活性微球深部調(diào)剖技術(shù)(石油大學(xué))

二、活性微球現(xiàn)有種類(lèi)遇水

膨脹++---++++------+++----------++++++++++----------++++++++++該微球具有核殼兩層結(jié)構(gòu)，分別帶不同的電荷。水化后依靠不同極性的電荷吸附，逐步堆積成團(tuán)，起到封堵的目的。微球種類(lèi)3：初始粒徑為微米，膨脹后彼此粘結(jié)封堵

聚合物核殼微球是帶有電荷的微米級(jí)顆粒，微球外部帶有負(fù)電荷，在水中可溶漲，不與近井地帶的地層巖石發(fā)生吸附；內(nèi)層是帶有正電荷的交聯(lián)型凝膠，在水中溶漲速度快于微球外層組分，因此體積膨脹達(dá)到一定程度時(shí)，正電荷會(huì)裸露，微球之間發(fā)生電性吸附，具有封堵能力，正電荷也會(huì)吸附在巖石表面，提高封堵效果。同時(shí)，這類(lèi)材料使用工藝簡(jiǎn)便，微溶膠體系粘度低，注入容易，可以用污水直接配制。

二、活性微球現(xiàn)有種類(lèi)微球種類(lèi)3：初始粒徑為微米，膨脹后彼此粘結(jié)封堵

微乳聚合微球照片(產(chǎn)品編:D-2),初始尺寸:100-400納米.根據(jù)地層孔喉直徑的不同，合成出不同尺寸的微球。共聚微球照片(產(chǎn)品編號(hào):H-1),初始尺寸:1-5微米。二、活性微球現(xiàn)有種類(lèi)分散聚合微球照片(產(chǎn)品編號(hào):J-1),初始尺寸:10-20微米.

二、活性微球現(xiàn)有種類(lèi)分散聚合微球照片,初始尺寸:20-50微米二、活性微球現(xiàn)有種類(lèi)分散聚合微球照片,初始尺寸:40-60微米二、活性微球現(xiàn)有種類(lèi)分散聚合微球照片,初始尺寸:60-100微米二、活性微球現(xiàn)有種類(lèi)微球透射電鏡圖片微球掃描電鏡圖片二、活性微球現(xiàn)有種類(lèi)三、活性微球的形態(tài)（1）活性微球的原始尺寸透射電鏡照片可以觀察到,活性微球?yàn)閮?nèi)核密度較大的球形，中心直徑70nm，完全滿足堵劑深部調(diào)剖“進(jìn)得去”的要求?；钚跃酆衔镂⑶虻拇笮『托螒B(tài)

（2）活性微球的膨脹性水化規(guī)律：觀察微球膨脹照片可以看到活性微球經(jīng)過(guò)足夠的水化后，可以膨脹到亞微米或微米級(jí)，滿足架橋封堵地層孔喉的要求。水化1天（100-500nm）水化7天（300-500nm）水化14天（0.5-1μm）自來(lái)水中35天，400倍光學(xué)顯微鏡照片三、活性微球的形態(tài)原始尺寸70度，30000ppm礦化度、水化時(shí)間：3天、粒徑膨脹至幾百個(gè)納米通過(guò)激光動(dòng)態(tài)光散射觀察微球的膨脹規(guī)律：溫度可以提高微球的膨脹速度，而高礦抑制微球的膨脹速度和最大膨脹倍數(shù)，在清水中微球可以膨脹100倍左右，而在高礦下的膨脹倍數(shù)只有80倍左右。三、活性微球的形態(tài)微球水化膨脹后光散射測(cè)的粒徑分布

微球封堵機(jī)理三球架橋理論Abrans根據(jù)三球架橋理論得到懸浮固體顆粒在孔喉處的堵塞規(guī)律：1）顆粒粒徑大于1/3倍孔喉直徑，在地層表面形成外濾餅。2）顆粒粒徑在（1/3～1/7）倍孔喉直徑，固相顆?；究梢赃M(jìn)入儲(chǔ)層內(nèi)部。由于孔喉的捕集等作用，在儲(chǔ)層內(nèi)部產(chǎn)生橋堵形成內(nèi)濾餅。3）顆粒粒徑小于1/7倍孔喉直徑，可自由通過(guò)地層，不形成固相堵塞。四、活性微球的封堵性能模擬條件：34000mg/L的模擬海水模型：填砂管，長(zhǎng)度1米,直徑2.5cm,橫截面：5.3cm2

油田采出砂840g;空隙體積160mL。注采速度：0.5mL/min注入微球：未經(jīng)過(guò)膨脹，分散到模擬海水后立刻注入。

1500ppm，0.2pV（1）深部封堵－突破－運(yùn)移試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)條件：四、活性微球的封堵性能（1）深部封堵－突破－運(yùn)移試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

在通過(guò)低滲層面后，在中滲層面仍然可以形成有效封堵。該特性使微球不僅對(duì)層間，對(duì)層內(nèi)非均質(zhì)性可進(jìn)行多次調(diào)整。耐剪切能突破可移動(dòng)堵不死110mD450mD600mDP1P2P3P4P5四、活性微球的封堵性能150mD400mD3000mD注微球注水P1P2P3P4P5（1）深部封堵－突破－運(yùn)移試驗(yàn)微球在34000mg/L礦化度模擬污水中，75℃烘箱中烘烤4天后注入以上砂管四、活性微球的封堵性能注入過(guò)程中滲透率變化情況初始滲透率(mD)1504003000注微球后滲透率(mD)7060180滲透率變化53%85%94%（1）深部封堵－突破－運(yùn)移試驗(yàn)四、活性微球的封堵性能（2）不同滲透率條件下封堵實(shí)驗(yàn)（1）中滲巖芯不同膨脹時(shí)間微球的封堵實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)條件：溫度：60℃滲透率：0.42dc600ppm，0.5PV污水配制微球?qū)χ袧B地層具有較好的封堵性能，最大封堵效率50％。四、活性微球的封堵性能（2）高滲巖芯中不同膨脹時(shí)間微球的封堵實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)條件：溫度：60℃滲透率：1.7dc600ppm，0.5PV污水配制實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研究表明，最大封堵效率28.5％，高滲地層封堵能力不及中低滲油藏，這也說(shuō)明微球直徑與地層孔喉匹配關(guān)系的重要性。（2）不同滲透率條件下封堵實(shí)驗(yàn)四、活性微球的封堵性能（3）不同濃度下封堵實(shí)驗(yàn)四、活性微球的封堵性能結(jié)論：實(shí)驗(yàn)表明，該藥劑低濃度下即可達(dá)到較大改變滲透率的特點(diǎn)。(4)注入不同堵劑量的封堵效果隨著堵劑量的增加，堵效不斷上升。在注入0.3PV情況下，封堵率達(dá)到76％以上。四、活性微球的封堵性能（5）室內(nèi)三管模型驅(qū)油試驗(yàn)中滲1810mD低滲727mD高滲2630mD將填砂管抽真空飽和水測(cè)孔隙體積和孔隙度，在測(cè)水相滲透率后，飽和油，制造束縛水，然后進(jìn)行水驅(qū)，水驅(qū)時(shí)記錄壓力、采出液量、采出油量。當(dāng)綜合含水達(dá)到98％以后，依據(jù)要求注入聚合物微球體系，關(guān)閉填砂管兩端的閥門(mén)，讓微球在巖心中溶脹5d后，再進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)，觀察突破壓力，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后測(cè)水相滲透率，計(jì)算封堵效率及采收率提高值。實(shí)驗(yàn)條件：填砂模型長(zhǎng)度：30cm；實(shí)驗(yàn)溫度：75

℃

注入段塞：0.5PV；原油粘度：75℃

下80mPa.s微球濃度：1800mg/L注入水：現(xiàn)場(chǎng)污水四、活性微球的封堵性能模型號(hào)4＃5＃6?？諝鉂B透率μm22.631.810.727孔隙度％40.5933.5432.42水相滲透率μm21.160.3100.112配方體系1800ppm注入段塞

PV0.5原始含油飽和度%77.7370.9666.28水驅(qū)驅(qū)油效率%單管69.7957.7348.50三管60.05化學(xué)驅(qū)驅(qū)油效率%單管5.0211.2816.11三管10.08總驅(qū)油效率%單管74.8169.0164.61三管70.13突破壓力MPa0.260單管水驅(qū)后滲透率μm20.03560.02660.0231單管封堵效率％96.9391.4279.38實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

從以上三管驅(qū)油室內(nèi)模型可以看出，提高采收率部分主要來(lái)自低滲透的油層，說(shuō)明利用納微米聚合物微球，可以有效的改善地層的非均質(zhì)性，擴(kuò)大波及體積效率，四、活性微球的封堵性能（6）對(duì)高滲通道的封堵強(qiáng)度試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：從實(shí)驗(yàn)壓力與注入倍數(shù)的關(guān)系曲線圖可以看出，本材料可以形成強(qiáng)大封堵，并使?jié)B透率從2000mD降低到140mD。2000mD實(shí)驗(yàn)條件：砂管長(zhǎng)度1米，4個(gè)測(cè)壓點(diǎn)，微球濃度2000mg/L，注入0.4PV，注入后在60℃下膨脹5天，然后從正方向注水，觀察壓力變化，計(jì)算滲透率變化。PP1P2P3壓力上升1.5MPa四、活性微球的封堵性能（7）雙管封堵分流試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：可以發(fā)現(xiàn)活性聚合物微球的改善高低滲分流效果要優(yōu)于聚合物。實(shí)驗(yàn)條件：試驗(yàn)中，先注水使高低滲分流率穩(wěn)定，然后注入2000ppm的聚合物，再注水；待沒(méi)有分流效果后，再注入2000ppm

的活性微球。3520mD650mD長(zhǎng)壽命四、活性微球的封堵性能（8）油藏條件下室內(nèi)模擬調(diào)驅(qū)試驗(yàn)砂管長(zhǎng)度L：60cm砂管直徑D：3.8cm砂管截面積A：11.3354cm2砂管體積V：680.124ml注入速度Q：0.5ml/min＝0.0083ml/s采用不同滲透率雙管模型，填砂管流體性質(zhì)：原油粘度96～98mPa.s

注入水為III型水，溫度80℃試驗(yàn)過(guò)程：填砂管首先測(cè)水相滲透率，然后飽和原油，平衡2天后水驅(qū)，水驅(qū)到基本產(chǎn)出液髙含水后用不同濃度和不同性質(zhì)微球進(jìn)行提高采收率模擬驅(qū)油試驗(yàn)。四、活性微球的封堵性能高低滲砂管出液量變化高低滲砂管采收率變化第一段塞沒(méi)有起到封堵作用，第二段塞開(kāi)始有效，第三段塞封堵效果更好第一段塞在高滲管明顯提高采收率，調(diào)整了層內(nèi)非均質(zhì)性，但不能動(dòng)用低滲管，第二段塞開(kāi)始明顯動(dòng)用低滲管原油。累計(jì)提高采收率分別為高滲10.5%，低滲14.1%.水驅(qū)采出液髙含水注微球0.3PV后轉(zhuǎn)水驅(qū)注微球0.2PV后轉(zhuǎn)水驅(qū)注大尺寸微球0.3PV四、活性微球的封堵性能3、水化好，在水中穩(wěn)定存在，實(shí)現(xiàn)了在線注入－－溶液/溶膠2、初始的尺寸小，溶脹速度和變形性可調(diào)，能進(jìn)入地層深部－－納米/微米材料4、由于封堵地層的孔喉，濃度低，用量少；安全環(huán)保，不增加下游處理難度－－膨脹/交聯(lián)5、材料為球形，具有彈性，在一定壓力下可以突破，耐鹽耐剪切不吸附，可以形成二次封堵，具有多次封堵能力和長(zhǎng)壽命特點(diǎn)。－－彈性活性微球的基本特性五、活性微球的特點(diǎn)1、活性微球具有耐溫、耐鹽、能移動(dòng)、有彈性、不易剪切、不傷害儲(chǔ)層等特點(diǎn)。“進(jìn)得去、堵得住、能移動(dòng)”

6、在一定壓力下能突破－變形

（1）在油藏溫度50～110℃，礦化度5000～300000mg/L（飽和鈣鎂離子濃度）條件下，活性微球能形成有效的封堵；（2）活性微球材料在油藏污水中可直接形成均勻分散體系，2000mg/L體系膨脹10天對(duì)1.5dc填砂管封堵效率達(dá)到80%以上；室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明微球體系在90

℃放置6個(gè)月后封堵性能仍未下降。（3）一噸微球材料所含微球個(gè)數(shù)在2×1020個(gè)以上。（4）依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)注入水井壓力一般可上升1～1.5MPa;一噸微球材料增油大約50-90噸。納微米活性微球技術(shù)指標(biāo)六、活性微球的技術(shù)指標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)施工工藝施工方式：隨注水在線注入，設(shè)備簡(jiǎn)單，施工方便．七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用油藏條件：

孔隙度：19.03％

滲透率：平均177md，局部17md以下礦化度：94000～170000mg/l

，CaCl2型為主溫度：60度左右原油粘度：地面粘度

14.1mpa·s

地下粘度

5.468mpa·s屬于低滲稀油油藏，嚴(yán)重非均質(zhì)，水淹情況嚴(yán)重注入微球：自2005年9月14日至06年1月28日注納米級(jí)微球D2共計(jì)71噸（第一階段）。目的：驗(yàn)證納米級(jí)聚合物微球在高鹽中低溫油藏的改善地層非均質(zhì)性，穩(wěn)油控水的作用。青海油田躍543井組、躍新563井組、躍164井組的調(diào)驅(qū)七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用躍543井約注入活性微球22t。在日注量100m3/d，油壓由調(diào)剖前的17MPa升至20MPa，最高達(dá)到22MPa。特別是10月份日注水量維持在90m3/d的情況下，油壓升高并持續(xù)穩(wěn)定。（1）躍543井組543井組一線油井共5口（143、153、553、564、654），連通率為80%。七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用（1）躍543井組井號(hào)井口增油（t)井口降水（m3）核實(shí)增油(t)核實(shí)降水（m3）6542211-8495.91547.7-5947.1七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用（1）躍543井組井號(hào)井口增油（t)井口降水（m3）核實(shí)增油(t)核實(shí)降水（m3）14381-4676.856.7-3273.7七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用（1）躍543井組井號(hào)井口增油（t)井口降水（m3）核實(shí)增油(t)核實(shí)降水（m31886.2738.6七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用（1）躍543井組井號(hào)井口增油（t)井口降水（m3）核實(shí)增油(t)核實(shí)降水（m3）553420-10806.2294-7564.4七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用（1）躍543井組井號(hào)井口增油（t)井口降水（m3）核實(shí)增油(t)核實(shí)降水（m3）5641590-3504.11113-2452.9七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用躍新563井約注入活性微球33t。油壓一直沒(méi)有大的變化，2006.11月為提高油壓，先后注入初始尺寸為3～5um的活性微球大球，但油壓也沒(méi)有明顯的變化，一是因?yàn)樯溟_(kāi)層多井段長(zhǎng)，從另一個(gè)角度講，說(shuō)明微球的尺寸小于地層孔喉直徑，堵劑能夠隨著注入水進(jìn)入到地層深部去。（2）躍新563井組新563井組共有一線油井6口（564、553、163、483、493、674），井組連通率為77%

七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

躍新563井調(diào)剖前后相對(duì)吸水圖

調(diào)剖前測(cè)吸水剖面顯示三個(gè)主力吸水層吸水占全井的53.5％，多套小層未被動(dòng)用。調(diào)剖后全井21個(gè)測(cè)試層中有18個(gè)小層開(kāi)始吸水，并且原主力的吸水層吸水量明顯降低。七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用（2）躍新563井組井號(hào)井口增油（t)井口降水（m3）核實(shí)增油(t)核實(shí)降水（m3）4832643-6579.71850.1-4605.8七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用（2）躍新563井組井號(hào)井口增油（t)井口降水（m3）核實(shí)增油(t)核實(shí)降水（m3）163

-1297

-907.9七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用（2）躍新563井組井號(hào)井口增油（t)井口降水（m3）核實(shí)增油(t)核實(shí)降水（m3）493

-803

-562.1七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用（2）躍新563井組井號(hào)井口增油（t)井口降水（m3）核實(shí)增油(t)核實(shí)降水（m3）6741311182.8917.7127.9七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用躍164井約注入聚合物活性微球16t。在日注量100m3/d的情況下油壓在10MPa至11MPa間略有上升，能夠說(shuō)明調(diào)驅(qū)開(kāi)始見(jiàn)效。（3）躍164井組躍164井組有一線油井3口（455、665、475），井組連通率74%。七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用（3）躍164井組井號(hào)井口增油（t)井口降水（m3）核實(shí)增油(t)核實(shí)降水（m3）455432-2038.1302.4-1426.7七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用（3）躍164井組井號(hào)井口增油（t)井口降水（m3）核實(shí)增油(t)核實(shí)降水（m3）665

345.4

241.8七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用（3）躍164井組井號(hào)井口增油（t)井口降水（m3）核實(shí)增油(t)核實(shí)降水（m3）475

-315.9

-221.1七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用整體評(píng)價(jià)3個(gè)注采井組對(duì)應(yīng)的12口油井中有11口井見(jiàn)到效果，占涉及井?dāng)?shù)的92%。在這11口井中，6口井達(dá)到增油降水目的;2口油井增油增水，3口油井降水。截止到2006年11月底，3個(gè)井組的12口油井累計(jì)增油6967.8t，累計(jì)少產(chǎn)水25853.438方。經(jīng)計(jì)算本項(xiàng)目創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益655.55萬(wàn)元，投入產(chǎn)出比為1：4.6。七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用華北油田單井京506調(diào)驅(qū)油藏條件：砂巖結(jié)構(gòu)，孔隙度28％

滲透率：137mD礦化度：25100mg/l

，屬于NaHCO3型溫度：85度原油粘度：地面粘度13.4mpa·s

地下粘度

2.47mpa·s水竄嚴(yán)重，存在高滲裂縫通道注入微球：微米級(jí)微球D22006年6月27日至8月15日注入5.6噸七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用華北油田單井京506對(duì)應(yīng)油井效果分析

對(duì)應(yīng)油井京507京507，自06年6月27日注微球后，含水穩(wěn)中有降，截至06年10月含水大幅度下降10％個(gè)點(diǎn)，日增油2t以上。七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用對(duì)應(yīng)油井京510華北油田單井京506對(duì)應(yīng)油井效果分析京510，自06年6月27日注微球后，含水由96％下降至88％，截至06年10月含水大幅度日增油2t以上。京506井共注微球5.6t，截至06年底對(duì)應(yīng)油井增油216t。七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用油藏條件：高滲、高鹽滲透率：2257md孔喉直徑7.4微米-47.2微米注入水：海水礦化度32611mg/L，Ca，Mg離子含量1707.6mg/L溫度：67度原油粘度：地下50.4mpa.s層間層內(nèi)非均質(zhì)性嚴(yán)重，油井含水上升速度非?？臁２扇〉幕舅悸罚合冗M(jìn)行層間調(diào)整，后進(jìn)行層內(nèi)調(diào)整注入微球：納米級(jí)可與鈣鎂離子作用聚合物微球A1，及納米膨脹微球D22005年3月至2006年3月注入微球226噸，后注水開(kāi)發(fā)海洋埕島油田CB25A井組試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康模涸诟啕}高滲非均質(zhì)性的礦區(qū)，水驅(qū)后無(wú)有效方法調(diào)驅(qū)時(shí)，可以用微球調(diào)驅(qū)。七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用海洋埕島油田CB25A井組注微球后月含水上升速度下降月含水上升2.1%月含水上升0.6%埕島油田注微球后，有效抑制了月含水上升速度。七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用海洋埕島油田CB25A井組對(duì)應(yīng)油井見(jiàn)效分析25E-4，對(duì)應(yīng)層位Ng36-45，注微球并提液后，含水由50％降至15％，日油大幅度增加，目前含水穩(wěn)定在33％左右，仍處于見(jiàn)效期。

對(duì)應(yīng)油井25E-4七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用25A-6，對(duì)應(yīng)層位Ng12-42，注微球后，含水由54.5至今下降至44.9％，日增油6噸，仍處于見(jiàn)效期。對(duì)應(yīng)油井25A-6海洋埕島油田CB25A井組對(duì)應(yīng)油井見(jiàn)效分析七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用25B-4，對(duì)應(yīng)層位Ng32-45，注微球后，含水自06年1月開(kāi)始穩(wěn)中有降，目前保持在46.2％，日增油5噸左右，仍處于見(jiàn)效期。對(duì)應(yīng)油井25B-4海洋埕島油田CB25A井組對(duì)應(yīng)油井見(jiàn)效分析七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用油藏條件：滲透率：1620～325mD，平均1030mD礦化度：24000mg/L，Ca，Mg離子含量高，最高達(dá)到2500mg/L溫度：71～86度層間和層內(nèi)矛盾都非常突出采取的基本思路：先進(jìn)行層間調(diào)整，后進(jìn)行層內(nèi)調(diào)整注入方案：先注入自膠結(jié)微球，再注入不膠結(jié)大微球2006年9月6日開(kāi)始注入～現(xiàn)在試驗(yàn)?zāi)康模涸诟邷馗啕}非均質(zhì)性嚴(yán)重的中高滲油藏，水驅(qū)中后期無(wú)有效方法調(diào)驅(qū)時(shí)，可以探索用微球調(diào)驅(qū)。七、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用勝利東辛