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太庆石油学院工程硪士专业学位论文 胶态分散凝胶调驱体系的优化与应用 摘要 近年来，提高原油采收率的重要措施是使用驱替液。而油藏的非均质性却使驱 替液仅沿高渗透层驱替，波及不到含油的低渗透层。采用低浓度的聚合物和交联剂， 使之形成粘度很低的胶态分散凝胶，简称为c d g 。它表现出没有一定形状，具有一 定流动性，能进入地层深部，选择性地堵塞大孔道或高渗透层，使液流转向进入较 低渗透层，改善因非均质性造成的波及系数低的问题，从而大幅度的提高油藏的采 收率。c d g 技术是一项新兴的提高采收率技术。该技术对提高老油田注水开发效率 有着重要意义。针对目前单纯聚合物驱油技术已经无法满足大庆油田可持续发展需 要的现状，本文对c d g 技术进行了深入的研究，在结合试验区状况的基础上，针对 采用c d g 调驱的各种影响因素开展室内实验研究。对各种不同c d g 体系的性能进行 了研究和对比分析，同时结合粘度、转变压力、阻力系数、残余阻力系数、驱油效 果及流变性等技术参数对c d g 体系配方进行了有依据的筛选。并在对聚合物单段基、 c d g 体系单段塞和c d g 体系与聚合物组合段塞进行室内驱油实验研究的基础上进 一步开展相关重复实验，对各种段塞组合的驱油效果进行了综合对比，最终对c d g 调驱过程中的段塞组合进行了优化设计。为矿场试验方案设计、数值模拟及c d g 技 术的进一步深入研究提供可靠的试验和理论依据。 优化 关键词：胶态分散凝胶；深部调驱技术；岩心流动实验；驱油效果评价；段塞 大庆石油学院工程硕士专业学位论文 t h eo p t i m i z a t i o na n d a p p l i c a t i o no f t h ec o l l o i d a l d i s p e r s e dg e l a b s t r a c t r e c e n ty e a r s ，t h ei m p o r t a n tm e a s u r et oi n c r e a s et h ec r u d eo i lr e c o v e r yr a t i oi su s i n g d i s p l a c i n gf l u i d t h en o n h o m o g a n e i t yo fo i lf i e l dm a k et h ed i s p l a c i n gf l u i dt od i s p l a c e a l o n gh i g hp e r m e a b i l i t yf o r m a t i o n c a r l ts p r e a dt ot h el o wp e r m e a b i l i t yw i t l ln oo i l u s i n g l o wc o n c e n t r a t i o np o l y m e ra n dc r o s s l i n k e di m p r e g n a n tm a k ei tf o r ml o wv i s c o s i t yg l u e s t a t es e p a r a t i n gg e l ，s i m p l yi n t i t u l ec d g rp u tu pn oi m m o b i l es h a p e ，h a v er e l a t i v e f l o w a b i l i t y ，c a ni n t r u d ei n t ot h ed e 印f o r m a t i o n ，s e l e c t i v e l yp l u gb i gp o r ep a t h o ra n dh i g h p e r m e a b i l i t yf o r m a t i o n , m a k et h ef l u i dt u r nt ol o wp e r m e a b i l i t yf o r m a t i o n ，i m p r o v et h e l o wc o n f o r m a n c ef a c t o rc a u s e db yt h en o n _ h o m o g e n e i t y ，i m p r o v et h er e c o v e r yr a t i o i n b i gr a n g e c g di san e wr i s i n gt e c h n o l o g yo fe n h a n c er e c o v e r y , i th a v ei m p o r t a n t s i g n i f i c a n c eo fi m p r o v i n go l do i lf i e l dw a t e r f l o o d i n ge f f i c i e n c y s i m p l i c i t yp o l y m e ro i l d r i v et e c l - m o l o g yc a n ts a t i s f yt h ed u r a f i v ed e v e l o p m e n to fd a q i n go i lf i e l d , t h ep a p e rg o d e e pr e s e a r c h i n t ot h es t u d yo fc d gt e c h n o l o g y , i n t e g r a t et h es t a t u so fp i l o t a r e a ，d e v e l o pt h ee x p e r i m e n t a ls t u d ya i m e da tc d ge f f e c tf a c t o rd r i v e ，s t u d ya n d c o n t r a s ta n a l y s i st h ec a p a b i l i t yo f v a r yc g ds y s t e m ，c o m b i n et h ev i s c o s i t y ，c o n v e r s e p r e s s u r e ，r e s i s t a n c et o e f f i c i e n t ，r e s i d u a l r e s i s t a n c e c o e f f i c i e n t ，o i l d r i v ee f f e c ta n d r h e o l o g i c a lp r o p e r t y a n do t h e rt e c h n i c a l p a r a m e t e rt o f i l t e rt h ec d ga n a l y s i s f o r m u l a t i o n b a s eo nt h ec h a m b e ro i ld r i v ee x p e r i m e n t ，d e v e l o pr e l a t i v er e p e a te x p e r i m e n t a b o u tp o l y m e ro d ds l u g ，c g ds i s t y mo d ds l u g ，s y s t e ma n dc g dc o m b i n a t i o n s l u g ，c o m p a r e t h eo i ld r i v ee f f e c t ，o p t i m i z ea n dd e s i g nt h es l u gc o m b i n a t i o n ，o f f e r c r e d i b l e e x p e r i m e n t a l a n d t h e o r yg i s t f o r l u c u b r a t el e a s e e x p e r i m e n t b l u e p r i n t ，n u m e r i a lm o d e l i n ga n dc d gt e c h n i q u e k e yw o r d s ：g l u es t a t es e p a r a t i n gg e l ，d e e pp r o f i l ec o n t r o la n dd r i v et e c h n o l o g y , c o r e f l o wt e c h n o l o g y , e v a l u a t eo i ld r i v ee f f e c t ，o p t i m i z es l u g i i 大庆石油学院工程硕士专业学位论文 刖吾 随着油田的不断开发，注入水大量冲刷，油层粘土和胶结物膨胀、溶蚀，微粒 运移，造成地层非均质情况越来越严重。对于注水开发油田，油藏的非均质性和不 利盼油水流度比造成注入水沿高渗透层突进，在纵向上形成单层突进，在横向上形 成指进，造成注入水提前突破，导致高渗层水淹，生产井过早见水，中、低渗透层 动用程度较低或未启用，大大降低了注入水的波及效率。而且由于能源的消耗、产 出液的处理、管线的腐蚀等增大了采油成本，如何提高高含水期的水驱采收率是石 油界普遍关注的问题。 水驱采收率的高低取决于注入水的宏观波及系数及微观驱油效率“1 。聚合物驱 作为一种提高水驱采收率的有效方法，已经从矿场试验阶段进入到工业化应用阶 段，尤其在大庆油田得到了大面积的推广和使用。1 。其驱油机理主要靠增加注入水 的粘度，改善不利的油水流度比，提高波及体积和驱油效果，增加采收率在1 0 左 右。然而，当油藏渗透率级差较大，或者高渗透层较深部位存在水窜通道时，聚合 物在某些油井中过早突破聚合物的调剖能力就非常有限。同时，由于聚合物在油藏 中存在的热降解、机械降解、吸附滞留等问题，使得聚合物有效粘度大大降低，严 重影响了聚合物的驱油效果。 注水井调剖技术是有效的解决上诉问题的手段之一。1 。注水井调剖即吸水剖面 调整，是在不改变注采井网的情况下，通过封堵高渗透层，启动低深透层的一种增 产措施。然而，由于受传统高强度调剖剂延缓交联时间短的影响，调剖半径不大， 一般为几米到几十米，因而达不到大幅度提高原油采收率的目的。在层间窜流严重 的油藏中，调剖后，后续注入液绕过封堵区仍窜回到高渗透层，增产有效期短，效 果差。大量的室内实验和现场试验表明，解决窜流和绕流问题必须进行油层深部调 剖。 胶态分散凝胶( 简称c d g ) 驱油技术是8 0 年代中期发展起来的一项变革性的提 高水驱波及效率的新技术。c d g 是采用低浓度的聚合物和交联剂，在一定温度下使 聚合物分子内部交联或几个分子间交联，从而形成非三维网络结构的凝胶体系，它 是聚合物分子线团构成的胶态粒子分散在水介质中所形成的具有凝胶属性和胶体 性质的热力学稳定体系。胶态分散凝胶是介于聚合物溶液与凝胶之间的过渡体系， 其性质既不同于聚合物溶液，也不同于凝胶体系“1 。胶态分散凝胶在外观上与普通 聚合物几乎完全相同，同时也具有剪切稀释特性。在注入井周围，胶态分散凝胶像 聚合物一样优先进入高渗透通道，由于此时交联反应还未有大量发生，同时由于井 底周围压差大，形成的胶粒易变形，因而不具有堵塞作用。进入地层深部，胶态分 散凝胶才有充分的时间发生反应：另外，进入地层深部，作用在胶态分散凝胶上的 大庆石油学院工程硕士专业学位论文 压差下降，胶粒不易变形，从而堵塞孔道，使后续注入液发生深部转向，从而提高 原油采收率。胶态分散凝胶技术同时具有调剖和改善流度比的双重作用，提高采收 率的幅度大于普通聚合物驱，是一种改进的聚合物驱油技术。 胶态分散凝胶具有聚合物用量少、经济、体系粘度较易控制、流动性好等优点， 使其在深部调剖中显示出良好的应用前景，从而成为国内外研究的热点“1 。本论文 经过广泛的文献调研和大量的室内研究，在结合试验区状况的基础上，针对采用 c d g 调驱的各种影响因素开展室内实验研究，从其粘度、转变压力、流变性、驱油 效果及微观结构出发，筛选c d g 体系配方，并对其调驱过程中的段塞组合进行优 化设计，为矿场试验方案设计、数值模拟及c d g 技术的进步深入研究提供可靠 的试验和理论依据。 v 大庆石油学院工程硕士专业学位论文 第1 章1g d g 技术应用概述 使用驱替液是提高原油采收率的重要措施，而地层的非均质性却使驱替液仅沿 高渗透层驱替，波及不到含油的低渗透层。这种波及系数低下的驱替，不仅造成水 驱采收率低、能源浪费大、产出液后处理量大、管线腐蚀等问题，而且使化学驱的 驱油效率降低，成本费提高。在非均质性地层常采用注水井浅调剖和生产井堵水技 术，但是这些技术的作用仅限于井筒周围5 1 0 米的近井地带，不能深入到油层深 部，因而达不到大幅度提高原油采收率的目的。c d g 技术是8 0 年代中期国外发展起 来的一种深部调剖新技术，该技术使用低浓度的聚合物，生成的凝胶以颗粒形式分 散在水相中，能够进入油层深部，增加原高渗透层水通道的流动阻力，产生液流改 向能力，使后续的驱替液主要进入原先未波及到的低渗透层区域。该技术以材料费 用低、提高采收率明显、适应性较强的特点，已引起油田科技人员的广泛关注。这 是因为，不管是开展完整的c d g 驱还是进一步提高聚合物驱工业化区应用区块的整 体开发效果和经济效益，都各要研究解决：保证在提高采收率幅度不降的前提下， 研究能否通过注入较低浓度交联聚合物体系，降低化学剂成本，从而进一步提高技 术效果和经济效益；在工业化应用区块中，有一部分特高含水井的增油降水效果 差，表现为见聚合物早，采聚浓度上升快且高，见效时间晚，含水下降幅度小，有 效期短，聚合物利用率低等“1 。 1 1 c d g 体系介绍 c d g 即c o l l o i d a ld i s p e r s i o ng e l 的缩写，汉译为胶态分散凝胶。c e 体系是 一种深度调剖剂，用于非均质油田在水驱期间改善高渗透率变异系数的不均一性， 从而达到提高原油采收率的目的，该项技术于8 0 年代中期由美国t i o r c 0 公司开发 并在其技术指导的油田得以应用，收到了极好的效果。 c d g 是指低浓度聚合物与交联剂形成的分子内交联为主，分子间交联为辅的高 分子体系。c d g 体系中聚合物的用量小，具有凝胶属性，有很好的耐温性和抗二价 离子能力，成胶时间长，流动性能好，可长时间流动并保证较好的注入能力。聚合 物溶液是聚合物分子均匀分布的真溶液，由于聚合物分子链上存在带负电的羧基基 团，使得分子链间具有很强的排斥力，导致分子链呈伸展状态，而在交联聚合物体 系溶液中，由于聚合物浓度和交联剂浓度较低，金属离子与聚合物分子链内部或分 子链间发生交联作用，产生局部或区域性网状分子结构，并且以聚合物分子链内部 交联为主。 正是由于低浓度交联聚合物体系是以聚合物分子链内部交联为主，同时还具有 剪切稀释的特性，所以体系在油层中具有可流动性。当注入低浓度交联聚合物体系 时，由于体系具有延迟交联的特性，体系在近井地带的流动状态与聚合物溶液相似。 第1 章c d g 技术应用概述 随着体系向前推进，体系开始逐渐交联，由于注采压差大，交联体系经油层多孔介 质剪切稀释后继续向油层深部推进：随着注采压差降低，经剪切稀释的交联体系得 到恢复，滞留在油层多孔介质中，降低油层渗透率，增大流动阻力，起到深度调剖 的作用。此外，游离的聚丙烯酰胺和c d g 本身还可以提高洗油效率。因此c d g 调驱 技术具有提高注水波及系数和洗油效率的双重作用，可以较大幅度地提高原油采收 率f t l o 、 1 2 c d g 在国外油田的应用概况 c i x ；技术主要应用于非均质油田，长期连续注入c d g 可以解决油田水驱过程中 远离井筒的油层深处所出现的层间窜流等问题，这种独特的改善高渗透率变异系数 的方法在过去十几年中美国t i o r c o 公司已经在3 7 个油田中应用，目前认为已经成 功的有2 9 个，占应用总数的7 8 4 ，这些油田具有一些共同的特点：注入c o g 时均 为注水开发阶段，含水正处于上升期，其储层均为砂岩，且油层连续性和连通性较 好，在注入井和采出井之间没有被断层或隔层隔开的现象；储层非均质性较强，渗 透率变化范围较大，变异系数介于0 6 0 9 之间，油田所用的c d g 基本都是采用 油田实际注入水、阴离子型聚丙烯酰胺和交联剂柠檬酸铝混配而成”1 ，以上所应用 的2 9 个油田注入c d g 后改善了油藏内的不均一性，提高采收率0 6 2 6 2 9 6 ，截至 于1 9 9 7 年6 月已累积净增原油约1 4 6 1 0 t 。 1 3 c d g 的特性及应用原理 1 3 1c d g 的一般特性 c d g 是由低浓度的聚合物和交联剂的水溶液混配而成，在外观上看的一种均质 溶液，之所以采用低浓度聚合物，是使其不足以形成连续的凝胶网，从而不能形成 传统的整体类型的凝胶，而使这些聚合物和交联剂中的金属离子形成单独的凝胶束 溶液，这是由于大量聚合物与金属离子分子内交联和少量的分子外交联以及相对较 少量的分子联结而成，c d g 就是根据这种特性而得名的。另外，采用低浓度聚合物 还可取得更高的经济效益，因为体系中聚合物浓度一般在4 0 0 8 0 0 m g l 之间，而 聚铝比一般为3 0 6 0 ，可想而知，在成胶强度相同条件下，聚合物分子量越高，交 联聚合物体系中的聚合物浓度和交联剂浓度越低，交联聚合物体系的化学剂成本就 越低。聚合物驱时若聚合物浓度为l0 0 0 m g l ，单位化学剂成本为2 0 元m 3 ；低浓 度交联聚合物深度调剖时若采用聚合物的浓度为6 0 0 m g l ，聚铝比为5 0 ，即交联剂 浓度为1 2 m g l ，则单位化学剂成本为1 8 元m 3 ，显然，以这样的参数注入低浓度交 联聚合物体系可以降低化学剂成本1 0 。! 。 实践表明，阳离子型聚合物不易形成c d g ，所以混配c l o g 所用聚合物应是很纯 的阴离子型聚合物，一般认为形成c d g 的聚合物的最佳分子量为8 0 0 万2 5 0 0 万； 大庆石油学院工程硕士专业学位论文 混配所用交联剂是柠檬酸铝，一般认为c d g 的强度随着交联剂浓度在一定范围内的 增大而增高，但随着浓度的继续增大，转换压力就会出现一个最高值。已成功应用 的油田证明，c o g 体系所适应的井底温度范围为3 2 2 。c 9 4 4 。c 。c d g 的强度一般 由转换压力来表示，统称在有压力作用的情况下，使c d g 流过5 个i 0 0 目的筛片互 成4 5 角叠放而成的筛网，在低压范围内，c 1 ) c 象是被挤压出来的而不是连续流过 筛网；在高压范围内，它可以连续流过筛网，所有c d g 在经历从挤压范围到连续流 动范围都有一个特殊的压力，这个压力就是转换压力。它可以定量地相互对比强度 不同的c d g ，对某一种c o g 而言，它是唯一的和可重复得到的。c d g 的转换压力高， 说明其强度高，反之则低。 1 3 2c o g 的实际应用原理 低浓度交联聚合物体系的交联反应速度与聚合物分子量、水解度、交联剂类型、 浓度，水质矿化度等因素密切有关。其中交联剂类型和聚铝比对交联反应速度影响 较大。如柠檬酸铝交联剂，由于柠檬酸铝是柠檬酸根离子和铝离子的络合物，当柠 檬酸铝与聚合物按一定比例混合在一起时，柠檬酸铝络合物逐渐释放出铝离子，铝 离子再与聚合物分子逐渐发生交联反应，所以，低浓度交联聚合物体系表现出具有 延缓交联的特性。通过调整柠檬酸根离子与铝离子的配比“”，可以控制柠檬酸铝络 合物释放出铝离子速度的快慢，达到低浓度交联聚合物体系的成胶时间可控，实现 深度调剖的目的。c d g 在油田的应用主要就是利用足够的时间使溶液能够大量进入 油层深处而不至于在井筒附近油层形成阻塞。另外，在井筒附近油层的压差高于转 换压力，致使c d g 象非交联聚合物一样流动，当流到地层深处，压差减小，低于转 换压力，使分子束和胶粒膨胀而起到充填油层深处孔隙的作用。这样便可以改善高 渗透率变异系数的不均一性，使注入水流入低渗透率油层，从而达到提高原油采收 率的目的。 1 4 应用目的及试验区概况 从目前大庆油田聚驱已取得的认识看，单纯聚合物驱油技术已经无法满足大庆油 田可持续发展的需要，如何进一步提高采收率、降低油田开发成本，已经成为大庆油 田迫切需要解决的问题。 从目前的研究方向来看，多体系、多注入方式的调驱技术有望替代单纯的聚合物、 单一注入方式的驱油技术，有望在降低成本、提高采收率方面取得较好的效果。c d g 调驱技术就是其中较为成熟的一种调驱技术“。从采油一厂、二厂已经开展的c d g 调驱试验看，均取得了较好的增油效果，在相同的条件下，注剂成本低于单纯的聚合 物驱油。 根据一厂和二厂现场实践和五厂室内外试验认识，c d g 调驱技术对其所用的聚合 物类型、浓度和水质均有特殊的要求，为了研究适合五厂的c i ) g 体系，有必要开展室 第1 章c d g 技术应用概述 内研究工作，研究不同类型、不同浓度聚合物和我厂水质的配伍性，从中优选最佳的 c d g 体系配方。 同时，目前现场评价c d g 体系能否成胶主要是通过室内测定转变压力值来确定 的，并且要求成胶后c d g 体系的转变压力大于等于0 0 5 5 m p a ，但从现场实际来看， 由于油层条件等因素的影响，c d g 体系的转变压力指标是对于不同条件的油层应该不 同的；从成胶机理上看，对于不同渗透率等条件的油层，成胶后的微凝胶团的大小、 强度也应该是不同的，从而要求作为评价成胶指标的转变压力不是唯一不变的数值， 基于这样的考虑，由于杏十三区地层条件比北部地区油层条件差，我们认为低于成胶 标准的c d g 体系配方也可在杏十三区应用，因此有必要对低于成胶标准的c d g 体系配 方可行性和适应性进行适当研究。 因此本项目的目的就是利用现场使用的三种聚合物，结合五厂水质和油层条件， 优选最佳的c d g 体系配方和最佳的注入方式，为下步开展现场试验提供技术条件。 杏十三区聚合物驱工业性试验区是大庆油田杏南地区第一个注聚区块，位于杏 十三区太1 0 3 井区，面积3 4 l k m 2 ，试验目的层为葡i 组油层，平均单井发育砂岩 厚度2 5 4 3 m ，有效厚度1 3 2 2 m ；平均有效渗透率0 2 7 1u 2 ，地质储量5 2 4 8 1 1 0 4 t ， 地下孔隙体积1 0 3 5 1 5 x1 0 1m 3 ，水驱阶段采出程度为3 4 5 7 ，油层渗透率变异系 数0 5 8 ，注入速度为0 1 4 p v a 。试验区采用五点法面积井网，注采井距2 1 2 m ，共 有7 2 口试验井，其中采出井4 3 口，注入井2 9 口。 试验区自1 9 9 9 年8 月份到2 0 0 1 年已注聚两年时间，聚合物用量己占至设计用 量的7 7 7 1 。截止到2 0 0 1 年1 1 月份，试验区累积注入聚合物溶液3 3 2 8 6 5 6 x 1 0 m ， 注入地下孔隙体积0 3 2 1 6 p v ，累积注入聚合物干粉5 0 0 2 i t ( 包括调剖用复合离子 聚合物9 2 6 t ) ，聚合物用量4 4 2 9 7 m g l p v 。试验区聚合物驱阶段核实累计产油 3 5 0 0 4 4 x1 0 t ，采出程度4 1 0 8 。目前实际平均注入浓度1 3 6 9 f i l g l ，注入粘度( 井 口) 3 1 2 m p a s ，采聚浓度2 4 9 7 m g l 。目前试验区含水为8 5 7 7 ，高出数模预测 5 7 7 个百分点；聚驱累计产油3 5 0 0 4 4 1 0 4 t ，低于数模预测5 5 0 4 8 x1 0 4 t 。由于 杏二水源水质差，钙、镁等二价阳离子含量高，造成注入体系浓度高、粘度低：一 是浓度高聚合物吸附捕集量大，容易造成薄、差层的过早堵塞；二是粘度低易造成 高渗层过早突破影响最终的聚驱效果。同时由于注入浓度高，不可避免将造成注聚 后期采出污水中含聚浓度高，污水处理难度大的问题“”。 杏十三区聚驱工业性试验区在注聚3 年时开展了c d g 调驱试验，在现场试验初 期，首先选择了三口中心采出井。调驱试验区位于杏十三聚驱试验区北部，面积 0 7 1 i k f f ，试验目的层为葡i 组油层，平均单井发育砂岩厚度1 8 3 1 m ，有效厚度 1 3 5 4 m ；地质储量1 1 7 5 9 i 0 4 t ，地下孔隙体积2 3 4 6 7xi 0 一m ；c d g 调驱试验井区 共有注入井8 口，采出井1 5 口，其中中心采出井3 口：杏1 3 - 1 - 3 3 井、杏1 3 - i - p 3 3 3 大庆石油学院工程硕士专业学位论文 井和太1 0 3 井。c d g 调驱试验区详细情况见表卜1 。 表1 - 1 杏十三试验区注聚过程中c d g 调驱现场试验静态参数表 t a b l e1 - lt h es t a t i cp a r a m e t e rw a t c hi nt h ep r o c e s so f i n j e c t i n gi n j e c t a n ti nt h ex i n g1 3 t ht e s ts i d e si n t h ec d ot e s ts i d e s c d g 调驱试验区概况 3 口中心采出井概况 试验区面积0 7 1 l k m 2井号杏1 3 一卜3 3 杏1 3 - 1 - p 3 3 3 太1 0 3 地质储量1 1 7 5 9 1 0 t投产日期1 9 7 7 1 1 2 41 9 9 8 1 2 81 9 7 7 1 1 7 地下孔隙体积 2 3 4 6 7 1 0 m 3 井区面积 0 0 8 7 1k m 2 0 0 9 2 8k m 。 0 0 8 9 1k m 2 布井方式五点法面积井网控制储量 1 5 3 9 1 0 4 t 1 8 3 8 1 0 4 t 1 6 9 9 1 0 t 注采井距 2 1 2 m 孔隙体积 3 0 7 1 1 0 4m 33 6 6 8 1 0 m 33 3 8 6 1 0 m 3 设计总井数 2 3 口 砂岩厚度 2 0 1m1 6 0m2 9 2m 设计注水井数 8 口 有效厚度 1 2 6m1 2 8m1 4 4m 设计采油井数 1 5 口 试验累计采油 1 1 9 3 8 1 0 4 t1 2 0 0 7 x1 0 4 t1 6 8 9 4 x1 0 4 t 砂岩厚度 1 8 3 l m目前含水8 8 3 8 7 1 7 7 7 有效厚度 1 3 5 4 m 目前见聚浓度8 1 3 2 0 m g l1 8 5 2 2 m g l4 8 1 0 1 m g l 选择该井区做为c o g 调驱试验区主要有三个方面的原因： ( 1 ) 该井区主力油层砂体分布连续 通过精细地质研究分析认为，杏十三试验区葡i3 ：单元为三角洲分流平原相的 沉积产物，该单元河道砂体厚度大，单层有效厚度达6 5 4m ，以复合韵律为主，内 部连续性好，河道砂钻遇率为8 7 9 ，废弃河道钻遇率为11 1 ，只有零星的井点 为河间砂或砂岩尖灭区。葡i3 。单元为水退时期三角洲内前缘相沉积的产物，河道 砂体分布面积较大，河道砂钻遇率为6 5 7 ，属低弯度分流河道沉积，砂体单层厚 度较大且渗透率较高，以正韵律为主，砂岩尖灭区在1 0 左右。从精细地质分析来 看，试验区内发育最好的葡1 3 。、3 。及其合层砂体分布也不是完全连续的，但从选 择的c o g 调驱试验区来看，河道砂是连续分布的，且厚度较大，平均在8 m 左右， 以上的油层条件有利于进行c d g 调驱现场试验。 ( 2 ) 该井区采出井仍具有一定的受效潜力 c o g 调驱现场试验的3 口中心采出井均处在聚驱试验区的剩余油相对富集区域， 而3 口井从1 9 9 8 年1 2 月份以来，累计采油在1 1 9 1 6 9 x1 0 4 t 之间，聚驱增油量 相对较低，杏1 3 一卜3 3 井聚驱阶段累计增油2 2 8 8 t 、杏1 3 1 一p 3 3 3 井累计增油7 2 4 2 t 、 太1 0 3 井累计增油9 9 6 9 t 。目前3 口井中21 ：3 井处在受效后含水缓慢回升阶段，1 口井处在受效低值期( 见表卜2 ) ，具有进一步受效的潜力。 第1 章c d g 技术应用概述 表1 - 2c d g 调驱3 口中m 采出井生产状况统计表 t a b l e1 - 2t h es t a t i s t i c a lc h a r to f t h ep r o d u c t a r ec o n d i t i o ni nt h e3c e n t r ep r o d u c t i o nw e l l so f t h e c d g 全井厚度m 井号 投产日期 产液产油含水流压聚合物 砂岩有效 t 6t d 船a浓度 杏1 3 - 1 - 3 3 7 7 1 1 2 42 0 11 2 61 2 61 38 9 66 8 5 8 t 署b o 杏1 3 1 一p 3 3 3 9 8 1 2 81 6 01 2 81 6 92 18 7 44 9 9 1 8 5 2 2 太1 0 3 7 7 1 1 72 9 21 4 41 1 82 47 9 43 7 24 8 1 0 1 合计 6 5 33 9 84 1 35 88 5 9 65 1 94 6 3 3 7 平均2 1 8 1 3 3 1 3 81 98 5 9 65 1 94 6 3 3 7 ( 3 ) 注入剖面还有调整的余地 从注入剖面看，这一调剖区块表现为吸水剖面很不均匀，注入井层间矛盾突出， 注入剖面反映只有一、两个高渗透层吸液比例高，高渗透层吸水比例占全井总注入 量的7 8 5 ( 见吸液剖面统计) 其它层吸液比例很少或不吸液，注入剖面还有一定 的调整的余地( 见表卜3 ) 。但从厚层本身来看，厚层内纵向上吸液强度差异较大， 部分部位动用较差，c d g 调驱余地较大。从注入井注入压力来看，部分井仍有一定 的上升空间，但上升余地相对较小( 见表卜4 ) 。 随后又应用了1 0 多口井，从成胶情况来看，采用杏二水源水配制的c d g 体系 ( 聚合物浓度6 0 0 r a g l ，聚铝比3 0 ：1 ) 室内成胶率达到1 0 0 ，现场成胶率达到7 5 以上。从目前现场注入看，注c d g 后，注入剖面得到进一步改善，其中7 口井剖面 变好，注聚时吸液层数为2 8 个，注c d g 后吸液层数增加到4 2 个，吸液厚度增加1 0 9 m ， 其中发育较差的葡1 3 。及以上油层吸液层增加1 2 个，日吸液量增加1 6 7 n a 3 ，相对吸 液量增加3 1 2 2 个百分点，而发育好的葡1 3 z 一3 。层相对吸液量下降了2 9 4 6 个百分 点，层间矛盾得到进一步缓解( 见表卜5 ) 。 大庆石油学院工程硕士专业学位论文 表1 - 38 口注入井吸液剖面统计表 t a b l e1 - 3t h es t a t i s t i c a lc h a r to f l i q u i de n t r yp r o f i l ei nt h e8i n j e c tw e l l s 油层射开情况 油层吸液情况 日吸吸液相对 油层吸液情况( ) 层位砂岩璃效 砂岩有效 液量强度吸液砂岩吸液比有效吸液比例 层数 厚度 层数厚度层数 厚度 层数厚度 m 3 dm 3 d m量( ) 层数厚度层数厚度 葡1 1 。 1 81 2 51 16 643 622 21 9 52 9 5 1 62 2 o 2 9 o1 8 03 3 0 葡1 1 21 21 1 478 937 836 96 5 17 3 15 42 5 o 6 8 4，4 2 97 7 5 葡1 2 。 64 410 611 o1 o 64 57 5 0o 41 6 7 2 2 71 0 0 01 0 0 0 葡1 2 。 71 1 _ 74 8 849 437 64 9 15 5 84 15 7 1 8 0 3 7 5 08 6 4 葡1 2 2 67 645 711 41o 87 3l ，2 80 61 6 71 8 4 2 5 o1 4 0 葡1 3 。 87 1 54 113 912 36 41 - 5 6o 51 2 5 5 4 9 2 0 05 6 1 葡1 3 21 36 8 61 l5 9 91 l6 71 05 9 49 5 1 1 5 8 87 8 5 8 4 6 9 7 7 9 0 99 9 2 葡1 3 。 52 1 141 8 121 0 428 65 9 2 3 2 74 9 4 0 0 4 9 3 5 0 o4 7 5 葡1 3 。1 81 1 994 943 831 62 4 3 4 9 62 o2 2 2 3 1 9 3 3 33 2 7 葡1 4 2 76 063 723 021 91 3 13 5 41 12 8 6 5 0 o 3 3 3 5 1 4 1 6 2 1 1 1 合计 1 0 06 21 2 1 33 32 89 1 91 2 0 09 8 99 9 13 3 o 6 8 6 4 5 2 7 5 8 33 表1 - 48 口调剖井注入状况统计表 全井注黼 聚合 聚合 投注水驱累积注 累积螺物 物牯 井号 砂岩有效油压配注实；主 水1 0 4 m 3 合物离瘦浓备注 时间 度 皿毡 # dm y d 1 0 4 m 3 度 r t p a s m g l 杏1 3 1 卜3 1 9 8 1 2 1 81 8 41 0 61 3 1 21 7 01 6 52 5 2 7 5 38 8 5 0 21 3 8 03 3 69 8 年1 1 月补孔 杏1 3 1 卜3 2 9 8 1 2 2 31 8 01 4 61 3 7 01 3 01 3 1 1 7 5 0 69 9 8 4 81 4 1 73 6 1油改水 杏1 3 1 卜3 3 8 8 1 2 1 02 3 g1 5 31 4 0 29 09 7 5 3 1 1 5 l7 2 2 1 31 3 2 03 1 29 8 年1 1 月补孔 杏1 3 1 卜3 4 9 8 1 2 2 59 36 81 3 0 61 0 01 0 5 2 7 6 0 91 0 3 1 3 71 4 2 93 2 3油改水 杏1 3 - 丁卜3 l9 8 1 2 3 01 5 18 51 3 0 81 6 01 5 5 2 0 1 6 29 5 6 6 41 3 1 53 2 7 油改水 杏1 3 - 丁卜3 28 8 1 1 2 72 6 82 1 21 1 9 71 8 01 8 24 2 0 0 2 91 1 7 9 0 51 7 5 45 7 79 8 年1 1 月补孔 杏1 3 - 丁卜3 39 8 1 2 3 02 7 72 0 11 3 5 12 2 0 2 4 44 5 8 3 11 6 2 1 1 81 3 3 03 0 7油改水 杏1 3 一t 卜3 48 8 1 2 1 0 2 2 11 8 71 3 7 92 1 0 2 1 8 3 3 3 5 7 41 5 2 9 5 31 3 6 23 2 o9 8 年1 1 月补孔 合计 2 0 21 4 51 3 2 81 2 6 01 2 9 71 6 4 8 6 1 58 9 2 3 4 7 第1 章c d g 技术应用概述 表l 一5 试验区c i g 注入情况统计表( 7 口井) 全井蔼1 3 及以上葡1 3 _ 一3 h葡l k 及以下 测试 射开射开吸藏啦藏 j 殁液射开射开 吸液吸液吸液相对 射开射开 吸液吸藏吸液相对射开射开吸藏吸藏吸液相对 阶段 层数 有效层数厚度量层教有效层数 厚度量吸液量层数有效层数 厚度量吸渣量层数有效层数犀度量碾液量 ( 个)( _ )( 个)( _ )( ”( 个)( n o( 个)抽)( 耐d )僵)( 个)( m )1 个)( m )( 吣( m 3 c 1 )( 个) ( i ) ( 个)( m )( m v d )( ) 注聚8 91 6 1 22 81 1 j 68 0 3 5 5 6 5 741 62 547 499 3 2 1 38 5498 1 56 9 838 6 9 12 01 8 43473 0337 7 注c o g8 91 6 l24 21 2 & 55 9 67 5 65 7 42 83 4 72 4 1 9 4 0 5 4 1 38 5 41 08 383 4 2 85 74 5 2 0l & 44 4 01 2 020 1 差值 1 4l o92 0 6 81 2931 6 73 1 2 2l233 5 552 94 6一n7一j 83一l7 6 从采出井看，2 0 0 2 年5 月开展c d g 试验时，整个聚驱过程处于含水回升阶段“”， 但注c d g 后，含水回升速度明显减缓。只受c d g 影响井有6 口井，注c d g 前月含水 上升0 8 3 7 个百分点，注c d g 后含水上升速度减缓，到2 0 0 3 年9 月份月含水上升 仅为0 1 2 个百分点，比对比井区( 1 l 口井) 月含水少回升0 1 0 8 个百分点。 表i - 6c o g 井区与对比井区含水回升速度对比表 t a b l e1 - 6m e c o n t r a s t c h a r t o f w a t e r - b e a r i n g b a c k s t e p p i n g v e l o c i 母b e t w e e n c d g w d | sa n d c o n t e s t w e l l s 平均月含水上升速度( ) 项目 含水低值期( 2 0 0 1 年2 月一7 月) 2 0 0 2 年5 月舶0 3 年9 月 注c d g 时( 2 0 0 2 年5 月) 比较 f i d g 全区井( 1 5 口) 0 5 4 60 2 1 9 只受c o g 影响井( 6 口) 0 8 3 70 1 2 0 对比区块( i i 口) 0 3 9 10 2 2 8 大庆石油学院工程硕士专业学位论文 一 1 6 0 0 _ ：i 1 0 0 嚣6 0 0 皿 l ( ，o 喜。7 0 。0 墙l0 0 1 6 0 0 o1 1 0 0 翟6 0 0 1 0 0 妻7 0o 皿2 0o 8 0 0 里溜 目2 0 0 姑00 0 一 乙八、= l ：一。 卜、_ 墨总 p k 、品矗。譬s 图1 - 1 只受c d g 影响的6 口采出井开采曲线 p i c t u r ei - it h ep r o d u c t i o np r o f i l eo f t h e6p r o d u c t i o nw e l l sa f f e c t e do n l yb yc d g l，。，-，-，-j：1、-lj沁： 旷、吣。_ 9 广u 吣铽一o 一 o o v ” 图卜2c d g 对比区1 1 口采出井开采曲线 p i c t u r e1 - 2t h ep r o d u c t i o np r o f i l eo f t h e11p r o d u c t i o nw e l l si nc d gc o n t r a c tf i e l d c d g 井区1 5 口井比注聚累积多产油4 5 9 2 t ，阶段采出程度提高0 4 个百分点。 9 0 o o o o o o o 7 2 7 2 3 震k 皿 一言)螂爱联武 如 蛐 一) * 如 一葛善囊目 第2 章c d g 表征方法及室内实验条件 第2 章c d g 表征方法及室内实验条件 近十几年来，国内外学者在c d g 技术的研究及应用方面做了大量的工作，在矿 场试验方面也取得了相当的成功，对c d g 技术的认识也日趋成熟，但在c d g 的基础 研究方面并没有取得很多创新型突破。本文在结合试验区状况的基础上，针对采用 c d g 调驱的各种影响因素开展室内实验研究，从其粘度、转变压力、流交性、驱油 效果及微观结构出发，筛选c d g 体系配方，并对其调驱过程中的段塞组合进行优化 设计，为矿场试验方案设计、数值模拟及c d g 技术的进一步深入研究提供可靠的试 验和理论依据。 2 1c d g 的评价方法 当聚合物和交联剂形成c d g 以后，不管是其成胶性能还是在多孔介质中的渗流 特性，利用常规凝胶性质的评价方法( 如落球，测量倾倒长度，过滤因子，观察凝 胶失水等) 很难应用于c d g 的评价，而目前常用的c d g 评价方法大体有以下几种“： 2 1 1 粘度法 h p a m 溶液经交联反应后，最明显的特征是体系的粘度大幅度提高，粘度法就是 以最简捷最明了的方式反映交联前后溶液性能的变化，但通常情况下其波动范围较 大，对于发生交联反应