新型IPNG顆粒表面活性劑組合調(diào)驅(qū)技術(shù)室內(nèi)研究課件

1、新型IPNG顆粒/表面活性劑組合調(diào)驅(qū)技術(shù)室內(nèi)研究中國(guó)石油塔里木油田分公司“油田高含水期深部調(diào)剖技術(shù)” 研討會(huì)劉永兵2008年11月二、 IPNG的合成 主 要 內(nèi) 容一、 研究目的及意義 三、 IPNG顆粒在多孔介質(zhì)中的運(yùn)移規(guī)律 四、 IPNG顆粒/表活劑組合調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn)五、 結(jié)論第一部分 研究目的及意義研究目的 克服現(xiàn)有調(diào)驅(qū)體系的弱點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期注水開(kāi)發(fā)油田深部調(diào)驅(qū)。研究意義 我國(guó)大多數(shù)注水開(kāi)發(fā)油田都已經(jīng)進(jìn)入高含水期，調(diào)剖堵水措施效果有下降趨勢(shì)，進(jìn)一步提高水驅(qū)采收率難度越來(lái)越大。 IPNG顆粒是一種低強(qiáng)度、高變形能力和高韌性的產(chǎn)品，具有良好的注入性和運(yùn)移能力，能真正起到油藏深部流體轉(zhuǎn)向的作用。

2、顆粒在地層中所起的作用是動(dòng)態(tài)調(diào)剖，意味著少量調(diào)驅(qū)劑通過(guò)運(yùn)移可以起到大劑量處理的效果，因而是一項(xiàng)低廉高效的提高采收率技術(shù)。 IPNG顆粒能與表面活性劑等驅(qū)油體系聯(lián)合使用，既擴(kuò)大波及體積，又提高驅(qū)油效率。 第二部分 IPNG的合成 原料的選擇 PVA分子鏈上帶有大量的羥基(-OH)基團(tuán)，羥基的極性很強(qiáng)，羥基上的氫與電負(fù)性很強(qiáng)的氧原子相連，氫氧鍵是高度極化的，一個(gè)羥基上帶有部分正電荷的氫，可以與另一個(gè)羥基上帶有部分負(fù)電荷的氧相互吸引而形成氫鍵。氫還能與氟、氮等形成氫鍵 。PVA的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二部分 IPNG的合成 原料的選擇 （1） PVA的水溶性PVA的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)醇解度50%以下5066%7580

3、%8789%8990%99%以上溶解性不溶于水溶解度很低溶于冷水不溶于熱水在冷水、熱水中均較快溶解溶于6070的水溶于95以上的熱水（2）PVA水溶液的粘度 隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)，PVA水溶液的粘度通常逐漸升高。醇解度為88%的PVA水溶液的粘度是異常穩(wěn)定的，幾乎不隨時(shí)間變化。（3）PVA水溶液的穩(wěn)定性 PVA水溶液對(duì)氯化鈣、氯化鋅、氫氧化銨以及大多數(shù)無(wú)機(jī)酸溶液都有很高的容忍度。 第二部分 IPNG的合成 原料的相容性 文獻(xiàn)報(bào)道： 25.8 29.1 (J/cm3) 1/2 PAM和PAA的溶度參數(shù)可由下式求得： 基團(tuán)Ecoh/ (J/cm3) 1/2/mol)-CH2-4940CH-3430-

4、COOH27630C=O17370-NH212560經(jīng)計(jì)算： 26.50 (J/cm3)1/2， 28.74 (J/cm3)1/2。 符合“相似相容”的原則。理論上PAM和 PAA與PVA是相容性較好的高分子，可以較好地進(jìn)行共混。第二部分 IPNG的合成 合成實(shí)驗(yàn) AMAA引發(fā)劑交聯(lián)劑PVA水加熱溶解交聯(lián)劑PVA溶液PVA凝膠聚合交聯(lián)加熱IPN凝膠 將PVA配制成一定濃度的水溶液，60下將含有交聯(lián)劑和引發(fā)劑的單體AM、AA與PVA溶液混合。然后加入PVA交聯(lián)劑，使PVA交聯(lián)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。最后，再將其置于一定溫度的恒溫箱進(jìn)行引發(fā)聚合反應(yīng)，使均勻分散在PVA交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的AM、AA形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

5、這樣便可制得具有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水凝膠。第三部分 IPNG顆粒在多孔介質(zhì)中的運(yùn)移規(guī)律 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 AB段BE段巖心編號(hào)砂粒粒徑/m砂粒粒徑/m滲透率/m2孔隙體積/cm3孔隙度/%有效孔隙直徑/m1#20001500100090064.95205.9342.7483.682#20001500100045050.97203.3342.2074.603#20001500100030031.36202.4142.0158.654#20001500100020020.90200.7341.6648.085#20001500100015015.53197.3040.9541.80 巖心1#巖心2#巖心

6、3#巖心4#巖心5#顆粒1*4.24.76.07.38.4顆粒2*3.23.64.65.66.5顆粒3*2.32.63.34.04.2顆粒4*1.82.12.63.23.7第三部分 IPNG顆粒在多孔介質(zhì)中的運(yùn)移規(guī)律 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 顆粒溶液編號(hào)巖心1#巖心2#巖心3#巖心4#巖心5#運(yùn)移情況B點(diǎn)壓力運(yùn)移情況B點(diǎn)壓力運(yùn)移情況B點(diǎn)壓力運(yùn)移情況B點(diǎn)壓力運(yùn)移情況B點(diǎn)壓力1*破碎通過(guò)4.17破碎通過(guò)6.86破碎通過(guò)8.28堵塞30堵塞302*順利通過(guò)1.99順利通過(guò)2.53破碎通過(guò)5.71破碎通過(guò)6.98堵塞303*順利通過(guò)1.18順利通過(guò)1.42順利通過(guò)2.37順利通過(guò)3.04破碎通過(guò)7.034*順

7、利通過(guò)0.54順利通過(guò)0.69順利通過(guò)1.12順利通過(guò)1.68順利通過(guò)2.26第三部分 IPNG顆粒在多孔介質(zhì)中的運(yùn)移規(guī)律 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 （1）順利通過(guò)模式：顆粒粒徑/孔喉在1.84.0范圍內(nèi)。在凝膠顆粒粒徑普遍都大于孔隙喉道直徑的情況下，顆粒能順利通過(guò)孔喉基于兩方面原因：一是溶脹后凝膠顆粒是一種粘彈體，其變形能力較強(qiáng)，可以通過(guò)變形通過(guò)孔喉；二是凝膠顆粒在較大的壓力作用下可以發(fā)生脫水現(xiàn)象，使凝膠顆粒體積收縮，然后通過(guò)變形的方式通過(guò)孔喉。（2）破碎通過(guò)模式：顆粒粒徑/孔喉在4.26.0范圍內(nèi)。當(dāng)凝膠顆粒直徑比孔喉直徑大很多時(shí)，凝膠顆粒將無(wú)法通過(guò)變形或脫水收縮的方式通過(guò)喉道，因?yàn)槟z顆粒的變形能

8、力是有一定的限度的，此時(shí)凝膠顆粒將在壓力作用下發(fā)生破壞，破碎成更小顆粒(仍大于孔喉)，這些小顆粒在后續(xù)液的驅(qū)替作用下繼續(xù)向前運(yùn)移。第四部分 IPNG顆粒/表面活性劑組合調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn) 組合調(diào)驅(qū)的概念 組合調(diào)驅(qū)技術(shù)是近幾年才發(fā)展起來(lái)的一種提高原油采收率技術(shù)。它在注入前段塞調(diào)整油層吸水剖面的基礎(chǔ)上，注入后續(xù)高效驅(qū)油段塞啟動(dòng)殘余油，達(dá)到既“調(diào)”又“驅(qū)”的雙重作用。 吸水剖面的改善可擴(kuò)大后續(xù)段塞的波及體積，后續(xù)段塞中高效驅(qū)油體系又可大大降低殘余油飽和度，提高驅(qū)油效率。兩種作用機(jī)理結(jié)合在一起不僅彌補(bǔ)了單一調(diào)剖和單一驅(qū)油中提高原油采收率機(jī)理上的不足，也從經(jīng)濟(jì)技術(shù)角度最大程度減小了投資作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，為高效經(jīng)濟(jì)地開(kāi)發(fā)油

9、田提供了可行的方案。第四部分 IPNG顆粒/表面活性劑組合調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn) 單巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)方法 方案編號(hào)具體內(nèi)容N1先注入1PV的0.1%凝膠顆粒液，后注入1PV的0.1%表活劑溶液N2先注入2PV的0.1%凝膠顆粒液，后注入1PV的0.1%表活劑溶液N3先注入3PV的0.1%凝膠顆粒液，后注入1PV的0.1%表活劑溶液N4先注入1PV的0.1%凝膠顆粒液，后注入2PV的0.1%表活劑溶液N5先注入1PV的0.1%凝膠顆粒液，后注入3PV的0.1%表活劑溶液第四部分 IPNG顆粒/表面活性劑組合調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)編號(hào)1組2組3組填砂管號(hào)1#2#3#4#5#6#滲透率, m222.799.4239.1

10、43.6054.831.71滲透率級(jí)差2.4210.8732.06原始含油飽和度，%75.9377.5777.1474.5376.4776.00水驅(qū)采收率, %49.3122.7044.170.0056.220.00組合驅(qū)后采收率，%59.9372.1171.0147.7690.3332.85采收率增值，%10.6249.4126.8447.7634.1132.85并聯(lián)巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)方法及結(jié)果 第四部分 IPNG顆粒/表面活性劑組合調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn) 在水驅(qū)基礎(chǔ)上，IPNG/表活劑組合調(diào)驅(qū)能大幅度地提高低滲透層的采收率(4#填砂管從水驅(qū)的0%提高到組合調(diào)驅(qū)的47.76%)。與此相對(duì)而言，組合調(diào)驅(qū)對(duì)高

11、滲透層的采收率提高幅度不如低滲層大。這說(shuō)明IPNG能夠改變后續(xù)液流的驅(qū)替方向，啟動(dòng)低滲層，提高后續(xù)驅(qū)替液波及體積。 IPNG顆粒注入的選擇性好，注入并聯(lián)巖心時(shí)，能優(yōu)先進(jìn)入高滲透率層，高滲透率巖心開(kāi)始產(chǎn)液量較高，隨著IPNG的注入而逐漸減少；同時(shí)，低滲透率巖心起初沒(méi)有液流排出，隨著后續(xù)IPNG的注入和注入壓力的升高，低滲巖心也開(kāi)始產(chǎn)液。IPNG可以自覺(jué)實(shí)現(xiàn)“抑制高滲，啟動(dòng)低滲”這一功能，從而達(dá)到平衡層內(nèi)和層間的滲透率非均質(zhì)性。 IPNG顆粒/表活劑組合調(diào)驅(qū)尤其適合于滲透率高、滲透率級(jí)差較大的油藏。并聯(lián)巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 第四部分 IPNG顆粒/表面活性劑組合調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn) 井號(hào)組合調(diào)驅(qū)前(水驅(qū)

12、)組合調(diào)驅(qū)產(chǎn)水(ml)產(chǎn)油(ml)采收率(%)產(chǎn)水(ml)產(chǎn)油(ml)提高采收率(%)1#000775.53.52#306.54.2907.54.83#69149.09613.08.44#1041912.39920.012.9累計(jì)20239.525.536246.029.7平板模型驅(qū)油實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果第四部分 IPNG顆粒/表面活性劑組合調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn) 注入井和4#井連通性比較好，在水驅(qū)過(guò)程中該井產(chǎn)水產(chǎn)油量均最大，是水驅(qū)過(guò)程的主力生產(chǎn)井；1#井由于相對(duì)而言滲透率低，與注水井連通性很差，因而在水驅(qū)過(guò)程中基本上不產(chǎn)液。 進(jìn)行組合調(diào)驅(qū)后，4口生產(chǎn)井分別提高原油采收率3.5%、4.8%、8.4%、12.

13、9%；其中1#井的產(chǎn)液量顯著提高，達(dá)到82.5 ml。原高產(chǎn)井4#井在組合調(diào)驅(qū)過(guò)程中產(chǎn)油量仍然最高，雖然該井對(duì)應(yīng)的是高滲透層，在調(diào)驅(qū)過(guò)程中IPNG顆粒溶液優(yōu)先進(jìn)入該層，但是凝膠顆粒進(jìn)入該層后沿著水驅(qū)過(guò)程形成的主流通道前進(jìn)，堵塞水流主通道，迫使后續(xù)驅(qū)替液轉(zhuǎn)向，即使有少量顆粒進(jìn)入含油區(qū)，也會(huì)在油中逐漸收縮，可以隨著后續(xù)驅(qū)替液前進(jìn)，攜帶油滴向生產(chǎn)井運(yùn)移，不會(huì)將油堵住。所以凝膠顆粒進(jìn)入高滲層并不會(huì)將其堵死而造成該層不產(chǎn)液，相反，原高滲層仍然是組合調(diào)驅(qū)過(guò)程中的主力產(chǎn)油層。 組合調(diào)驅(qū)的平板夾砂模型驅(qū)油實(shí)驗(yàn)表明，組合調(diào)驅(qū)可以大幅度提高原油采收率(提高了29.7個(gè)百分點(diǎn))，其提高程度甚至比水驅(qū)采收率(25.5%)更高。平板模型驅(qū)油實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分