调驱技术浅谈

1、调驱技术浅谈调驱技术浅谈 李李 宜宜 坤坤 目目 录录调驱的概念调驱的概念调驱的油藏工程研究调驱的油藏工程研究调驱剂调驱剂放置技术放置技术调驱技术发展前景调驱技术发展前景 油层的非均质性油层的非均质性 多孔介质中的相界面张力多孔介质中的相界面张力 油水粘度的差异油水粘度的差异 上述三个因素造成水驱剩余油，非均上述三个因素造成水驱剩余油，非均质性和粘度的差异主要造成宏观剩余油，质性和粘度的差异主要造成宏观剩余油，而界面张力则形成微观剩余油。而界面张力则形成微观剩余油。 影响注水油田采收率的主要因素影响注水油田采收率的主要因素 为了提高注水开发油田采收率，即降为了提高注水开发油田采收率，即降低油藏

2、剩余油储量，在化学采油技术上，低油藏剩余油储量，在化学采油技术上，应用调剖技术以改善油层的非均质性，应应用调剖技术以改善油层的非均质性，应用表面活性剂以降低界面张力，应用聚合用表面活性剂以降低界面张力，应用聚合物溶液或交联的聚合物溶液以缩小粘度的物溶液或交联的聚合物溶液以缩小粘度的差异。差异。 一般地讲，一个油田按驱动方式分为三个一般地讲，一个油田按驱动方式分为三个开发阶段，即天然能量驱阶段，水驱阶段，化开发阶段，即天然能量驱阶段，水驱阶段，化学驱阶段。学驱阶段。 今后近今后近10年内主力油藏的开发只能仍以注年内主力油藏的开发只能仍以注水驱动为主。积极开展改进的二次采油技术水驱动为主。积极开展

3、改进的二次采油技术（IOR），），同时有限度地进行化学驱的先导试同时有限度地进行化学驱的先导试验是目前和今后几年提高采收率的重要工作。验是目前和今后几年提高采收率的重要工作。 与油藏的地质特征和开发状况与油藏的地质特征和开发状况相适应，化学法提高采收率的主要相适应，化学法提高采收率的主要技术是调剖和调驱。技术是调剖和调驱。 调调 驱驱 的的 概概 念念 调剖和驱油的结合叫调驱。调驱具调剖和驱油的结合叫调驱。调驱具有提高波及系数和驱油效率的双重作用。有提高波及系数和驱油效率的双重作用。分为单液法调驱和双液法调驱。分为单液法调驱和双液法调驱。 调驱的概念调驱的概念不仅调整了吸水剖面而且改善了油层深

4、部的不仅调整了吸水剖面而且改善了油层深部的非均质性，非均质性，改善了流动比或提高了驱油效率。改善了流动比或提高了驱油效率。调驱又是化学驱的调驱又是化学驱的“先导试验先导试验” 调驱用的交联聚合物或表面活性剂或碱调驱用的交联聚合物或表面活性剂或碱是化学驱用的驱油剂，由这些化学剂在调驱是化学驱用的驱油剂，由这些化学剂在调驱中的效果可以预见它们在同一油藏中化学驱中的效果可以预见它们在同一油藏中化学驱的效果。的效果。 调驱是调剖的发展调驱是调剖的发展调驱的概念调驱的概念调驱的油藏工程研究调驱的油藏工程研究 精细的油藏工程研究精细的油藏工程研究 先进的采油工艺技术先进的采油工艺技术 优选的工艺技术方法优

5、选的工艺技术方法 合理的作业施工程序合理的作业施工程序 采油工艺技术的成功决定于四个因素采油工艺技术的成功决定于四个因素调驱油藏工程研究调驱油藏工程研究 调驱是一项集成技术，涉及地面配制调驱是一项集成技术，涉及地面配制和注入技术、井筒管柱工具设计技术和调和注入技术、井筒管柱工具设计技术和调驱剂在油层中的分布控制技术驱剂在油层中的分布控制技术放置技术放置技术等。等。 其中，调驱剂分布控制的依据是油藏其中，调驱剂分布控制的依据是油藏工程研究，包括两个内容：精细油藏描述工程研究，包括两个内容：精细油藏描述和精细数值模拟。和精细数值模拟。 调驱油藏工程研究调驱油藏工程研究v 油藏构造油藏构造 v 油层

6、结构油层结构 v 油层物性油层物性 v 开发历史开发历史 v 油藏剩余油油藏剩余油 与调驱有关的研究主要是：与调驱有关的研究主要是：调驱油藏工程研究调驱油藏工程研究 高含水期油田开发与调整的研究内容高含水期油田开发与调整的研究内容可以概况为一句话，即可以概况为一句话，即“认识剩余油，开认识剩余油，开采剩余油采剩余油”（俞启泰）。（俞启泰）。 调驱油藏工程研究调驱油藏工程研究 剩余油研究的四个体积规模：微规模（孔剩余油研究的四个体积规模：微规模（孔隙级）、小规模（岩心级）、大规模（油层级）隙级）、小规模（岩心级）、大规模（油层级）和宏规模（油藏级）。和宏规模（油藏级）。 剩余油分布规模图剩余油分

7、布规模图 调驱油藏工程研究调驱油藏工程研究 油藏精细地质描述油藏精细地质描述 开发地震技术开发地震技术 水淹层测井技术水淹层测井技术 精细油藏数值模拟技术精细油藏数值模拟技术 石油勘探开发综合软件集成平台技术石油勘探开发综合软件集成平台技术 剩余油分布研究方法：剩余油分布研究方法：调驱油藏工程研究调驱油藏工程研究 中子寿命测井中子寿命测井 C/O测井测井 PND测井（脉冲中子衰减能谱测井）测井（脉冲中子衰减能谱测井）Cl能谱测井等能谱测井等剩余油饱和度研究的测井方法：剩余油饱和度研究的测井方法：调驱油藏工程研究调驱油藏工程研究调调 驱驱 剂剂 用于调驱的聚合物主要是用于调驱的聚合物主要是HPA

8、M，其他有抗其他有抗剪切的疏水缔合聚合物剪切的疏水缔合聚合物 HASP，耐盐的生物聚合耐盐的生物聚合物黄原胶物黄原胶XC，耐高温的硬葡聚糖耐高温的硬葡聚糖 SG，耐温抗盐耐温抗盐的的AMPS及其聚合物。及其聚合物。 单液法调驱剂单液法调驱剂 弱交联聚合物溶液（弱交联聚合物溶液（WLPS） 聚合物聚合物 调驱剂调驱剂 调驱剂调驱剂 调驱剂调驱剂 疏水缔合水溶性聚合物是在水溶性聚合疏水缔合水溶性聚合物是在水溶性聚合物链节上引入少量疏水基团而形成的一类聚物链节上引入少量疏水基团而形成的一类聚合物。合物。 AM -AMPS-DMDA的合成方法如下：的合成方法如下： 单体总浓度单体总浓度10%20% 引

9、发剂浓度引发剂浓度0.03%0.05% pH值为值为7 反应温度反应温度5060 反应反应46小时小时 转化率转化率96% 调驱剂调驱剂AM -AMPS-DMDA分子结构分子结构CH2COCH2CH2CHCHCOm n NH2NHCCH3CH3NHCH3(CH2)2CH2Cp COONCH3CH3C12H23BrSO3Na调驱剂调驱剂黄原胶黄原胶 调驱剂调驱剂硬葡聚糖硬葡聚糖SG 调驱剂调驱剂AMPSCH2CCH3CH3SO3NaCH2CHn CONH调驱剂调驱剂交联剂交联剂 主要是酚醛树脂类、过渡金属离子类主要是酚醛树脂类、过渡金属离子类和羧酸盐类等。和羧酸盐类等。 酚醛树脂类主要是苯酚，甲

10、醛，对酚醛树脂类主要是苯酚，甲醛，对/间间苯二酚，乙醛，缩二醛等。苯二酚，乙醛，缩二醛等。 过渡金属离子类主要是过渡金属离子类主要是Cr、Zr、Ti等金等金属的离子。属的离子。 羧酸盐类主要是柠檬酸铝羧酸盐类主要是柠檬酸铝 、乙酸铬、丙、乙酸铬、丙酸铬或柠檬酸铬。酸铬或柠檬酸铬。调驱剂调驱剂铬的双核离子铬的双核离子 调驱剂调驱剂助剂助剂 主要是除氧剂，如硫脲、亚硫酸钠、主要是除氧剂，如硫脲、亚硫酸钠、异抗坏血酸等异抗坏血酸等 。弱交联聚合物溶液的分类弱交联聚合物溶液的分类 根据交联程度分为胶态分散体冻胶根据交联程度分为胶态分散体冻胶（CDG）和弱冻胶（和弱冻胶（WBG）两类。两类。 调驱剂调驱

11、剂CDG 1985年年1994年年 美国美国 Tiorco公司在公司在Rocky Mountain Region和和North Rainbow Ranch Unit等油田应用等油田应用CDG调剖以解决深调剖以解决深部窜流问题，取得成功。部窜流问题，取得成功。 WBG 聚合物质量浓度在聚合物质量浓度在10002000mg/L，形成的体系具有整体性，但能流动。形成的体系具有整体性，但能流动。 调驱剂调驱剂 调剖作用是通过降低高渗透层的渗透调剖作用是通过降低高渗透层的渗透率实现率实现2211212121)/()/(rorwwororwwoKKKKKKqq 驱油作用是通过控制流度实现驱油作用是通过控制

12、流度实现orowrworoowooKKKf/调驱剂调驱剂 聚合物溶液聚合物溶液 HPAM，HASP，XC，SG，AMPS 在低温低在低温低矿化度相对均质油藏调驱时，可以不进行交联，直矿化度相对均质油藏调驱时，可以不进行交联，直接用它们的溶液。聚合物溶液调驱与聚合物驱的区接用它们的溶液。聚合物溶液调驱与聚合物驱的区别在于：注入方式上，调驱是注入一段塞聚合物溶别在于：注入方式上，调驱是注入一段塞聚合物溶液然后注水，聚合物驱则是连续注入聚合物溶液；液然后注水，聚合物驱则是连续注入聚合物溶液；注入量，调驱剂量一般小于注入量，调驱剂量一般小于3%V p，聚合物驱时溶聚合物驱时溶液量一般大于液量一般大于1

13、0% V p。 调驱剂调驱剂 CDP 硅酸盐与硅酸盐与Ca2+、Mg2+反应产生沉反应产生沉淀，这项技术的关键是控制沉淀生成淀，这项技术的关键是控制沉淀生成颗粒的速度和粒径。颗粒的速度和粒径。 Na2SS在水中水解，可给出碱在水中水解，可给出碱石油酸石油酸 + 碱碱 表面活性剂表面活性剂 +水水 调驱剂调驱剂微生物微生物 微生物增强水驱调驱的机理微生物增强水驱调驱的机理 产生气体产生气体 产生酸产生酸 产生表面活性剂产生表面活性剂 产生生物聚合物产生生物聚合物 降解烃降解烃调驱剂调驱剂微生物调驱的局限性微生物调驱的局限性 如果在微生物的耐温抗盐上和菌种与原如果在微生物的耐温抗盐上和菌种与原油组

14、分的对应关系上有较大的突破，微生物油组分的对应关系上有较大的突破，微生物调驱是有前途的提高水驱采收率的技术。调驱是有前途的提高水驱采收率的技术。 q 温度温度95，矿化度，矿化度12104mg/Lq 重金属离子重金属离子 q 具体油层必须进行实验室配伍试验具体油层必须进行实验室配伍试验 q 生物化学反应机理仍不甚清生物化学反应机理仍不甚清 调驱剂调驱剂双液法调驱剂双液法调驱剂 调剖剂调剖剂 v 强冻胶（强冻胶（SBG） 充分交联的各种聚合物冻胶，预交联颗粒，充分交联的各种聚合物冻胶，预交联颗粒， 地层延迟膨胀冻胶地层延迟膨胀冻胶v 气溶胶（气溶胶（GSG） 气体在冻胶中的分散体系气体在冻胶中的

15、分散体系 v 粘土颗粒粘土颗粒 调驱剂调驱剂 驱油剂驱油剂 驱油剂主要是表面活性剂，其次是碱。驱油驱油剂主要是表面活性剂，其次是碱。驱油用的表面活性剂主要有用的表面活性剂主要有 美国在矿场应用低张力表面活性剂溶液驱油美国在矿场应用低张力表面活性剂溶液驱油体系，体系， 之后又开展了微乳液驱油的研究和应用。之后又开展了微乳液驱油的研究和应用。阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂非离子表面活性剂非离子表面活性剂两性表面活性剂两性表面活性剂调驱剂调驱剂 在油田开发中应用最广的表面活性剂主要是磺在油田开发中应用最广的表面活性剂主要是磺酸盐，其它还有石油羧酸盐、孪连表面活性剂酸盐，其它还有石油羧酸盐、孪连表面

16、活性剂 等。等。 由于表面活性剂的结构决定它的性质，理论上由于表面活性剂的结构决定它的性质，理论上讲，可以根据油藏化学特征设计（合成）表面活性讲，可以根据油藏化学特征设计（合成）表面活性剂，使它在特定的油藏中能使油水界面张力达到超剂，使它在特定的油藏中能使油水界面张力达到超低，具有低吸附量和耐温抗盐性能。低，具有低吸附量和耐温抗盐性能。 调驱剂调驱剂 目前，能应用于高温、高盐油藏提高目前，能应用于高温、高盐油藏提高采收率的表面活性剂研究较多的是阴离子采收率的表面活性剂研究较多的是阴离子-非离子两性表面活性剂，如非离子两性表面活性剂，如APE，其分子其分子式为式为 ROCH2CH2Om CH2C

17、OOM调驱剂调驱剂放置技术放置技术 用一个函数用一个函数F（s）表达调剖剂表达调剖剂在地层中的状态在地层中的状态 ),()(tALpfsFs调剖剂放置技术调剖剂放置技术调剖空间的划分调剖空间的划分 本研究以注水井周围的地层到注水井本研究以注水井周围的地层到注水井井底的距离划分调剖空间井底的距离划分调剖空间 调剖剂放置技术调剖剂放置技术放置技术研究的内容放置技术研究的内容 研究放置技术的目的是使驱动流体能从研究放置技术的目的是使驱动流体能从高渗透低含油的地层转向低渗透高含油的地高渗透低含油的地层转向低渗透高含油的地层，驱替水驱剩余油，增加油田可采储量，层，驱替水驱剩余油，增加油田可采储量，提高采

18、收率。提高采收率。 调剖剂放置技术调剖剂放置技术 研究调剖剂在多孔介质中的渗流行为研究调剖剂在多孔介质中的渗流行为 研究油藏压力梯度分布情况研究油藏压力梯度分布情况 依压力梯度分布确定调剖剂种类及其组合方式依压力梯度分布确定调剖剂种类及其组合方式 依据空间大小设计调剖剂用量依据空间大小设计调剖剂用量 依据油层物性、调剖剂渗流规律和用量确定调依据油层物性、调剖剂渗流规律和用量确定调剖剂到达特定调剖空间的手段剖剂到达特定调剖空间的手段放置技术研究的主要内容放置技术研究的主要内容调剖剂放置技术调剖剂放置技术油藏压力梯度分布研究油藏压力梯度分布研究牛顿流体的渗流牛顿流体的渗流 设有用一反五点法井网开发

19、的油藏，井网的设有用一反五点法井网开发的油藏，井网的一个单元一个单元Mr1r2r0调剖剂放置技术调剖剂放置技术调剖剂放置技术调剖剂放置技术rrrrrpppppwowow00lnln22rpdd)(lnln2000rrrrrrppwow0501001502002503000.00.20.40.60.81.01.21.4(dp/dr) / (MPa.m -1)r / m 地层压力梯度分布与距离的关系地层压力梯度分布与距离的关系 调剖剂放置技术调剖剂放置技术1101000.00.20.40.60.81.01.21.4O(dp/ dr) / (MPa.m -1)r / m 地层压力梯度分布与距离对数的

20、关系地层压力梯度分布与距离对数的关系 调剖剂放置技术调剖剂放置技术非牛顿流体的渗流非牛顿流体的渗流 将多孔介质设想为半径相同的毛细将多孔介质设想为半径相同的毛细管束。多孔介质的孔道是弯曲的，取对管束。多孔介质的孔道是弯曲的，取对毛细管长度的校正系数为毛细管长度的校正系数为2，可得到压力，可得到压力梯度的表达式梯度的表达式 。调剖剂放置技术调剖剂放置技术调剖剂放置技术调剖剂放置技术nnnvnnKKlp)23()8(5dd1调剖剂放置位置对波及系数的影响调剖剂放置位置对波及系数的影响 调剖剂放置位置研究的数学模型调剖剂放置位置研究的数学模型 设在稳定渗流时，在地层中有两条对称的流设在稳定渗流时，在地层中有两条对称的流线线WBO和和WEO及一条直流线及一条直流线WO从注水井到采油从注水井到采油井，如图所示。井，如图所示。 椭圆流线数学模型椭圆流线数学模型 调剖剂放置技术调剖剂放置技术调剖剂放置位置研究的物理模型及实验调剖剂放置位置研究的物理模型及实验 在可视化驱油装置上进行了实验在可视化