调驱技术

中国石油弱凝胶调驱及二元复合驱技术陈志会2014年11月工艺所技术培训中国石油主要内容一、提高采收率技术综述三、二元复合驱技术二、弱凝胶调驱技术中国石油NNP一、提高采收率技术综述1.概念采收率：最终累积采油量（可采储量）：在现代工艺技术和经济条件下，能从储层采出的那一部分油量。地质储量：在地层原始条件下，具有产油（气）能力的储层中所储原油总量。中国石油hhAAAhhAEssssV油藏体积被驱过的体积波及系数：被注入工作剂驱洗扫过的油藏体积百分数洗油效率：从波及区中洗出油的体积与其中原始含油体积的比值oioroioissorssoissDSSSShAShAShAE原始含油饱和度：剩余油含油饱和度一、提高采收率技术综述中国石油采收率与波及系数及洗油效率的关系oiorssoisspSAhShAShANN波及系数EV洗油效率ED采收率DVoioroissEESSSAhhA*一、提高采收率技术综述中国石油流度比oook流度：流度比：有效渗透率与粘度的比值。它表示流动能力的大小油的流度：水的流度：被驱动液的流度驱动液的流度M水驱油时：woowoowwKKKKM//一、提高采收率技术综述中国石油流度比M越小，波及系数越大，油水前缘越规则流度比M大时，前缘指进严重，波及系数小流度比对波及系数的影响M=0.15M=2.4M=17.3M=71.9一、提高采收率技术综述中国石油2.提高采收率技术分类提高波及系数提高洗油效率降低原油粘度声波物理法化学调剖泡沫驱复合化学驱微生物采油表面活性剂驱微乳液驱碱水驱复合化学驱气体混相驱微生物采油热采气体混相驱气体非混相驱微生物采油近井调剖深部调剖深部调驱二元复合驱三元复合驱一次接触混相驱蒸发式多次接触混相驱凝析式多次接触混相驱按机理分类一、提高采收率技术综述蒸汽吞吐蒸汽驱火烧油层热水驱电加热中国石油化学调剖化学驱气体驱油表面活性剂驱碱水驱复合化学驱聚合物驱热采泡沫驱CO2驱微生物采油近井调剖深部调剖深部调驱二元复合驱三元复合驱按注入工作剂分类聚表二元复合驱聚碱二元复合驱弱凝胶调驱胶态分散凝胶调驱预交联微粒调驱微生物调驱热水驱蒸汽法火烧油层N2烟道气注空气采油烃类混相驱液化气天然气甲烷等一、提高采收率技术综述蒸汽驱蒸汽吞吐蒸汽辅助重力驱中国石油二、弱凝胶调驱技术调剖调剖分类是指采用机械或化学方法，限制或降低注水井高渗透层（段）的吸水能力，提高低渗透层（段）的吸水能力，以达到改善注水井吸水剖面，提高水驱波及体积，实现改善水驱效果目的的工艺技术措施。调剖机械调剖分层注水化学调剖按注入工艺分：笼统调剖、分层调剖（选层调剖）按作用机理分：近井调剖、深部调剖、深部调驱按作业规模分：单井组调剖、区块整体调剖、深部调驱按调剖剂注入方式分：单液法调剖和双液法调剖中国石油注入水油调剖剂夹层低渗油层高渗水层夹层近井调剖示意图注入调剖剂对高渗水层进行浅层封堵调后水驱注入水主要进入低渗油层中国石油注入水油调剖剂低渗油层高渗水层深部调剖示意图注入调剖剂调剖剂主要进入高渗水层调后水驱注入水进入低渗油层，绕过凝胶屏障后，进入水层，增加了波及体积中国石油低渗油层高渗水层注入水油调剖剂深部调驱示意图注入调驱剂调驱剂选择性地进入高渗透层继续注入凝胶或转水驱、其它化学驱凝胶在注入介质的作用下发生运移，扩大了注入水的波及体积中国石油近井调剖深度调剖深部调驱针对因层间非均质性造成的注入水单层突进的问题，采用强度较高的调剖剂对高渗透层进行完全或部分封堵的调剖技术。针对因隔层不发育的纵向非均质性和厚油层层内非均质性造成的指进问题，采用中等强度的调剖剂，以增大处理半径延缓水驱绕流为目标，提高层间、层内水驱波及体积为目的的调剖技术。针对油田开发后期，油藏深部的非均质性问题，采用较弱的调剖剂，进行区块整体调剖，通过调剖剂的移动来实现其在地层深部的不断重新分配，增加作用范围和有效期，提高水驱波及效率的技术措施。“驱”只是调剖剂运移过程中的一种附带作用，其主要目的是实现流体在油层深部的转向。二、弱凝胶调驱技术中国石油普通调剖、深度调剖、深部调驱的区别技术类型凝胶强度处理半径m实施规模封堵位置解决矛盾作用机理开发方式近井调剖强R＜10单井组近井层间物理堵塞二次采油深度调剖中等强度10≤R≤25单井组多井组深部层间层内延缓绕流二次采油深部调驱弱R＞25区块整体深部层间层内平面凝胶移动实现深部液流转向二次采油三次采油二、弱凝胶调驱技术中国石油调驱剂性能比较类别典型配方特点缺陷使用条件胶态分散凝胶⑴聚丙烯酰胺浓度1500～2000mg/L；⑵交联剂为柠檬酸铝，用量为聚合物用量的5%左右⑴采取笼统注入，能选择性地进入高渗透层；⑵能有效防止层间窜流；⑶降低注水量和产水量，减小水驱时间；⑷能显著增加波及体积；⑸75%成功率⑴不适合大孔道和特高渗透层调驱；⑵温度≤105℃；⑶配制水的质量要求较高；⑷见效较慢。一般需要几个月；⑸需要一定的前期投入和长期的项目保证⑴地层水的矿化度≤20000mg/L；⑵渗透率级差≥0.6预交联微粒凝胶粒径和膨胀倍数不同的颗粒⑴颗粒大小和膨胀倍数根据需要可调；⑵地面交联，避免了地下交联所受到的不利影响；⑶凝胶团能进入比其粒径小的孔喉；⑷抗盐性、耐温性均优于凝胶颗粒对渗透率大小有一定限制地层渗透率级差＞0.7微生物注入菌种在地层培养繁殖⑴施工简单；⑵岩心堵塞率＞90%⑶有效期＞6个月⑴成本较高；⑵封堵能力较弱⑴微生物菌耐温100℃，⑵耐盐100000mg/L；二、弱凝胶调驱技术中国石油调驱剂性能比较类别典型配方特点缺陷使用条件聚丙烯酰胺本体凝胶⑴根据渗透率高低选择不同聚合物，一般用量为2500mg/L以下；⑵交联剂可选择有机树脂或多价金属离子，用量在500mg/L左右⑴剪切对凝胶有一定的破坏作用；⑵既能封堵高渗透层，剪切后的凝胶团又有一定的驱油作用；⑶凝胶强度可调；⑷交联剂的选择范围广，能满足不同条件的深调要求；⑸调剖剂采取笼统注入⑴调剖剂配方必须与地质情况相匹配；⑵对低渗透层会产生一定伤害；⑶配液和注入过程中，需要随时监控配液质量；⑷弱凝胶在地层中的成胶性质受到矿化度、温度、交联剂的吸附和溶解等多种因素影响⑴要达到理想的效果，要求油藏渗透率级差在3以上；⑵配液水中含有除垢剂和杀菌剂等成分时，选用有机交联剂；⑶油藏温度在60℃以下时，选用有机金属离子交联剂黄原胶弱凝胶⑴黄原胶浓度800mg/L；⑵交联剂乙酸铬浓度300mg/L⑴抗剪切能力强；剪切后具有很好的强度恢复特性；⑵具有很好的吸咐、滞留特性；⑶无毒害⑴成本高；⑵凝胶脆性较大；⑶不适合温度超过75℃的地层；⑴不适合超大剂量深部处理；⑵使用温度以60～70℃左右为宜二、弱凝胶调驱技术中国石油弱凝胶是指低浓度聚合物经交联剂交联，形成分子间交联的本体凝胶，常用的聚合物为聚丙烯酰胺类或黄胞胶等，凝胶具有流动性，故又称流动凝胶。凝胶强度的测量方法粘度法目测代码法弹性模量法岩心封堵突破压力法落球法二、弱凝胶调驱技术中国石油弹性模量G，Pa凝胶强度0.1～1弱凝胶1～10中等强度凝胶≥10强凝胶弹性模量法划分凝胶强弱对一块弹性体施加一个侧向的力f（通常是摩擦力），弹性体会由方形变成菱形，这个形变的角度a称为“剪切应变”，相应的力f除以受力面积S称为“剪切应力”。剪切应力除以剪切应变就等于剪切模量G:流变仪二、弱凝胶调驱技术a/fSG中国石油目测代码法划分凝胶强弱强度等级标准检测不出连续凝胶形成：成胶体系粘度与不加交联剂的相同浓度聚合物溶液的粘度相同，但体系中有时可能出现一些相互不连接的粘性很大的凝胶团块高度流动凝胶：凝胶粘度比不加交联剂的相同浓度聚合物溶液的粘度稍有增加流动凝胶：将试样瓶倒置时，大部分凝胶流至瓶盖中等流动凝胶：将试样瓶垂直倒置时，只有少部分（10%～15%）的凝胶不容易流至瓶盖（通常描述为带舌长型凝胶）难流动凝胶：将试样瓶垂直倒置时，凝胶很缓慢流至瓶盖或很大一部分（15%）不流至瓶盖。高度变形不流动凝胶：将试样瓶垂直倒置时，凝胶不能流至瓶盖中等变形不流动凝胶：将试样瓶垂直倒置时，凝胶向下变形至约一半的位置处。轻微变形不流动凝胶：将试样瓶垂直倒置时，只有凝胶表面轻微发生变形刚性凝胶：将试样瓶垂直倒置时，凝胶表面不发生变形ABCDIEFGH二、弱凝胶调驱技术中国石油调驱药剂聚丙烯酰胺阴离子阳离子两性离子非离子二、弱凝胶调驱技术中国石油是淀粉经黄单孢杆菌发酵，产生的一种由葡萄糖、甘露糖、葡萄糖醛酸、乙酰基、丙酮酸“五糖重复单元”聚合而成的新型高分子多糖生物聚合物。黄原胶“五糖重复单元”结构黄原胶凝胶的形成过程黄原胶二、弱凝胶调驱技术中国石油二、弱凝胶调驱技术有机铬交联剂酚醛树脂交联剂有机铬交联剂通常是由还原剂将Cr6+还原为Cr3+，Cr3+再与有机酸络合，形成有机酸铬络合物乌洛托品中国石油（1）有机铬释放出Cr3+（2）Cr3+的水合作用：（3）Cr3+的水解作用：（4）Cr3+的羟桥作用：（5）Cr3+的多核羟桥络离子可与HPAM中的—COO配位，形成网络结构弱凝胶反应机理二、弱凝胶调驱技术HPAM/有机铬交联机理中国石油（1）苯酚与甲醛进行缩合反应，生成羟甲基苯酚或酚醛树脂弱凝胶反应机理二、弱凝胶调驱技术HPAM/有机树脂交联机理中国石油（2）聚丙烯酰胺与羟甲基苯酚进行缩合弱凝胶反应机理二、弱凝胶调驱技术HPAM/有机树脂交联机理中国石油（3）聚丙烯酰胺与酚醛树脂进行缩合弱凝胶反应机理二、弱凝胶调驱技术HPAM/有机树脂交联机理中国石油（4）聚丙烯酞胺与释放出的甲醛进行缩合反应弱凝胶反应机理二、弱凝胶调驱技术HPAM/有机树脂交联机理中国石油注入弱凝胶前的水流通道图注入弱凝胶的通道弱凝胶堵塞原水流通道后形成的新水流通道（1）弱凝胶选择性进入大孔道（2）弱凝胶使液流改向（4）弱凝胶克服贾敏效应驱油（3）弱凝胶粘弹性负压吸油（5）油滴汇聚形成油墙弱凝胶驱油机理二、弱凝胶调驱技术中国石油分类思路作用方式体系照片注入PV数前置段塞封封堵高渗透层、优势通道高强度体系（有机铬凝胶+体膨颗粒复合体系）0.01主段塞调调整纵向吸水剖面中强度体系0.25％P＋0.15％交0.14驱扩大平面波及系数，增加驱动方向（凝胶）0.2％P＋0.15％交洗油段塞洗降低剩余油饱和度，提高洗油效率驱油体系0.05海外河油田调驱体系设计前置段塞：降低地层的吸附量，调整纵向渗透率级差，使主段塞充分发挥作用；主段塞：调整平面及层内非均质性，降低油水粘度比，提高面积波及效率；洗油段塞：建立保护隔离带，延长凝胶的有效期，提高驱油效率。二、弱凝胶调驱技术中国石油（1）弱凝胶选择性进入大孔道（2）弱凝胶使液流改向（3）弱凝胶克服贾敏效应驱油（4）弱凝胶粘弹性负压吸油（5）油滴汇聚形成油墙有机铬弱凝胶体系影响因素二、弱凝胶调驱技术中国石油⑴温度的影响11001000005101520253035成胶时间（d）成胶粘度（mPa.s）40℃50℃60℃70℃80℃40℃至70℃，均能成胶，超过80℃，3d后破胶不同温度下聚合物凝胶粘度曲线图二、弱凝胶调驱技术中国石油⑵PH值的影响小于6不成胶，6～8之间成胶，7～8之间粘度最大，稳定性最好110010000010203040506070时间(d)粘度(mPa.s)未调PH=7PH=5PH=6PH=8不同PH值下聚合物凝胶成胶粘度曲线图二、弱凝胶调驱技术中国石油⑶矿化度的影响03000600090001200015000180002100005101520253035成胶时间（d）粘度（mPa.s）71.9mg/L1830mg/L3709mg/L3854mg/L20017mg/L高于20000mg/L，不成胶不同矿化度下聚合物凝胶成胶粘度曲线图二、弱凝胶调驱技术中国石油⑷Fe2+的影响0100200300400500600051015202530354045时间（d）粘度（mPa.s）00.1mg/L0.5mg/L5m