聚驱后利用地层聚合物絮凝调驱研究与应用

Posted 2023-01-12 聚合物

篇首语：路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了聚驱后利用地层聚合物絮凝调驱研究与应用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

针对大庆喇嘛甸聚合物驱油藏，研究了注入絮凝剂利用地层残留聚合物的方法，实验温度45℃，用大庆油田采油污水配液。根据絮凝沉降量选择稳定化钠土YG866为絮凝剂，根据流变参数n，K和黏度，确定水分散体中YG866质量分数为3%～5%。通过混合沉降实验确定，浓度50～1000mg/L的聚合物HPAM水溶液均可被YG866絮凝，浓度200～600mg/L时絮凝效果较好。在填砂管中注入5%YG866水分散体，残余阻力系数为2.05，当填砂管中存有400mg/L的聚合物溶液时增至10.41。原子力显微镜观测表明，一个黏土片可与4～7个聚合物分子结合。2007年8月在喇嘛甸油田有6口注入井的4-P1920井区进行现场试验，平均单井注入5%YG866水分散体5160m3，折合YG866产品140t，对应13口油井均见效，单井日产液量增加8.7t，日产油量增加3.6t，含水由93.3%降至90.8%，产聚量由459mg/L降至370mg/L，至2008年3月仍处于有效期。图4表5参3
文章编号：1000-4092(2009)02-0176-04
聚合物驱是我国工业化程度最高的化学驱，提高采收率幅度可达到7%～15%。聚合物驱转水驱后，不合理的流度比造成产量递减10%～30%，而地层内残留75%～85%注入聚合物，主要以溶解、吸附和捕集三种方式存在，三者所占比例约为65∶20∶15。这些残留聚合物可被絮凝形成絮凝体，控制聚合物驱产生的大孔道，进一步提高聚合物驱后的水驱采收率，达到深部调驱的目的。本文报道聚合物驱后利用地层残留聚合物进行的絮凝调驱技术。
1 地层残留聚合物的絮凝剂
1.1 絮凝剂选择
絮凝剂可与地层的聚合物通过氢键产生桥接吸附，再通过聚合物分子链的蜷曲形成絮凝体。可用的絮凝剂包括钠土、钙土、粉煤灰、氢氧化钙等具有悬浮能力的固体颗粒。固体颗粒的悬浮能力可用沉降体积随时间的变化来评价，沉降体积越大，悬浮能力越好。配液用污水的矿化度为4003.3mg/L，含Na++K+11192.1mg/L、Ca2+54.3mg/L、HCO-32014.6mg/L、CO2-3113.7mg/L、Cl-628.7mg/L，pH值8.05。在45℃下，3%絮凝剂分散体沉降体积随时间的变化见表1。由表1可看出钠土为悬浮能力最好的固体颗粒，为理想的絮凝剂。

在钠土中加入稳定剂配成的稳定化钠土YG866，悬浮能力得到进一步提高(见表2)。

1.2 絮凝剂用量的优化
为了减少施工时注入工作液的体积，絮凝剂的含量应选大些，但以保证其可泵性为度。30℃，170s-1条件下，絮凝剂分散体的黏度在30～150mPa.s范围均可保证施工时有良好的可泵性，并有足够大的絮凝剂含量。表3为污水配制的不同质量分数YG866絮凝剂分散体的流变性能。从表3可看出，对于喇嘛甸油田的地层条件，絮凝剂YG866在分散体中的质量分数以3%～5%为宜。

1.3 絮凝剂对聚合物浓度的敏感性用污水将1200mg/L的聚合物母液分别稀释至不同浓度，将这些稀释液分别与3%YG866絮凝剂水分散体按体积比4∶1均匀混合，放入20毫升具塞刻度试管中，在45℃下混合体系的沉降体积随时间的变化见图1。从图1可以看出，絮凝剂对50～1000mg/L聚丙烯酰胺溶液都敏感。为了利用地层中的聚合物进行调剖，聚合物浓度应满足两个条件，即絮凝速度快和形成的絮凝体体积大(即沉降体积大)。满足上述两个条件的聚丙烯酰胺浓度在200～600mg/L范围。

1.4 絮凝剂对地层的封堵作用
用残余阻力系数法评价絮凝剂对地层的封堵作用：取1号填砂管，饱和水，注入0.30PV5%YG866水分散体，恢复水驱，待压力稳定后测FRR；取2号填砂管，饱和水，依次注入0.30PV400mg/L聚丙烯酰胺溶液和0.30PV5%YG866水分散体，45℃下恒温放置6h后恢复水驱，待压力稳定后测FRR，实验结果见表4。从表4可以看出，絮凝剂本身对地层有一定封堵作用，聚合物的存在使它的封堵作用大大强化。

聚丙烯酰胺浓度对YG866絮凝封堵作用的影响见表5。从表5看出，尽管YG866可在低聚合物浓度下使用，但聚合物浓度越高，絮凝封堵作用越大。

1.5 驱油实验
采用渗透率分别为8.00μm2、2.07μm2的双管模型进行驱油实验。实验步骤如下：饱和水，饱和油，水驱至产出液中含水98%，依次注入0.30PV1000mg/L聚合物溶液和0.05PV5%YG866水分散体，水驱至产出液中含水98%，停止实验。测定累积产油和累积产水，计算采收率和含水率，结果如图2所示。

从图2可以看出，水驱后注聚合物和絮凝剂提高采收率23%，而在相同条件下，1000mg/L聚合物溶液驱油的采收率增值一般为12%～16%。因此注絮凝剂后采收率增值应为7%～11%。絮凝剂与聚合物作用产生絮凝体，控制了聚合物驱产生的高渗透孔道，采收率大大提高。
2.絮凝剂絮凝机理
絮凝剂通过颗粒表面的羟基与聚合物分子链上的酰胺基—CONH2和羧基—COO-产生氢键而吸附于表面。100mg/LHPAM与1000mg/LYG866混合后，聚合物与絮凝剂YG866形成的絮凝体的原子力显微镜照片如图3所示。在絮凝条件较好的情况下，一个黏土片可与4～7个聚合物分子结合。用动力学方法研究一个黏土片上在絮凝最好的条件下桥接吸附的聚合物分子数，当黏土片的边长在2～10μm范围时，为产生最好的絮凝效果，每个黏土片所吸附的聚丙烯酰胺分子数应在0.42～11个范围内，与由原子力显微镜观察所得的结果一致。

3.现场试验
按照注聚压力低、对应油井产聚浓度高、注聚过程对应油井增产油量少、距注聚结束时间短、井网完善和井况良好等原则选择注絮凝剂试验井。2007年8月在喇嘛甸油田4-P1920井区进行聚合物驱后注絮凝剂水分散体矿场扩大试验。该井区包括5-P1905井、5-P2000井、5-P1925井、4-P1920井、5-P1920井、4-P1925井6口注入井，干线压力15MPa，注入压力10.9～12.8MPa。施工时，试验井注入3%絮凝分散体平均5160m3，絮凝剂平均用量为140t。施工后，试验井的吸水剖面有明显的改善(见图4)。

6口试验井对应的油井共有13口，全部见效。见效后油井平均日产液116.7，t产油7.2，t含水93.3%，产聚浓度459mg/L，与注聚合物再利用剂前相比，日增液8.7，t日增油3.6，t含水下降2.5%，产聚浓度下降89mg/L。截止2008年3月，13口油井仍然处于有效期，阶段累积增油2878，t投入产出比已达1∶3.33。
4.结论
(1)聚合物驱后地层残留着大量的聚合物，这些聚合物可用来控制大孔道，对地层进行深部调驱进一步提高聚合物驱后的水驱采收率。
(2)聚合物驱后地层残留聚合物再利用的絮凝剂为悬浮能力好、絮凝能力强，且有添加剂的稳定化钠土。
(3)絮凝剂对地下残留聚合物浓度要求在20～600mg/L范围。
(4)絮凝剂与残留聚合物作用产生的絮凝体可控制聚合物溶液控制不了的高渗透孔道进一步提高采收率。
(5)聚驱后利用地层残留聚合物絮凝调驱在大庆喇嘛甸油田应用取得了很好效果，阶段投入产出比达到1∶3.33。