后的凝膠團在孔喉處的聚集，改變了作用在殘余油上的微觀粘滯力的分布，破壞了油滴的受力平衡，達(dá)到上的微觀粘滯力的分布，破壞了油滴的受力平衡，達(dá)到驅(qū)替作用，從而提高掃油效率。驅(qū)替作用，從而提高掃油效率。四、弱凝膠調(diào)驅(qū)機