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1、 聚合物微球深部调驱技术 中国石油大学 2010年6月 第一部分 微球调驱材料研究第二部分 矿场应用实例 汇报提纲 第一部分 微球调驱材料研究1国内外现状及发展趋势2基本思路3活性微球深部调剖机理 汇报提纲 提高驱替液的粘度 使用各种调剖技术 收率的途径提高原油采 提高注入液的波及体积 提高注入液的洗油效率 表面活性剂复合驱 1国内外现状及发展趋势 1国内外现状及发展趋势 作用原理 技术特点 生成的沉淀为絮状 粒径较大 强度大 耐温耐盐性能良好 有效的堵塞地下的大孔道和裂缝 其不具备压缩性 进入性差 不能深部调剖 无机沉淀型 注水井 生产井 高渗透层 低渗透层 含水量 H2SO4 CaCO3
2、CaSO4 CO2 H2OH2SO4 MgCO3 MgSO4 CO2 H2OFeSO4 2H2O Fe OH H2SO4 1国内外现状及发展趋势 1无机型材料 无机型颗粒型 特点 封堵后不能继续向地层深部移动 颗粒型堵剂在现场应用 还存在注入困难和封堵半径小的问题 如 石灰乳调剖 粘土 水泥分散体调剖 水膨体调剖 国内外现状及发展趋势 泡沫型调剖技术 R1 R2 水 泡沫气泡界面通过变形对液流产生贾敏效应 特点 调剖效果好 是一种新的方向 需解决气源的问题 贾敏效应可以叠加 对水流产生很高的阻力 2泡沫型材料 国内外现状及发展趋势 聚合物凝胶 缺点 是两种物质的交联反应 溶液具有不稳定性 进入
3、地层后存在其他竞争反应 如聚合物降解 金属离子絮凝 深度调剖效果不明显 国内外现状及发展趋势 3聚合物材料 4调剖失败的形式 之一 由于大孔道的存在不能造成堵塞 调剖剂完全失效 2国内外现状及发展趋势 之二 调剖剂对层位选择性差 调剖后堵塞低渗层 2国内外现状及发展趋势 4调剖失败的形式 之三 调剖深度浅 注入水绕流 调剖有效期短 2国内外现状及发展趋势 4调剖失败的形式 2国内外现状及发展趋势 深部调剖目的是将调剖剂送至地层深部 能够随着注入水不断向前运移 调剖剂逐级对地层孔喉进行封堵 使注入水在油藏中不断改变流向 最大限度的提高注入水的波及体积 调剖剂满足 进得去 堵得住 能移动 的要求
4、深部调剖技术 第一部分 微球调驱材料研究1国内外现状及发展趋势2基本思路3活性微球深部调剖机理 汇报提纲 2基本思路 针对油藏 1 聚合物驱不适用的油藏 低渗高温高盐 改善水驱效果2 聚合物驱后中高渗透油田 进一步提高采收率 技术关键开发在水中可以以任意浓度均匀分散 并且吸水后几倍 十几倍甚至上佰倍膨胀的纳米 亚微米聚合物交联小球 作为调堵材料 具有现有聚合物不能达到的耐温抗盐性能 技术原理与依据利用地层孔喉 封堵渗水通道 调整水驱剖面 扩大水波及体积 堵塞水的通道在油藏深部孔喉处堵塞 水通道 提高局部压差 扩大微观 宏观波及体积 选择孔喉作为工作部位 实现液流改向 2基本思路 2基本思路 材
5、料的技术要求 1 要求在吸水膨胀前 直径远远小于地层孔喉直径 纳米级 2 要求在吸水膨胀后 直径达到微米甚至几十微米 体积可控3 要求吸水膨胀达到最大体积的时间从几小时到几天甚至一个月 速度可控4 要求根据不同的地层 吸水微球的弹性可控 用于调节阻力系数5 要求生产成本低于现有驱油聚合物 降低注入成本6 要求注入工艺简单 2基本思路 阴离子型 中性 阳离子型 尺寸控制技术 10nm 10mm 组分控制 水化时间和水化倍数 根据油藏和工艺要求生产所需要的调驱剂 微乳 乳液聚合 表面性质 膨胀系数 封堵机理及微球大小与地层孔喉的匹配关系 第一部分 微球调驱材料研究1项目来源2国内外现状及发展趋势3
6、活性微球深部调剖机理 汇报提纲 3活性微球深部调剖机理 用微乳技术可以合成具有以上结构的聚合物微球 r 孔隙半径1 20 mK 渗透率 孔隙率 微球种类1 初始粒径为纳米 膨胀后架桥封堵 3 1微球的种类 3活性微球深部调剖机理 微球种类2 初始粒径为纳米 膨胀后与钙镁离子作用成网状结构封堵 高矿化度海水中微球的单个微球的膨胀速度很慢 然而在海水中 钙镁离子浓度较高 微球水化后发生桥联 多个微球桥联后总的直径可达到几十甚至几百微米 用来封堵大孔道 3活性微球深部调剖机理 聚合物核壳结构微球是带有电荷的微米级颗粒 颗粒外部带有负电荷 在水中可溶涨 不与近井地带的地层岩石发生吸附 内层是带有正电荷
7、的交联型凝胶 在水中溶涨速度快于颗粒外层组分 因此体积膨胀达到一定程度时 正电荷会裸露 颗粒之间发生电性吸附聚并 具有封堵能力 正电荷也会吸附在岩石表面 提高封堵效果 同时 这类材料使用工艺简便 微溶胶体系粘度低 注入容易 可以用污水直接配制 微球种类3 初始粒径为微米 膨胀后彼此粘结封堵 3活性微球深部调剖机理 水化前聚合物微球A的TEM照片 微球水化膨胀图片 3活性微球深部调剖机理 水化时间 一天70度 10000ppm矿化度 微球水化膨胀后光散射测的粒径分布 3活性微球深部调剖机理 水化时间 7天 聚合物微球外部发生水化 3活性微球深部调剖机理 水化时间 14天 聚合物微球从外到内大部分
8、水化 3活性微球深部调剖机理 高分子纳米球尺寸随水化时间的变化 70 10000ppm矿化度 七天 随着水化时间明显增大 一天 十四天 3活性微球深部调剖机理 水中分散两小时后的显微镜照片 水中分散四天后的显微镜照片 微乳聚合微球照片 产品编号 D 2 初始尺寸 100 400纳米 3活性微球深部调剖机理 共聚微球照片 产品编号 H 1 初始尺寸 1 5微米 3活性微球深部调剖机理 分散聚合微球照片 产品编号 J 1 初始尺寸 10 20微米 3活性微球深部调剖机理 分散聚合微球照片 初始尺寸 20 50微米 3活性微球深部调剖机理 分散聚合微球照片 初始尺寸 40 60微米 3活性微球深部调
9、剖机理 分散聚合微球照片 初始尺寸 60 100微米 3活性微球深部调剖机理 H 1微球透射电镜图片 H 1微球扫描电镜图片 3活性微球深部调剖机理 3 2微球封堵机理 Abrans根据三球架桥理论得到悬浮固体颗粒在孔喉处的堵塞规律 1 颗粒粒径大于1 3倍孔喉直径 在地层表面形成外滤饼 2 颗粒粒径在 1 3 1 7 倍孔喉直径 固相颗粒基本可以进入储层内部 由于孔喉的捕集等作用 在储层内部产生桥堵形成内滤饼 3 颗粒粒径小于1 7倍孔喉直径 可自由通过地层 不形成固相堵塞 微球的浓度为300ppm 注入微球的用量为孔隙体积的0 3pv 室内进行岩心试验说明具有深部调剖的能力 3活性微球深部
10、调剖机理 3 3微球的封堵性 3活性微球深部调剖机理 初步的驱油实验表明 注入容易 驱油高效 压力变化 20mL为单位的油水变化 3 4微球的驱油性能 3活性微球深部调剖机理 3 5微球可视化模型 3 6活性微球的基本特性 3活性微球深部调剖机理 1 要进入地层深部 必需在水中稳定存在 溶液 溶胶 2 初始的尺寸必需小于孔喉直径 纳米 微米材料 3 具有封堵孔喉的能力 膨胀 交联 4 具有一定的封堵强度 弹性 5 必需在压力下会突破 变形 进得去 堵得住 能移动 第一部分 微球调驱材料研究第二部分 矿场应用实例 汇报提纲 现场施工工艺 现场施工工艺 施工方式 随注水在线注入 设备简单 施工方便
11、 矿场应用实例 1 1孤岛采油厂D1 14单井试验地质条件 砾石砂岩结构平均孔隙度30 左右平均渗透率 3000mD孔喉直径0 6 m 200 m温度70 80度矿化度8800mg L原油粘度 地下50 150mPa s地面3000 4000 Pa s应用微球 可与钙镁离子作用的纳米级微球A155吨试验目的 验证微球对高渗层调剖堵水作用 矿场应用实例 注入方案设计 2004年12月2日开始注入 纳米球乳油浓度1500mg L 完成日配注量200立方 2005年4月7日停注 共注入55吨调驱剂 转后续水驱观察效果 注入工艺 孤岛采油厂D1 14单井试验注入工艺方法 矿场应用实例 D1 14注入剖
12、面 可见 注入聚合物微球后有效地改善了层间矛盾 孤岛采油厂D1 14注水井注入前后剖面变化图 矿场应用实例 对应油井D3 014 单采44层 含水从97 7 下降到94 2 孤岛采油厂D1 14对应油井见效分析情况 矿场应用实例 对应油井36 310 单采44 含水从96 8 最低下降到至91 2 目前保持在93 94 孤岛采油厂D1 14对应油井见效分析情况 汇报提纲 1 2孤岛采油厂24 516单井调剖实验 地质条件 砂岩结构平均孔隙度33 9 左右平均渗透率 2260mD孔喉直径25 70微米温度70 80度矿化度8368mg L原油粘度 地下74 90mPa s地面500 2000 P
13、a s应用微球 微米级微球H 2 2004年10月注入24 9吨试验目的 验证微球H 2对高渗层调剖作用 矿场应用实例 矿场应用实例 孤岛采油厂24 516对应油井见效分析 24XN517井是一线井中见示踪剂最早的一口井 调驱后见效明显 目前含水下降5 平均日增油1 5t 对应油井24XN517 矿场应用实例 对应油井23X504 试验时含水高达98 试验初期含水波动变化 自2006 12月以来含水下降 下降幅度2 孤岛采油厂24 516对应油井见效分析 矿场应用实例 对应油井23 209 试验初期含水仍处于回返状况 自2006 11 20日以来含水下降 下降幅度3 孤岛采油厂24 516对应
14、油井见效分析 矿场应用实例 油藏条件 高渗 高盐渗透率 2257md孔喉直径7 4微米 47 2微米注入水 海水矿化度32611mg L Ca Mg离子含量1707 6mg L温度 67度原油粘度 地下50 4mpa s层间层内非均质性严重 油井含水上升速度非常快 采取的基本思路 先进行层间调整 后进行层内调整注入微球 纳米级可与钙镁离子作用聚合物微球A1 及纳米膨胀微球D22005年3月至2006年3月注入微球226吨 后注水开发 2 海洋埕岛油田CB25A井组试验 试验目的 在高盐高渗非均质性的矿区 水驱后无有效方法调驱时 可以用微球调驱 矿场应用实例 海洋埕岛油田CB25A井组注微球后月
15、含水回返速度下降 埕岛油田注微球后 有效抑制了月含水上升速度 矿场应用实例 海洋埕岛油田CB25A井组对应油井见效分析 25E 4 对应层位Ng36 45 注微球并提液后 含水50 最低降至15 日油大幅度增加 目前含水稳定在33 左右 仍处于见效期 对应油井25E 4 矿场应用实例 25A 6 对应层位Ng12 42 注微球后 含水由54 5至今下降至44 9 日油现在每天增加约6吨 仍处于见效期 对应油井25A 6 海洋埕岛油田CB25A井组对应油井见效分析 矿场应用实例 25B 4 对应层位Ng32 45 注微球后 含水自06年1月开始稳中有降 目前保持在46 2 日油每天增加5吨左右
16、仍处于见效期 对应油井25B 4 海洋埕岛油田CB25A井组对应油井见效分析 矿场应用实例 3 1东辛采油厂新102 31 102 11单井调剖实验 地质条件 复杂断块油藏渗透率 级差大 油层上部200mD以下油层下部1000mD以上温度 70 80度矿化度 27529mg l Ca2 741mg l Mg2 含量232mg l 原油粘度 地面2486 Pa s应用微球 纳米级微球D2 注入37 5吨试验目的 验证微球D2对高渗层调剖作用 矿场应用实例 新立村永102块2口注水井 A102X31 A102 11 微球调驱从2005年10月开始实施 于2006年4月底完成 累计注入微球调剖液20000方 施工后 平均注水油压上升了1Mpa 日注基本不变 试验注水井油压变化情况 矿场应用实例 永102井组调驱后 井组日液 含水下降 日油略有上升 井组日液下降主要是102 15和102 18关井 含水呈下降趋势说明调剖是有效的 对应4口油井有3口见效 截至2006年11月累计增油1055 5t 试验井组调驱效果分析 矿场应用实例 典型井例 永102 17井 施工前日液18 9m3 日油1 3
