盐引发活性树脂深部调驱1

深部调驱技术 石油大学 (华东 )石油工程学院 山东省油田化学工程技术研究中心 二 目 录 1 前言 2 深部调驱技术的国内外现状 凝胶深部调驱技术 体分散体深部调驱技术 2+3”技术 3 活性溶胶深部调驱剂的室内研究 4 活性溶胶深部调驱剂的选井条件 5 用量设计 6 典型注入工艺 1 前言 油井高含水对油田开发带来二个负面影响 大量的产出水对油田水处理系统造成压力 以及投入的增加 由于产水层往往是高压层，产出的高压水 对低压层的产油有抑制作用 调剖堵水可有效控制注入水 沿高渗透层突 进并降低油井的含水率 对调剖堵水认识的五个阶段 20世纪 60年代 20世纪 70年代初到 80年代中期 20世纪 80年代末到 90年代初 20世纪 90年代中期 20世纪 90年代末到目前 2深部调驱技术的定义及分类 （ 1） 调剖与驱油的定义 调剖是通过化学剂或机械工具调整注水井吸水剖面的方法 。 调剖剂是能调整注水地层吸水剖面的物质 。 驱油是通过驱油剂 （ 水 、 气 、 化学剂等 ） 将地层原油驱替至油井的方法 。 驱油剂从注入井注入地层，将原油驱至采油井的物质。 （ 2）调剖与驱油的区别 作用部位不同 调剖作用于注水井近井地带的高含水层 ， 驱油作用于油层深部含油饱和度高的部位 。 在地层中的形态不同 调剖剂在地层中是不流动 ， 驱油剂在地层中流动 。 注入的量不同 调剖剂注入量小（一般小于 驱油剂注入量大（一般大于 作用机理不同 调剖剂通过提高注入水的波及体积起作用，驱油剂通过提高自身和（或）注入水的波及体积和（或）洗油效率起作用。 （ 3）调剖与驱油的联系 目的相同 作用机理有重叠部分 调剖剂与驱油剂有重叠部分 调剖和驱油具有互补性 大庆北区中块聚合物提高采收率试验区的北 46井实施注聚前调剖 ， 北 133井在注聚一年后实施调剖 。 结果表明 ， 调剖后进行注聚 ， 井组内油井见效时间比未调剖的井组见效晚两个月 ， 见效时注入聚合物量为 83mg/l对比井组见效时高 42 mg/l说明调剖后 ， 聚合物均匀推进 ， 地层中存量 聚合物增多 。 北 46井组见效后 ， 比对应井组日产油高 65t， 含水低32%， 采聚浓度低 97 mg/l。 北 133井 ， 调剖后 15个月 ， 聚合物才从油井中产出 。 由此可看出 ， 深度调剖极大提高了聚合物的均匀推进速度 ， 增加了聚合物驱油效果 。 深部是一个相对概念 。 但是对于 “ 深 ” 和 “ 浅 ” 至今没有明确的量的界限 ， 有人认为处理半径 10 15 有的则认为深部调剖最佳用量要达 人认为处理半径要达到井距的 1/3甚至是 1/2。 鉴于各种划分方法均不统一 ， 建议采用如下划分方法： 作用半径大于 20井壁周围 近井地带 远井地带 地层深部 20m 20 从注入井注入作用半径大于 20 用以提高原油采收率的方法 。 近驱远调机理 （ 弱凝胶 ） 调驱共存机理 （ 活性溶胶 、 乳化树脂 ） 先堵后驱机理 （ 2+3） 弱凝胶深部调驱 胶体分散体深部调驱 2+3技术 2深部调驱的必要性 油都可以提高采收率 油区 试验区 试验时间 可采储量增加值， 104t 水驱采收率增加值， % 中原 卫 95 9798 44 原 濮城西区、南区 9697 34 利 渤南五区 9394 利 桩 52 9495 利 桩 45 9495 利 莱 38 9596 利 埕 4南块 9697 利 盘 2596 利 盘 2 利 草 13 9596 利 坨七断块沙二 2+3主力单元 门 老君庙 均值 油方式 油区 试验区 试验时间 采收率增值， % 聚合物驱 大港 港西四区 庆 葡 庆 葡 3双层 庆 北一区断西葡 南 双河油田 均值 元复合驱 胜利 孤东油田小井距试验区 庆 中区西部、杏五区 庆 杏二区 庆 北一区断西 均值 02000400060008000100001975 1980 1985 1990 1995 2000 2005年度时间（年）调堵工作量（井次）02004006008001000单井组及年度增油量调堵作业总井数（井次）平均单井组增油（吨）总增油量（万吨）我国这些年所实施的每个三次采油矿场实验，到 1 3要投资几千万元甚至几亿元，耗资非常巨大。 如：孤岛油田中一区聚合物工业性实验，共注入聚合物干粉 8688t，以每吨 剂投资为 13032万元，地面建设和其它一些费用为 10860万元，共计人民币 23892万元。胜利油田 定资产投资 106元， 106元，共计人民币709万元。双河油田 定资产投资 874万元，聚合物共注入 吨 剂费用为 三次采油的注入周期一般在 1年到 10年之间。 油水分离变慢 大庆油田中区西部注聚采出水中聚合物浓度变化从 0735mg/l，与其相应的水相粘度变化从 ，在注聚合物浓度最高时，水相粘度增加 考虑水相粘度增加的影响，油、水分离速度将减慢 原油破乳效果变差 聚合物浓度达到 200 mg/ 破乳剂用量比水驱是增大 1倍左右 ， 但效果不如原来的 ， 并且显示出继续增大投药量 ， 破乳效果不再改善 。 存在中间混合乳化层 由 w/o和 o/其乳化强度增高，所以破乳更困难。它的存在给油、水界面控制带来了困难，延长了处理时间。 电化学脱水难度增大 采出液中聚合物的存在会使得电脱水的水脱除率下降，若保持水脱除率不变，则脱水电压升高，脱水电流增加，作用时间延长。 水质变差 产出液含聚合物后，含油污水处理的总体效果变差，处理后的水质达不到原有的水质标准，油含量和悬浮固体含量严重超标。 结垢和腐蚀问题 处理后的回注污水中含有一定浓度的聚合物 ， 使得结垢腐蚀速度加快 ， 含聚污水的腐蚀速度比普通污水高 1倍 ，喇 12 2722井 1999年 1月作业换新油管 ， 同年 10月发现全井结垢严重 ， 垢状球形 ， 最大直径 5毫米 。 注入井堵塞问题 加剧了大孔道的形成 没有技术接替 关井后引发社会问题 经济效益的要求 投资限制 对原油产量的需求 机理的全面性 3 深部调驱技术的国内外现状 目前，国内外深部调驱技术主要有三类方法： 弱凝胶 深 部调驱技术 胶体分散体深部调驱技术 2+3技术 凝胶深部调驱技术 弱凝胶深部调驱技术的发展基础：凝胶堵水技术 弱凝胶定义：粘度在 调驱机理：充分利用了弱凝胶的可动性，同时具有聚合物 凝胶堵水机理和油藏内部流体流度调节机理。 技术的应用：胜利、大庆、辽河、河南、克拉玛依油田等 且取得了较好的效果。 胶体分散体深部调驱技术主要有 3类： 胶态分散体凝胶 预交联凝胶颗粒 活性溶胶 乳化树脂 （ 1） 态分散凝胶） 胶态分散凝胶深部调驱技术是八十年代中期由 国外提出并发展起来的一种深部调驱技术。 该技术利用了胶态分散体凝胶的特性，因此它 也同时具有聚合物凝胶堵水和油藏内部流体流 度调节这两种技术特点。 美国 5次矿场实验，并 取得经济和技术上的成功。国内大庆、胜利、 辽河等油田也进行了现场实验 。 （ 2） 交联凝胶颗粒） 展起来的一种深部调驱技术。 于胶凝 作用是在注入以前就完成了，所以预交联颗粒技 术较好地解决了地下交联凝胶体系进入地层后因 稀释、降解、吸附及 成胶问题。 原油田进行了应用。 （ 3）乳化树脂深部调驱剂 o 乳化树脂是油溶（或醇溶）型树脂在高温条件下乳化成稳定的水包油乳状液。 o 乳化树脂中的树脂常温下以微小固态颗粒形式存在，在底层温度下可软化、聚结。 o 乳化树脂深部调驱剂可用于高含盐地层和高温地层（小于 120度） （ 4）活性溶胶深部调驱剂 后作详细叙述。 目前的深部调驱剂的缺点 由于深部调驱剂大多是由聚丙烯酰胺类的聚合物转化 而来，因此，在使用上受到两方面的限制： 使用温度受限制： 须低于 93 。 矿化度也限制了 它的使用，低于 40000。 +3技术 （ 1） 概述 2+3技术是在 20世纪末期由石油大学 （ 华东 ）提出并发展起来的一项深部调驱技术 ， 该技术是在充分调剖的基础上注入一定量的洗油剂 ， 是调剖堵水与活性剂驱的结合 。 （ 2） 2+3技术的应用 该技术目前已在胜利油田 、 二连油田 、 中原油田 、 克拉玛依油田进行了现场试验 ， 现场试验结果未见报道 。 4活性溶胶深部调驱剂 性溶胶深部调驱剂概述 性溶胶深部调驱剂概述 活性溶胶活性树脂深部调驱剂是由合成树脂和高分子表面活性剂复配而成，在碱水中可形成稳定的溶液。 当调驱剂溶液进入地层后，由于碱的消耗， 液变得不稳定，或遇到高含盐地层水时，由于水中盐的作用，溶液中的树脂和活性剂会形成小的颗粒从溶液中析出，这时溶液就成为溶胶，但仍然可以流动。 由于溶液中高分子物质分子链长且柔顺，析 出的颗粒在溶液中易于构成骨架，通过整个 溶液形成连续的网状结构。盐的存在，使带 电粒子的双电层受到压缩，部分粒子相互聚 结，形成稳定的三维网络结构，体系失去流 动性，形成凝胶。 当调驱剂的浓度较低时，从溶液中析出的 颗粒不能形成骨架，而是产生了沉降，这时盐的作用，将使颗粒完全聚结，形成水不溶物。 从微观上讲，调驱剂的作用过程是空间网络的 形成过程，或是水不溶物的形成过程； 从宏观上讲，调驱剂的作用过程体现在体系的 粘度不断增大。 活性溶胶深部调驱剂的 调驱机理 活性溶胶的深部调驱剂是一种真正意义上的 遇水堵水，遇油驱油的化学剂。 提高波及系数 提高洗油效率 一定浓度的调驱剂，在地层中遇到矿化度 大于 20000地层水时可发生部分聚结 形成凝胶； 当调驱剂的使用浓度较低时，调驱剂在地 层中遇到矿化度大于 20000地层水时可 聚结形成水不溶物。 调驱机理提高波及系数 这些凝胶或水不溶物都可有效地堵塞高含水层， 提高波及系数。 遇 水 堵 水 调驱机理提高波及系数 深部调驱剂提高波及系数与常规调剖堵水提高 波及系数的不同： 常规 深部 常规：调堵半径小， 只能改善井筒附近 的产层结构。 深部：调堵半径大， 充分提高了调驱剂的波及程度 调驱机理提高洗油效率 遇油驱油 由于调驱剂中的高分子表面活性剂和碱在地层中遇到油时，可降低油水界面张力， 并乳化原油， 使油易于流动。 活性溶胶深部调驱剂的优点 实验表明： 活性溶胶深部调驱剂可在 150 下长期使用。 由于调驱剂的调驱作用主要是靠活性溶胶的，因此地层水的矿化度在这里成了一个有利的条件，矿化度越高，越有利于调驱剂的作用。 项目 指标 外观 棕黑色粉末 密度 g0) 粒径（小于 10 90 油水界面张力 /mN0) 表 1 主要物化参数 不同盐浓度下调驱剂的粘度 在 50 条件下，分别测定了 5%调驱剂在不同盐浓度 下的体系粘度，试验结果见图 1和图 2。 01002003004005006007000 200 400 600 800 1000钙离子浓度（m g / L ）粘度（01002003004005006007008009000 25000 50000 75000 100000氯化钠浓度（m g / L ）粘度（ 1 钙离子浓度对调驱剂 粘度的影响 图 2 氯化钠浓度对调驱剂 粘度的影响 调驱剂的表面张力 30 条件下，测定了不同盐含量和不同 5%调驱剂的表面张力，试验结果见表 2。 (mN/m) ) 12 11 10 9 8 0 5000 40000 100000 表 2 调驱剂的表面张力 调驱剂的水不溶物 水不溶 物 (%) ) 12 11 10 9 8 0 5000 40000 100000 表 3 调驱剂的水不溶物 注：在 30 下，测定不同盐含量和不同 调驱剂的水不溶物。 调驱剂的耐温性能 恒温时间 /d 0 5 10 30 油水界面张力 / m N m - 1 ( 3 0 ) 0 . 0 8 7 0 . 0 8 5 0 . 0 8 9 0 . 0 8 1 粘度/ m P a s ( 5 0 ) 5 0 . 9 5 0 . 1 5 1 . 1 5 1 . 3 表 4 调驱剂的耐温性能 注： 150 条件下， 1%调驱剂的油水界面张力和 5%调驱剂在 800 钙离子浓度下的粘度。 调驱剂的驱油试验 实验条件 平板模型： 25025020岩心平均渗透率 530 10 平均空隙体积 305 试验温度： 65 ； 驱替速度 1 试验用油：未稀释的 面十四联合站原油 原油粘度： 150s （ 65 ） 驱油试验的流程图 实验步骤： (1) 岩心饱和盐水 （ 100000 1000 (2) 岩心饱和油； (3) 用上述盐水水驱 油至含水率达到 98； (4) 注驱油体系； (5) 用上述盐水水驱 油至含水率再次达到 98，结束试验。 驱油剂效果评价 测定了 3%调驱剂在注入不同孔隙体积倍数时的 采收率，试验结果见图 1。 303336394245485154570 注入量/ V 图 4 调驱剂的驱油 实验结果 油层厚度大于 3m，且采出程度较低（一般 30 10于存在高渗透条带或大孔道的油藏应进行先期调剖。 活性溶胶深部调驱剂的注入井应有好的吸水能力 （一般要求注入量大于 100 m3 Q= 调驱剂注入量， 调驱半径， m 吸水层 厚度， m 孔隙度 (； 对于 1 调驱剂配置浓度设计 处 理 半 径 ，m 总注入量 , 3% 1 . 5 % 调驱剂用量 ,t 调驱剂成本 万元 15 210 50 105 55 6 . 4 7 5 2 . 5 9 20 380 95 95 190 1 0 . 4 5 4 . 1 8 25 590 150 150 290 1 6 . 3 5 6 . 5 4 30 850 200 220 430 2 3 . 0 5 9 . 2 2 35 1 1 5 0 200 380 570 2 9 . 9 5 1 1 . 9 8 注：对于不同的注水井，