彈性顆粒調驅劑、驅油體系以及驅油方法
2023-09-14 10:56:20 2
專利名稱：彈性顆粒調驅劑、驅油體系以及驅油方法
技術領域：
本發明涉及採油技術領域，具體涉及在三次釆油中提高原油採收率的化學驅油 體系以及對應的驅油方法。
技術背景-
地下原油的開釆主要是一次採油，原油從地下油藏被驅動到地表面而採出，由 於天然能量的消耗， 一次採油之後油藏中更多的原油是通過二次採油採出的，通過 注水提供原油從地下驅到地表所需的壓力。受油藏沉積環境和條件的影響，油層在 平面上和縱向上的滲透率分布不均一，例如大慶油田縱向滲透率變異係數多為0.65 左右。在注水開發過程中，注入水大部分進入高滲透區域，受長期注水衝刷，非均 質性更為嚴重，注入水無效循環嚴重。傳統的水驅只能開採出地下原油的40%左 右，大部原油滯留在地下有待於開採，必須用三次採油方法提高原油採收率，三次 採油可以用不同方法實施，如熱採法、火驅法、C02驅和化學驅，其中熱採法、火 驅法、C02驅等傳統的方法進一步改進的潛力不大。採用化學驅提高採收率的方法 已成為人們研究的目標，油田先後開展了聚合物驅油，三元化學驅，泡沫驅、聚驅 +深部調剖等驅油方式，收到了比較好的挖潛效果，但驅油效率仍不夠高。聚合物 驅採收率可以在水驅的基礎上提高10%左右，三元複合驅可以在水驅的基礎上提 高20%左右，泡沫複合驅在水驅的基礎上採收率提高30%左右。幾種方法均存在 不足，聚合物驅因不能大幅度降低原油/水間的界面張力而提高採收率幅度不夠高。 三元複合驅雖可以大幅度降低界面張力，但由於鹼的加入極大地削弱了聚合物的黏 彈性，尤其是聚合物彈性，此外，鹼引起結垢和原油乳化，影響油井正常生產，泡 沫驅易發生氣竄等。並且，幾種方法都存在大量的無效水循環現象。
發明內容
本發明的目的在於提供一種能適應多種類非均質的油層的驅油體系及驅油方 法，能有效提高原油採收率，降低無效水循環，提高經濟效益。 本發明在該驅油體系中，首先採用了一種功能聚合物。
功能聚合物具有如下結構-formula see original document page 5
其中X為 formula see original document page 5n為大於0小於20的整數。
功能聚合物是一系列接枝、嵌段的聚丙烯醯胺共聚物，這種功能聚合物既具有 聚合物的粘彈性可調節注入液體的黏度，同時還有表面活性劑的作用(被稱為高分 子表活劑)。在驅油工藝中，功能聚合物既可作為調剖劑，還可作為泡沫的發泡劑、 穩泡劑。
本發明在該驅油體系中，主要提供由該功能聚合物組合彈性顆粒形成的彈性顆 粒調驅劑，作為驅油中的的高滲層調剖劑。顆粒物質用作調剖劑是早就有的方法， 本發明採用可變形的(指可通過小於自身尺寸的孔隙，通過後恢復自身形狀)彈性 顆粒用於調剖，這樣，顆粒不是堵死大孔道，而是阻礙流體在大孔道內的流動，使 流體在層間/層內流到滲流阻力低的油層，擴大流體波及體積。而不同濃度的功能 聚合物流體與彈性顆粒組合調剖，在擴大波及體積的同時又由於功能聚合物具有表 面活性故還有洗油功效。
本發明驅油體系，包括由高粘度至低粘度功能聚合物和不同大小的彈性顆粒組 成的聚合物彈性顆粒段塞。
其中可以包括依次注入的以下段塞0.08PV功能聚合物加彈性顆粒(黏度 2400mPa. s，顆粒大小150目，顆粒濃度500mg/L)、 0.1PV聚合物加彈性顆粒(黏 度1500mPa. s，顆粒大小200目，顆粒濃度500mg/L);
以上段塞還可以進一步與0.2PV泡沬段塞(含發泡劑的聚合物溶液，黏度 7.8mPa. s;氣液比0.4: 1)形成一組合段塞。
利用該驅油體系進行驅油的方法為前期水驅2PV後，注0.08PV聚合物加 彈性顆粒(黏度2400mPa. s，彈性顆粒大小150目，彈性濃度500mg/L)十0.1PV聚 合物加彈性顆粒(黏度1500mPa. s，顆粒大小200目，彈性濃度500mg/L) +0.2PV含發泡劑的聚合物溶液(黏度7.8mPa. s，氣液比0.4: l;);後續水驅2PV。
本發明在驅油過程中，還可以循環注入多個組合段塞，各子段塞驅油劑注入
量比例根據各段油層厚度確定，組合段塞個數為2-4個。
本發明是基於油層非均質的特點，用功能聚合物組合彈性顆粒形成高效化學驅 油體系，在增加波及係數的同時提高了洗油效率，從而大幅度提高了原油採收率。
圖1是依據本發明實施例一非均質巖芯的動態驅油曲線。
圖2是依據本發明實施例二非均質巖芯的動態驅油曲線。
具體實施例方式
本發明主要解決三次採油採收率低及無效水循環的問題。本發明的設計思想 是通過選擇一類功能聚合物，以它為出發點結合其它方法進行調剖，創建全新的 驅油體系，使無論是均質油層還是非均質油層(只有在極小範圍內才可以說均質油 層，並且是相對而言)，驅油過程中每一組段塞都有堵調驅洗中的兩種以上功能， 使波及體積與洗油效率同時提高，從而提高採收率。
本發明中使用的的調節黏度的聚合物是功能聚合物，它是聚丙烯醯胺衍生的嵌
段、接枝共聚物。具體而言，功能聚合物具有如下結構
formula see original document page 6其中X為-CH2-(CH2)n-CH3 ，
—CH-CH2S03Na Y為CH2(CH2)n-CH3 ， n為大於0小於20的整數。
這種功能聚合物，既具有聚合物的粘彈性可調節注入液體的黏度，同時還有表 面活性劑的作用(被稱為高分子表活劑)。在驅油工藝中，功能聚合物既可作為調 剖劑，又可作為洗油劑，還可作為泡沫的發泡劑、穩泡劑。本發明中選擇增粘能力 大於40raPa. s的功能聚合物，可以選擇商業購買的上海海博生產的功能聚合物(購 自上海海博公司功能聚合物I型，黏度大於lOOmPa.s、或功能聚合物III型，黏 度大於50mPa.s)等系列。
本發明結合的其它調剖方法為彈性顆粒調剖。顆粒物質用作調剖劑，是利用其可變形的特點，這樣，彈性顆粒在驅油過程中通過巖心時不是堵死大孔道，而是阻 礙流體在大孔道內的流動，使流體在層間/層內流到滲流阻力低的油層，擴大流體 波及體積。功能聚合物組合彈性顆粒形成彈性顆粒調驅劑，需根據油層滲透率的不 同來調節聚合物流體的黏度，變形顆粒的大小、和濃度。本發明中，可用的彈性顆 粒種類包括體膨顆粒，橡膠顆粒，柔性顆粒等，且顆粒在功能聚合物溶液中添加 質量濃度在0.05wt%~3wt%;最好在0.1wt~0.2wt%。
本發明中，利用調驅劑獲得既能夠大幅度提高波及體積又能夠大幅度提高洗油 效率的驅油段塞是本發明配製驅油體系的理想目標。首先要獲取油層滲透率數值，
利用功能聚合物的多功能性，選擇適當的組合物形成不同黏度的段塞，由高粘度至 低粘度順序注入油層(稱為一個組合段塞)。組合段塞間可用水間隔。若干個組合 段塞在地層深部形成多個立體柱塞牆。在一定條件下，牆中不同段塞能夠近似平行 移動，從而形成相對完整的活塞式驅油方式，迫使注入水進入更微小的孔隙，提高 注入水驅油效率。
本發明中，不同粘度的段塞為子段塞，由高粘度至低粘度順序注入油層形成一
個組合段塞。本發明還可以循環注入多個組合段塞，各子段塞驅油劑注入量比例根
據各段油層厚度確定，組合段塞個數為2-4個； 比例(2,/^):(込/A):…(a/^)^l:2:…"
其中G' ('' = 1，'''")為滲透率由高到低各段注入量，
^ ( 1，…")為滲透率由高到低各段厚度，
下面結合附圖和實施例進一步詳細描述本發明。應該理解，實施例僅為公開本 發明的具體內容使本領域技術人員易於理解和掌握，並不能作為對本發明的限制。 本發明其它部分的描述和綜述，也應理解為可以參照具體實施例進行的其它可以具 體實施的方式，不能因為其沒有列在實施例名目下而忽視其對技術方案的具體說明 作用。
實施例一、彈性顆粒調驅劑的配製 材料
聚合物l:上海海博公司，功能聚合物I型，黏度大於lOOmPa.s; 聚合物2:上海海博公司，功能聚合物III型，黏度大於50mPa.s; 彈性顆粒l:開封市奧德科技有限公司，AD22-104體膨顆粒，100—200目； 彈性顆粒2:臨海永豐江華廢舊輪胎粉碎廠，橡膠顆粒，0-80目； 彈性顆粒3:柔性顆粒，石油勘探開發研究院，抗拉強度28.44kPa，粒度可調。配製
調驅劑一取1500mg聚合物1加入1L水配成溶液，再加入150目(粒徑) 0.5g的彈性顆粒1，混合後得到彈性顆粒質量濃度為0.05wt^的聚合物l一體膨顆 粒調驅劑分散體系。
調驅劑二取1500mg聚合物2加入1L水配成溶液，再加入80目(粒徑)2g 的彈性顆粒2，混合後得到彈性顆粒添加量(質量濃度)為0.2wtM的聚合物2 —橡 膠顆粒調驅劑分散體系；
調驅劑三取1500mg聚合物1加入1L水配成溶液，再加入120目(粒徑)30g 的彈性顆粒1，混合後得到彈性顆粒添加量為3wtM聚合物l一體膨顆粒調驅劑分 散體系；
調驅劑四取1500mg聚合物2加入lL水配成溶液，再加入120目(粒徑)lg 的彈性顆粒3，混合後得到彈性顆粒添加量為0.1城％聚合物2 —柔性顆粒的調驅劑 分散體系。
以上配製的調驅劑用於後續的驅油實驗(參見實施例二和三)。結果顯示，橡 膠顆粒粒徑在0-80，體膨顆粒粒徑在100-200目範圍時，彈性顆粒濃度在0.05~3wt% 範圍內的調驅劑均有效，最好濃度比例為0.1~0.2wt%。
實施例二、非均質巖芯聚合物一彈性顆粒驅油體系的驅油實驗
採用室內物理模擬實驗。 實驗條件
非均質巖芯4.5X4.5X30cm ，三層氣測滲透率分別為100 md、 1000 md、 3000md。
油模擬原油，黏度在45'C下為lOmPa* s;
水油田汙水；
調驅劑按實施例一配製；
實驗溫度45 °C;
聚合物實施例一中的功能聚合物。 實驗方法
前期水驅2PV後，注0.07PV、 1500mg/L的I型功能聚合物(黏度1500mPa.s) +0.01PV調驅劑二 (黏度560mPa,s)+0.15PV、 lOOOppmIII型功能聚合物(51mPa.s) (注入兩輪)+0.3PV泡沫(0.3X發泡劑一烷基苯磺酸鈉+500mg/L的III型功能聚 合物)，後續水驅2PV。
驅油結果參見圖1。表明總採收率達到72%左右，在水驅基礎上提高39%以上。由圖l還可以看到在注入驅油劑過程中壓力均有升高；後續水驅壓力明顯降低。
和實施例二上述實驗條件和方法相同，其中變化的是使用調驅劑一、三、和四； 驅油結果顯示，使用功能聚合物一彈性顆粒驅油能夠在水驅基礎上，提高採收率均 在35%以上，總採收率也達到70%以上。與通常的聚合物驅(採收率10%左右)、 三元複合驅(採收率20%左右)、泡沫複合驅(採收率30%左右)相比，驅油效率
明顯提高。
實施例三、聚合物一彈性顆粒一發泡驅油體系的驅油實驗
採用室內物理模擬實驗。
實驗條件
非均質巖芯4. 5X4.5X30cm ，三層氣測滲透率分別為100 md、 1000 md、 3000md。
油模擬原油，黏度在45'C下為10mPa s; 水汙水；
化學劑實施例一中功能聚合物以及彈性顆粒，發泡劑烷基苯磺酸鈉； 實驗溫度45 °C;
泡沬發泡液與壓縮空氣的體積比為0.4: 1; 實驗方法
水驅含水率至98%以上，前期水驅2PV後；注一組組合段塞，依次為0.08PV 聚合物1加體膨顆粒(聚合物黏度2400mPa. s，體膨顆粒大小150目，濃度0. 5wt % )、 0.1PV聚合物1加體膨顆粒(聚合物黏度1500mPa. s，體膨顆粒大小200目， 濃度0.5wtX)、 0.2PV聚合物1加烷基苯磺酸鈉泡沫調驅劑(氣液比0.4: 1;聚合 物黏度7.8mPa. s，發泡劑濃度0.1wt%);後續水驅2PV。
驅油結果參見圖2。表明總採收率在90%左右，在水驅基礎上提高48%以上。 由圖2還可以看到在注入驅油劑過程中壓力均有升高；後續水驅壓力明顯降低，但 高於前水驅。
實施例三可以表明，功能聚合物彈性顆粒驅還可以組合功能聚合物泡沬驅而 形成組合段塞驅油，與通常的聚合物驅、三元複合驅、泡沫複合驅相比，驅油效率 提高幅度更大。
權利要求
1、一種彈性顆粒調驅劑，用於石油開採中，其特徵在於，由1500mg/L功能聚合物水溶液與彈性顆粒混合後配製而成的分散體系，且調驅劑中彈性顆粒濃度為0.05～3wt％。
2、 根據權利要求1所述彈性顆粒調驅劑，其特徵在於，所述彈性顆粒為選自 體膨顆粒，橡膠顆粒，柔性顆粒中的一種或多種的組合，其中橡膠顆粒粒徑在0-80 目，體膨顆粒粒徑在100 — 200目範圍。
3、 根據權利要求1或2所述彈性顆粒調驅劑，其特徵在於，所述功能聚合物， 選自由式一表示的聚合物formula see original document page 2其中X為-CH2-(CH2)n-CH3 ， Y為—CH —CH2S03NaCH2(CH2)n-CH3 ， n為大於0小於20的整數。
4、 根據權利要求1或2所述彈性顆粒調驅劑，其特徵在於，其中彈性顆粒最佳濃度範圍為0.1 0.2wt%。
5、 一種驅油體系，包括由高粘度至低粘度功能聚合物與彈性顆粒組成的組合 段塞。，
6、根據權利要求5所述驅油體系，其特徵在於，所述組合段塞包括依次注入 的以下子段塞0.07PV、 1500mg/L的功能聚合物(黏度1500mPa.s)， 0.01PV聚合 物加彈性顆粒(黏度560mPa,s，顆粒大小80目，顆粒濃度0.2wtn/。)， 0.15PV功能 聚合物(黏度51mPa.s， 1000ppm)(注入兩輪)，0.3PV泡沬(0.3。％垸基苯磺酸鈉 發泡劑加500mg/L的功能聚合物)。
7、根據權利要求5所述驅油體系，其特徵在於，所述組合段塞包括依次注入 的以下子段塞0.08PV聚合物加彈性顆粒(黏度2400mPa,s，顆粒大小100-200 目，濃度1000 — 2500mg/L)、 0.1PV聚合物加彈性顆粒(黏度1500mPa. s，顆粒大小100-200目，濃度1000 — 2500 mg/L);以及0.2PV聚合物加發泡劑(液氣比為 比0.4: 1，聚合物黏度7.8mPa. s)。
8、 根據權利要求6或7所述驅油體系，其特徵在於，所述彈性顆粒為選自體 膨顆粒，橡膠顆粒，柔性顆粒中的一種或多種的組合，其中橡膠顆粒粒徑在0-80 目，體膨顆粒粒徑在100_200目範圍。
9、 一種驅油方法，前期水驅2PV後，注入如權利要求5至8任一所述組合驅 油體系，再後續水驅2PV。
10、 根據權利要求9所述驅油方法，其特徵在於，所述驅油體系中，根據各段 油層厚度，組合段塞注入個數為2 4個。
全文摘要
本發明公開一種彈性顆粒調驅劑，用於石油開採中，由1500mg/L功能聚合物水溶液與彈性顆粒混合後用水配製而成的分散體系，其中彈性顆粒濃度為0.05～3wt％。本發明還公開利用該調驅劑形成的驅油體系和驅油方法，通過由高粘度至低粘度功能聚合物和彈性顆粒組成的組合段塞進行驅油，能適應多種類非均質油層，有效提高原油採收率，降低無效水循環，提高經濟效益，此種體系有效組合採收率大幅度增加，總採收率達到90％，採油成本也大幅度降低，可廣泛用於三次採油。
文檔編號C09K8/588GK101314711SQ20081012814
公開日2008年12月3日 申請日期2008年7月18日 優先權日2008年7月18日
發明者馮其紅, 陽 周, 孟令偉, 康萬利, 李兆敏, 李賓飛, 王志偉, 趙金省, 韓修廷 申請人:中國石油大學(華東)