中国石油勘探院-高含水油田弱凝胶调驱剂研究(刘平德)20081122

1、高含水油田弱凝胶深部调驱剂研究高含水油田弱凝胶深部调驱剂研究 汇报人：刘平德汇报人：刘平德中国石油勘探开发研究院中国石油勘探开发研究院2008年年11月月23日日高含水油田弱凝胶深部调驱剂研究高含水油田弱凝胶深部调驱剂研究汇报内容汇报内容p 一、前言一、前言 二、弱凝胶调驱剂的研制二、弱凝胶调驱剂的研制 三、弱凝胶调驱剂性能评价三、弱凝胶调驱剂性能评价 四、弱凝胶调驱机理初探四、弱凝胶调驱机理初探 五、结论五、结论 弱凝胶是由低浓度的聚合物弱凝胶是由低浓度的聚合物/交联剂形成的交联剂形成的以分子间交联为主、分子内交联为辅，具有非三以分子间交联为主、分子内交联为辅，具有非三维网络结构的弱交联体系

2、。此弱交联体系在后续维网络结构的弱交联体系。此弱交联体系在后续注入水的驱动下会缓慢地整体向前移动，从而具注入水的驱动下会缓慢地整体向前移动，从而具有有深部调剖和驱油深部调剖和驱油的的双重作用双重作用。 弱凝胶在地层条件及一定的压力作用下可以弱凝胶在地层条件及一定的压力作用下可以流动流动，此调驱体系成胶时间可控，此调驱体系成胶时间可控，聚合物浓度低、聚合物浓度低、成本低成本低，能满足油藏，能满足油藏大剂量深部调剖大剂量深部调剖的需要，因的需要，因而可望解决油田注水开发过程中的高含水和低效而可望解决油田注水开发过程中的高含水和低效益循环注水的生产技术难题。益循环注水的生产技术难题。一、前言一、前言

3、 弱凝胶调驱技术作为油田二次开发稳油控弱凝胶调驱技术作为油田二次开发稳油控水的技术之一，将为油田的长期持续稳产作出水的技术之一，将为油田的长期持续稳产作出巨大贡献。巨大贡献。目前国内外对弱凝胶调驱技术的研目前国内外对弱凝胶调驱技术的研究正在不断深入和完善，进行了大量的室内研究正在不断深入和完善，进行了大量的室内研究和矿场试验，取得了十分显著的增产效果和究和矿场试验，取得了十分显著的增产效果和经济效益。经济效益。一、前言一、前言汇报内容汇报内容 一、前言一、前言p 二、弱凝胶调驱剂的研制二、弱凝胶调驱剂的研制 三、弱凝胶调驱剂性能评价三、弱凝胶调驱剂性能评价 四、弱凝胶调驱机理初探四、弱凝胶调驱

4、机理初探 五、结论五、结论 弱凝胶调驱剂的研究以筛选合适分子量与水解度的抗弱凝胶调驱剂的研究以筛选合适分子量与水解度的抗盐聚合物为基础，重点研制了具有较好延缓交联效果的有盐聚合物为基础，重点研制了具有较好延缓交联效果的有机复合交联剂，克服了目前普遍使用的交联剂成胶时间快，机复合交联剂，克服了目前普遍使用的交联剂成胶时间快，在大剂量深部调驱的情况下，凝胶体系不能注入指定部位在大剂量深部调驱的情况下，凝胶体系不能注入指定部位就发生交联的弱点，并依此为基础进行了高含水油田弱凝就发生交联的弱点，并依此为基础进行了高含水油田弱凝胶深部调驱剂的研究。胶深部调驱剂的研究。抗盐聚合物抗盐聚合物（KYPAM）的

5、浓度对成胶性能影响）的浓度对成胶性能影响 实验中所用水大庆模拟矿化水，实验温度为实验中所用水大庆模拟矿化水，实验温度为45，使，使用抗盐聚合物，考察了聚合物的浓度对成胶性能的影响。用抗盐聚合物，考察了聚合物的浓度对成胶性能的影响。实验结果如下图。实验结果如下图。二、弱凝胶调驱剂的研制二、弱凝胶调驱剂的研制弱凝胶调驱剂的研制弱凝胶调驱剂的研制聚合物浓度对弱凝胶性能的影响聚合物浓度对弱凝胶性能的影响聚合物浓度聚合物浓度/mg.L-1成胶时间成胶时间/d凝胶粘度凝胶粘度/mPa.s0.15512600.203.028000.252.053000.301.585000.351.2135000.400.

6、625600注：交联剂的浓度为注：交联剂的浓度为0.02%，剪切速率为，剪切速率为7.34 s-1。 随着聚合物浓度的提高，成胶时间明显缩短，而凝胶粘度增大较随着聚合物浓度的提高，成胶时间明显缩短，而凝胶粘度增大较快，鉴于弱凝胶要进入深部地层，凝胶应具有良好的延缓交联效果及快，鉴于弱凝胶要进入深部地层，凝胶应具有良好的延缓交联效果及凝胶强度不能太高，否则凝胶很难向油层深部推进，起不到调驱的双凝胶强度不能太高，否则凝胶很难向油层深部推进，起不到调驱的双重功能，聚合物的浓度在重功能，聚合物的浓度在0.20.3%为宜。为宜。u 有机复合交联剂浓度对成胶性能的影响有机复合交联剂浓度对成胶性能的影响 弱

7、凝胶调驱剂的研制弱凝胶调驱剂的研制 交联剂的浓度控制调驱剂成胶时间的快慢，而成胶时交联剂的浓度控制调驱剂成胶时间的快慢，而成胶时间是控制其在油藏中调剖深度的关键指标，为了使调剖剂间是控制其在油藏中调剖深度的关键指标，为了使调剖剂到达油藏深部区域，需要一种较长的成胶时间的低粘度体到达油藏深部区域，需要一种较长的成胶时间的低粘度体系。因此，本研究中使用改进后的有机延缓交联体系不仅系。因此，本研究中使用改进后的有机延缓交联体系不仅延长了调堵剂的成胶时间，且堵剂毒性降低，改善了对环延长了调堵剂的成胶时间，且堵剂毒性降低，改善了对环境的影响。境的影响。 弱凝胶调驱剂的研制弱凝胶调驱剂的研制 随着交联剂浓

8、度的增加，凝胶粘度增大，在交联剂浓度相同的条件下，随着交联剂浓度的增加，凝胶粘度增大，在交联剂浓度相同的条件下，聚合物浓度越高，凝胶粘度会越大，合适的交联剂用量在很大程度上还取决聚合物浓度越高，凝胶粘度会越大，合适的交联剂用量在很大程度上还取决于聚合物用量；考虑到现场试验对调驱剂强度和交联时间的不同要求，选择于聚合物用量；考虑到现场试验对调驱剂强度和交联时间的不同要求，选择交联剂浓度为交联剂浓度为0.02%0.04%，交联时间可控制在，交联时间可控制在15天，并可根据现场施工天，并可根据现场施工过程中的实际需要调整交联剂与聚合物量的大小，这样既满足弱凝胶具有一过程中的实际需要调整交联剂与聚合物

9、量的大小，这样既满足弱凝胶具有一定的强度，又具有合适的成胶时间，便于大剂量深部调驱的要求。定的强度，又具有合适的成胶时间，便于大剂量深部调驱的要求。交联剂浓度与凝胶粘度的关系交联剂浓度与凝胶粘度的关系 汇报内容汇报内容 一、前言一、前言 二、弱凝胶调驱剂的研制二、弱凝胶调驱剂的研制p 三、弱凝胶调驱剂性能评价三、弱凝胶调驱剂性能评价 四、四、 弱凝胶调驱机理初探弱凝胶调驱机理初探 五、结论五、结论 温度变化对凝胶性能的影响温度变化对凝胶性能的影响 考察了研制的弱凝胶对不同地层温度的适应性，针对考察了研制的弱凝胶对不同地层温度的适应性，针对上述研制的凝胶进行了研究，实验结果下图上述研制的凝胶进行

10、了研究，实验结果下图。固定聚合物。固定聚合物的浓度的浓度0.20%，交联剂浓度为，交联剂浓度为0.02%，并进一步考察了弱凝，并进一步考察了弱凝胶在胶在3575下的成胶情况，定时取样观察，取出后测定其下的成胶情况，定时取样观察，取出后测定其粘度。粘度。三、弱凝胶调驱剂的性能评价三、弱凝胶调驱剂的性能评价温度变化与凝胶性能的关系温度变化与凝胶性能的关系 实验结果表明：该调驱剂在上述温度范围内均能形成实验结果表明：该调驱剂在上述温度范围内均能形成稳定的凝胶，这说明调驱剂具有较宽的温度适应范围，可稳定的凝胶，这说明调驱剂具有较宽的温度适应范围，可在不同的温度条件下形成满足要求的弱凝胶。在不同的温度条

11、件下形成满足要求的弱凝胶。 弱凝胶调驱剂的性能评价弱凝胶调驱剂的性能评价 弱凝胶调驱剂的抗剪切性能弱凝胶调驱剂的抗剪切性能 实验中聚合物与交联剂配制的溶液高速剪切实验中聚合物与交联剂配制的溶液高速剪切5min后，后，将未剪切与经高速剪切后的交联聚合物溶液置于带有塞子将未剪切与经高速剪切后的交联聚合物溶液置于带有塞子的广口瓶中，在的广口瓶中，在45下考察成胶情况，实验结果见表。下考察成胶情况，实验结果见表。弱凝胶调驱剂的性能评价弱凝胶调驱剂的性能评价凝胶粘度凝胶粘度/mPa.s成胶时间成胶时间/h未剪切未剪切剪切后剪切后未剪切未剪切剪切后剪切后8350810043.547.0 经高速剪切后的调驱

12、剂形成的弱凝胶虽然粘度有所经高速剪切后的调驱剂形成的弱凝胶虽然粘度有所下降，但下降幅度不大，仍能形成稳定的凝胶，说明该下降，但下降幅度不大，仍能形成稳定的凝胶，说明该弱凝胶体系具有良好的抗剪切性能，这与抗盐聚合物中弱凝胶体系具有良好的抗剪切性能，这与抗盐聚合物中加入了链刚性的功能单体有关，提高了聚合物的抗盐与加入了链刚性的功能单体有关，提高了聚合物的抗盐与抗剪切性能，可满足现场施工的要求。抗剪切性能，可满足现场施工的要求。剪切对调驱剂性能的影响剪切对调驱剂性能的影响 弱凝胶调驱剂的性能评价弱凝胶调驱剂的性能评价 注入性能注入性能 低粘度的调驱剂一般容易泵送，且易进入地层，并可低粘度的调驱剂一般

13、容易泵送，且易进入地层，并可优先进入高渗透层带，减少对低渗透层的伤害，因此，调优先进入高渗透层带，减少对低渗透层的伤害，因此，调剖剂溶液在注入过程中应保持较低的粘度。评价一种调剖剖剂溶液在注入过程中应保持较低的粘度。评价一种调剖剂的注入性，主要是检测该调剖剂在地面温度下的稳定性，剂的注入性，主要是检测该调剖剂在地面温度下的稳定性，即地面配制液粘度稳定，保证在低泵压下注入地层，研制即地面配制液粘度稳定，保证在低泵压下注入地层，研制的调驱剂在地面温度下的粘度变化如下表的调驱剂在地面温度下的粘度变化如下表。弱凝胶调驱剂的性能评价弱凝胶调驱剂的性能评价调驱剂在调驱剂在25条件下粘度随时间的变化关系条件

14、下粘度随时间的变化关系时间时间/h调剖剂的粘度调剖剂的粘度/mPa.s6501251.01852.524533654.2 从表中可以发现，调剖剂溶液在地面温度下粘度基本稳定，交从表中可以发现，调剖剂溶液在地面温度下粘度基本稳定，交联聚合物溶液的粘度并不随着放置时间的延长而显著增大，便于现联聚合物溶液的粘度并不随着放置时间的延长而显著增大，便于现场配制与大剂量注入。场配制与大剂量注入。 （聚合物浓度（聚合物浓度0.25%，交联剂，交联剂0.2%）弱凝胶调驱剂的性能评价弱凝胶调驱剂的性能评价 弱凝胶调驱剂的耐盐性能弱凝胶调驱剂的耐盐性能 当调驱剂溶液注入到地层后，会接触到地层水，其中当调驱剂溶液注

15、入到地层后，会接触到地层水，其中含有一定量的无机盐，而且在形成凝胶后，在后续注入水含有一定量的无机盐，而且在形成凝胶后，在后续注入水的过程中会长期浸泡在盐水中，因此，调驱剂应具有一定的过程中会长期浸泡在盐水中，因此，调驱剂应具有一定的耐盐性能，这可保证形成的凝胶具有足够大的强度来抵的耐盐性能，这可保证形成的凝胶具有足够大的强度来抵御后续注入水的长期侵蚀，从而保证调驱剂段塞具有长期御后续注入水的长期侵蚀，从而保证调驱剂段塞具有长期有效的封堵效果。有效的封堵效果。 实验中用配制好的实验中用配制好的50ml调驱剂溶液置于广口瓶中，待调驱剂溶液置于广口瓶中，待其成胶后，将凝胶放入到大庆模拟盐水中，定期

16、取样测定其成胶后，将凝胶放入到大庆模拟盐水中，定期取样测定凝胶粘度的变化，实验结果如表。凝胶粘度的变化，实验结果如表。弱凝胶调驱剂的性能评价弱凝胶调驱剂的性能评价大庆模拟矿化水中调驱剂的凝胶粘度与时间的变化关系大庆模拟矿化水中调驱剂的凝胶粘度与时间的变化关系老化时间老化时间/ d凝胶粘度凝胶粘度/ mPa.s082001582503082706082009081701808050 从实验结果来看，在从实验结果来看，在6个月的时间内，将凝胶浸泡在大庆模拟矿化个月的时间内，将凝胶浸泡在大庆模拟矿化水中，凝胶的粘度随着时间的延长变化很小，这与聚合物中加入的抗水中，凝胶的粘度随着时间的延长变化很小，这

17、与聚合物中加入的抗盐功能单体密切相关，足以说明合成的调驱剂具有很好的耐盐性能。盐功能单体密切相关，足以说明合成的调驱剂具有很好的耐盐性能。 汇报内容汇报内容 一、前言一、前言 二、弱凝胶调驱剂的研制二、弱凝胶调驱剂的研制 三、弱凝胶调驱剂性能评价三、弱凝胶调驱剂性能评价p 四、弱凝胶调驱机理初探四、弱凝胶调驱机理初探 五、结论五、结论 弱凝胶调驱机理初探弱凝胶调驱机理初探 弱凝胶进入高渗透通道，由于井底周围压差大，形成弱凝胶进入高渗透通道，由于井底周围压差大，形成的部分凝胶颗粒易变形，进入地层深部堵塞孔道，使后续的部分凝胶颗粒易变形，进入地层深部堵塞孔道，使后续注入水发生转向，对低渗层中未波及

18、或者波及程度较低的注入水发生转向，对低渗层中未波及或者波及程度较低的区域产生驱替作用，达到提高波及系数的目的，从而提高区域产生驱替作用，达到提高波及系数的目的，从而提高原油采收率。原油采收率。 弱凝胶成胶后，凝胶强度较弱，大孔隙中的弱凝胶在弱凝胶成胶后，凝胶强度较弱，大孔隙中的弱凝胶在地层中能够移动，弱凝胶体在水的冲刷及地层的剪切作用地层中能够移动，弱凝胶体在水的冲刷及地层的剪切作用下，可能变形或破碎产生新的凝胶团，随着注入水的驱替下，可能变形或破碎产生新的凝胶团，随着注入水的驱替会重新分布、聚集，改变了多孔介质中的应力分布，在后会重新分布、聚集，改变了多孔介质中的应力分布，在后续注入水的粘滞力作用下，对剩余油产生驱替作用。续注入水的粘滞力作用下，对剩余油产生驱替作用。四、弱凝胶调驱机理的初探四、弱凝胶调驱机理的初探 在宏观上，弱凝胶碎块运移到地层深部形成的凝胶体，在宏观上，弱凝胶碎块运移到地层深部形成的凝胶体，对高渗透层产生封堵，导致液流改向；在微观上，剪切对高渗透层产生封堵，导致液流改向；在微观上，剪切破碎后的凝胶团在孔喉处的聚集，改变了作用在残余油破碎后的凝胶团在孔喉处的聚集，改变了作用在残余油上的微观粘滞力的分布，破坏了油滴的受力平衡，达到上的微观粘滞力的分布，破坏了油滴的受力平衡，达到驱替作用，从而提高扫油效率。驱替作用，从而提高扫油效率。四、弱凝胶调驱机