一种高渗孔道型油藏铬铝离子复配调剖剂及其使用方法与流程

文档序号:11510095阅读:336来源:国知局

本发明涉及一种高渗孔道型油藏铬铝离子复配调剖剂及其使用方法,该调剖剂可改善储层适应性,进而可提高高渗孔道型油藏增油效果,属于油田应用化学剂领域。



背景技术:

我国陆上油田的水驱采收率总体水平较低,一般低于50%,其重要原因之一是水驱的波及效率较低;影响水驱波及效率的一个重要因素是非均质性;高渗孔道型油藏具有渗透率高、孔喉宽和微裂缝发育的特征,由于孔隙结构的复杂性和岩石表面性质,高渗孔道型油藏同样存在非均质性;使得水驱时,水的推进不能均匀地活塞式前进,造成注入水沿高渗层段突进,出现局部水窜现象,从而降低了注入水的波及效率,制约了水驱采收率。

传统的方法是对其孔道进行封堵而后进行水驱,此种方法中,单纯的调剖及后续的水驱往往难以适应储层的复杂性,造成封堵后的小规模水窜、指进等现象,使得进一步提高水驱动用程度的难度较大。

针对高渗孔道型油藏提高采收率技术需求,本发明提供一种应用于高渗孔道型油藏的铬铝离子交联复配聚合物型调剖剂,用于解决上述提出的问题。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种高渗孔道型油藏铬铝离子复配调剖剂及其使用方法,通过双段塞形式注入高渗孔道型油藏中,前置段塞混合多个高分子聚丙烯酰胺及添加剂形成复配聚合物,对油藏中高渗区、大孔道实施封堵;后置段塞混合多个低分子量聚丙烯酰胺及添加剂,拥有低粘度、流动性强、抗剪切性特征,在前置段塞封堵后注入油藏进行调驱,可抑制封堵后水驱产生的小规模水窜、指进现象,调剖剂中含有适量表面活性剂,可改善油藏岩石的亲水性,抑制传统调剖方法难以控制的蜡质、胶质、沥青质在近井地带沉积的现象;本发明调剖剂配制方法简单,可适应矿化度500mg/l-35000mg/l的配制水,并且原料廉价易得。

为达到上述目的,本发明采用如下技术方案。

一种高渗孔道型油藏铬铝离子复配调剖剂,其主要成分为:部分水解聚丙烯酰胺相对分子质量分别为500*104、800*104、1000*104、1200*104、1800*104、2400*104,乙酸铬,柠檬酸铝,亚硫酸钠,间苯二酚,硫脲,酒石酸钾钠,表面活性剂,偏硅酸钠,葡萄糖酸钠,水杨酸;其中表面活性剂具体可为壬基酚聚氧乙烯醚、椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、十二烷基苯磺酸钠、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、全氟烷基甜菜碱或其他适用于高渗孔道型油藏的表面活性剂;针对高渗孔道型油藏,设计双段塞式调剖剂,以下用段塞a调剖剂和段塞b调剖剂来进行描述。

段塞a调剖剂包括复配聚合物和添加剂;其中,复配聚合物由三种不同分子质量的部分水解聚丙烯酰胺组成,分子质量分别为1200*104、1800*104、2400*104,其质量比为15:35:50;添加剂包括乙酸铬、柠檬酸铝、亚硫酸钠、间苯二酚、硫脲、酒石酸钾钠;段塞a调剖剂中,复配聚合物质量比为0.2%-0.4%,乙酸铬质量比为0.05%-0.15%,柠檬酸铝质量比为0.05%-0.15%,亚硫酸钠质量比为0.2%-0.4%,间苯二酚质量比为0.2%-0.4%,硫脲质量比为0.1%-0.3%,酒石酸钾钠质量比为0.15%-0.25%,余下组分为配制水。

优选地,段塞a调剖剂中,复配聚合物、乙酸铬、柠檬酸铝、亚硫酸钠、间苯二酚、硫脲、酒石酸钾钠质量比为0.25%-0.35%:0.07%-0.13%:0.07%-0.13%:0.25%-0.35%:0.25%-0.35%:0.15%-0.25%:0.17%-0.23%,余下组分为配制水。

更优选地,段塞a调剖剂中,复配聚合物、乙酸铬、柠檬酸铝、亚硫酸钠、间苯二酚、硫脲、酒石酸钾钠质量比为0.3%:0.1%:0.1%:0.3%:0.3%:0.22%:0.2%,余下组分为配制水。

段塞a调剖剂主要作用机理为,通过三种高分子质量部分水解聚丙烯酰胺与铬铝离子交联复配,形成分子线团形式聚合物,拥有骨架型交联结构,具有延迟成胶、胶体物性稳定、破胶时间长、耐盐性特征,可对储层中的高渗区、大孔道实施稳固封堵;亚硫酸钠、硫脲作为除氧剂可有效抑制配置过程中及油藏中的氧对调剖剂产生的降粘效应,从而增强聚合物的稳定性;酒石酸钾钠作为分散剂使用,可使复配聚合物体系分子间分布更为均匀,增加分子线团外围吸附力,从而提高调剖剂在高渗孔道型油藏中的封堵效果;段塞a主要用作封堵高渗孔道型油藏中的高渗区或大孔道,改善高渗孔道型油藏的非均质性,从而提高后续注入段塞b的驱油效果。

段塞b调剖剂包括复配聚合物和添加剂;其中,复配聚合物由三种不同分子质量部分水解聚丙烯酰胺组成,分子质量分别为500*104、800*104、1000*104,其质量比为60:25:15;添加剂包括表面活性剂、乙酸铬、柠檬酸铝、偏硅酸钠、葡萄糖酸钠、水杨酸;段塞b调剖剂中,复配聚合物质量比为0.05%-0.1%,表面活性剂质量比为2%-6%,乙酸铬质量比为0.01%-0.03%、柠檬酸铝质量比为0.01%-0.03%,偏硅酸钠质量比为0.05%-0.15%,葡萄糖酸钠质量比为0.05%-0.15%,水杨酸质量比为0.01%-0.03%,余下组分为配制水。

优选地,段塞b调剖剂中,复配聚合物、表面活性剂、乙酸铬、柠檬酸铝、偏硅酸钠、葡萄糖酸钠、水杨酸的质量比为0.06%-0.09%:3%-5%:0.01%-0.03%:0.01%-0.03%:0.07%-0.13%:0.07%-0.13%:0.01%-0.03%,余下组分为配制水。

更优选地,段塞b调剖剂中,复配聚合物、表面活性剂、乙酸铬、柠檬酸铝、偏硅酸钠、葡萄糖酸钠、水杨酸的质量比为0.07%:4.2%:0.02%:0.02%:0.1%:0.1%:0.02%,余下组分为配制水。

段塞b主要作用机理为,通过较低质量分数的低分子聚丙烯酰胺与铬铝离子交联形成复配聚合物,拥有较低粘度特征,在段塞a封堵后进行聚驱;水杨酸起到调节基液酸度作用,在配置过程中首先加入,使其与配制水中金属离子相结合,减少由于配制水中矿化度高引起的沉淀、絮凝作用,同样具有一定的交联作用;段塞b中含有适量的表面活性剂,表面活性剂采用复配方式,可改善蜡质、胶质、沥青质在近井地带沉积的现象,并可改善油藏的亲水性,达到聚驱提高采收率的目的,表面活性剂在段塞b配制过程中最后加入,以避免在配置过程中与水杨酸反应发生降解;偏硅酸钠起到固化剂作用,通过加入固化剂使聚合物延迟成胶后具有一定的强度,增加其封堵性,直至破胶后降解排出;葡萄糖酸钠起到延迟剂作用,可延缓聚合物成胶时间,使其以低粘度注入油藏,减少注入压力,待其到达预设地点后缓慢成胶进行调驱;在段塞a对高渗孔道型油藏封堵后,段塞b可对原本封堵前水驱难以波及的孔道进行调驱,实现双段塞协同作用,达到聚驱提高采收率的目的。

一种高渗孔道型油藏铬铝离子复配调剖剂的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1.结合油田实际生产数据设计调剖剂注入量、注入速度以及其他注入参数;

步骤2.对配制水进行暴氧处理,配制水采用油田污水或水源水,将配制水中溶解氧含量

降低至3mg/l以下;

步骤3.温度范围15-55℃条件下,在混合容器中,向配制水中加入部分水解聚丙烯酰胺,

匀速搅拌2-3小时,随后向配制水中加入添加剂,匀速搅拌2-3小时,得调剖剂;

步骤4.将注水井与混合容器及增压装置连接,启动增压装置,将调剖剂注入油藏;

步骤5.段塞a调剖剂注入量达到预设范围后静止18-24小时使调剖剂充分成胶;

步骤6.注入驱替水0.2pv,注入段塞b调剖剂,随后进行后续注采作业。

调剖剂具体注入量为:首先向油藏或岩心中注入段塞a调剖剂0.3pv,等待18-24小时使段塞a调剖剂充分成胶,随后向油藏或岩心中注入驱替水0.2pv,随后向油藏或岩心中注入段塞b调剖剂0.5-0.7pv随后进行后续水驱。

本发明相对于现有技术其优点在于:

1、段塞a使用三种高分子质量部分水解聚丙烯酰胺与铬铝离子交联复配,形成分子线团形式的复配型聚合物,拥有骨架型交联结构,具有延迟成胶、胶体物性稳定、破胶时间长、耐盐性等作用,可对储层中的高深区、大孔道实施稳固封堵。

2、段塞a中,通过添加亚硫酸钠、硫脲作为除氧剂可有效抑制配置过程中及油藏中的氧对调剖剂产生的降粘效应,保证调剖剂在油藏中的稳定性。

3、在段塞a对高渗孔道型油藏封堵后,段塞b可对原本封堵前水驱难以波及的孔道实施调驱,实现双段塞协同作用,以提高采收率。

4、段塞b中含有适量的表面活性剂,可改善蜡质、胶质、沥青质在近井地带沉积的现象,并可改善油藏的亲水性,达到聚驱提高采收率的目的,且复配表面活性剂作用效果优于单一表面活性剂。

5、本发明通过双段塞注入形式,改善高渗孔道型油藏非均质性、采出程度低、吸水指数低,增加后续水驱波及系数,抑制死油区生成,以改善传统采油方法对高渗孔道型油藏采收率低、经济效益差等弊端。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。

下述实施例中使用的部分水解聚丙烯酰胺为中国石油大庆炼化公司生产,相对分子质量为500*104、800*104、1000*104、1200*104、1800*104、2400*104,有效质量分数为90%;乙酸铬为山东西亚化学工业有限公司生产,分析纯;柠檬酸铝为济南鑫雅化工有限公司生产,优级纯gr;亚硫酸钠为天津市致远化学试剂有限公司生产,分析纯;间苯二酚为广东翁江化学试剂有限公司生产,分析纯;硫脲为山东嘉颖化工科技有限公司生产,分析纯;酒石酸钾钠为德州润昕实验仪器有限公司生产,分析纯ar;偏硅酸钠为上海跃达实业有限公司生产,固体含量57%;葡萄糖酸钠为上海屹慧化工有限公司生产,含量99%;水杨酸为南京化学试剂股份有限公司生产,分析纯;壬基酚聚氧乙烯醚为江苏省海安石油化工厂生产,cas号:9016-45-9,纯度98%;十二烷基苯磺酸钠为山东小野化学股份有限公司生产,分析纯;全氟烷基甜菜碱为武汉赛沃尔化工有限公司生产,含量:≥98%;椰子油脂肪酸二乙醇酰胺为山东小野化学股份有限公司生产,分析纯;椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱为广州柯友化工科技有限公司生产,分析纯ar。

通过室内岩心实验方法对调剖剂封堵效果进行评价,具体如下:

实施例一:

1、调剖剂使用方法:(1)首先对配制水进行暴氧处理,将配制水中溶解氧含量降低至3mg/l以下;(2)在温度15℃条件下,向配制水中加入部分水解聚丙烯酰胺并匀速搅拌2小时,随后向配制水中加入添加剂,并匀速搅拌3小时,获得调剖剂;(3)配制完成后将调剖剂直接注入岩心。

2、配制水,通过向蒸馏水中加入nacl调节至矿化度为500mg/l,用以模拟生产中使用的水源水。

3、具体药剂应用量为:

段塞a:复配聚合物由三种不同分子质量的部分水解聚丙烯酰胺组成,分子质量分别为1200*104、1800*104、2400*104,其质量比为15:35:50;复配聚合物、乙酸铬、柠檬酸铝、亚硫酸钠、间苯二酚、硫脲、酒石酸钾钠质量比为0.3%:0.1%:0.1%:0.3%:0.3%:0.22%:0.2%,余下组分为配制水。

段塞b:复配聚合物由三种不同分子质量部分水解聚丙烯酰胺组成,分子质量分别为500*104、800*104、1000*104,其质量比为60:25:15;复配聚合物、壬基酚聚氧乙烯醚、椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、乙酸铬、柠檬酸铝、偏硅酸钠、葡萄糖酸钠、水杨酸的质量比为0.07%:2.1%:2.1%:0.02%:0.02%:0.1%:0.1%:0.02%,余下组分为配制水。

4、具体岩心制造规模如下:

实验用岩心为石英砂环氧树脂胶结均质人造岩心,具体尺寸为4.5cm*4.5cm*30cm,气测渗透率为2000*10-3μm2,通过高渗透率岩心模拟高渗孔道油藏。

5、驱替油为原油,30℃情况下粘度44mpa.s。

6、封堵性能测试操作步骤如下:

(1)将待使用的岩心放入70℃恒温箱中烘干至恒重,取出冷却后称量其质量,记为m1;

(2)将烘干后的岩心放入真空抽汲器中饱和配制水,观察岩心表面无气泡生成时停止抽汲,将岩心取出擦拭去表面水,称重,质量记为m2;

(3)将饱和配置水的岩心放入岩心夹持器中,加围压4mpa,然后以2ml/min的速度向岩心中注入配置水,待压力稳定时记录该压力和流量;

(4)向岩心中正向注入段塞a调剖剂0.3pv,记录注入调剖剂时的压力,静置24小时待用;

(5)以2ml/min的速度进行水驱,记录出口端出第一滴水时的突破压力,待压力稳定时记录该压力和流量;

(6)全程实验在30℃恒温情况下进行,根据记录结果计算出原始渗透率、堵后渗透率、封堵率、突破压力梯度、阻力系数和残余阻力系数。

7、封堵性能评价如下表

从上述结果中可得出,段塞a调剖剂对岩心调剖效果明显,封堵率已达90%以上,说明该复配聚合物体系与模拟水源水结合后无负面影响。

8、驱油能力测试操作步骤如下:

(1)将待使用的岩心放入70℃恒温箱中烘干至恒重,取出冷却后称量其质量,记为m3;

(2)将烘干后的岩心放入真空抽汲器中饱和配置水,观察岩心表面无气泡生成时停止抽汲,将岩心取出擦拭去表面水,称重,质量记为m4;

(3)以1.5ml/min的速度向岩心中饱和原油,驱至出口端不再出水时停泵,记录累计出水量,静置4小时待用;

(4)将饱和完原油的岩心放入岩心夹持器,全程实验在30℃恒温情况下进行,以2ml/min的速度进行水驱油,驱至出口端不再出油时停泵,记录出油量及采收率;

(5)以0.9ml/min的速度正向注入段塞a调剖剂0.3pv,注完后放置18小时,随后注入配制水0.2pv、随后注入段塞b调剖剂0.5pv,停泵;

(6)进行正向水驱实验,驱至含水98%时停止实验,记录出油量,并计算岩心最终采收率值。

9、驱油能力评价如下表:

从上述数据得知,使用模拟水源水配制调剖剂,在模拟油藏30℃情况下进行驱替实验,对高渗透率岩心实施调剖后,已改善岩心非均质性,提高采收率24.67%,说明本发明调剖剂可改善油藏非均质性,调剖效果明显。

实施例二:

1、调剖剂使用方法:(1)首先对配制水进行暴氧处理,将配制水中溶解氧含量降低至3mg/l以下;(2)在温度35℃条件下,向配制水中加入部分水解聚丙烯酰胺并匀速搅拌2.5小时,随后向配制水中加入添加剂,并匀速搅拌2.5小时,获得调剖剂;(3)配制完成后将调剖剂直接注入岩心。

2、配制水,通过向蒸馏水中加入nacl调节至矿化度为8000mg/l,用以模拟实际生产中使用的油田污水。

3、具体药剂应用量为:

段塞a:复配聚合物由三种不同分子质量的部分水解聚丙烯酰胺组成,分子质量分别为1200*104、1800*104、2400*104,其质量比为15:35:50;复配聚合物、乙酸铬、柠檬酸铝、亚硫酸钠、间苯二酚、硫脲、酒石酸钾钠质量比为0.2%:0.05%:0.05%:0.2%:0.2%:0.1%:0.15%,余下组分为配制水。

段塞b:复配聚合物由三种不同分子质量部分水解聚丙烯酰胺组成,分子质量分别为500*104、800*104、1000*104,其质量比为60:25:15;复配聚合物、十二烷基苯磺酸钠、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、乙酸铬、柠檬酸铝、偏硅酸钠、葡萄糖酸钠、水杨酸的质量比为0.05%:1%:1%:0.01%:0.01%:0.05%:0.05%:0.01%,余下组分为配制水。

4、具体岩心制造规模如下:

实验用岩心为石英砂环氧树脂胶结均质人造岩心,具体尺寸为4.5cm*4.5cm*30cm,气测渗透率为2000*10-3μm2,通过高渗透率岩心模拟高渗孔道油藏。

5、驱替油为原油,50℃情况下粘度44mpa.s。

6、封堵性能测试操作步骤如下:

(1)将待使用的岩心放入70℃恒温箱中烘干至恒重,取出冷却后称量其质量,记为m5;

(2)将烘干后的岩心放入真空抽汲器中饱和配制水,观察岩心表面无气泡生成时停止抽汲,将岩心取出擦拭去表面水,称重,质量记为m6;

(3)将饱和配置水的岩心放入岩心夹持器中,加围压4mpa,然后以2ml/min的速度向岩心中注入配置水,待压力稳定时记录该压力和流量;

(4)向岩心中正向注入段塞a调剖剂0.3pv,记录注入调剖剂时的压力,静置24小时待用;

(5)以2ml/min的速度进行水驱,记录出口端出第一滴水时的突破压力,待压力稳定时记录该压力和流量;

(6)全程实验在50℃恒温情况下进行,根据记录结果计算出原始渗透率、堵后渗透率、封堵率、突破压力梯度、阻力系数和残余阻力系数。

7、封堵性能评价如下表

从上述结果中可得出,段塞a调剖剂对岩心调剖效果明显,封堵率已达90%以上,说明该复配聚合物体系与模拟油田污水结合后无负面影响。

8、驱油能力测试操作步骤如下:

(1)将待使用的岩心放入70℃恒温箱中烘干至恒重,取出冷却后称量其质量,记为m7;

(2)将烘干后的岩心放入真空抽汲器中饱和配置水,观察岩心表面无气泡生成时停止抽汲,将岩心取出擦拭去表面水,称重,质量记为m8;

(3)以1.5ml/min的速度向岩心中饱和原油,驱至出口端不再出水时停泵,记录累计出水量,静置4小时待用;

(4)将饱和完原油的岩心放入岩心夹持器,全程实验在50℃恒温情况下进行,以2ml/min的速度进行水驱油,驱至出口端不再出油时停泵,记录出油量及采收率;

(5)以0.9ml/min的速度正向注入段塞a调剖剂0.3pv,注完后放置24小时,随后注入配制水0.2pv、随后注入段塞b调剖剂0.7pv,停泵;

(6)进行正向水驱实验,驱至含水98%时停止实验,记录出油量,并计算岩心最终采收率值。

9、驱油能力评价如下表:

从上述数据得知,使用模拟油田污水配制调剖剂,在模拟油藏50℃情况下进行驱替实验,对高渗透率岩心实施调剖后,已改善岩心非均质性,提高采收率25.38%,说明本发明调剖剂可改善油藏非均质性,调剖效果明显。

实施例三:

1、调剖剂使用方法:(1)首先对配制水进行暴氧处理,将配制水中溶解氧含量降低至3mg/l以下;(2)在温度55℃条件下,向配制水中加入部分水解聚丙烯酰胺并匀速搅拌3小时,随后向配制水中加入添加剂,并匀速搅拌2小时,获得调剖剂;(3)配制完成后将调剖剂直接注入岩心。

2、配制水,通过向蒸馏水中加入可溶性盐类调节矿化度,最终矿化度为35000mg/l,用以模拟实际生产中使用的油田污水。

3、具体药剂应用量为:

段塞a:复配聚合物由三种不同分子质量的部分水解聚丙烯酰胺组成,分子质量分别为1200*104、1800*104、2400*104,其质量比为15:35:50;复配聚合物、乙酸铬、柠檬酸铝、亚硫酸钠、间苯二酚、硫脲、酒石酸钾钠质量比为0.4%:0.15%:0.15%:0.4%:0.4%:0.3%:0.25%,余下组分为配制水。

段塞b:复配聚合物由三种不同分子质量部分水解聚丙烯酰胺组成,分子质量分别为500*104、800*104、1000*104,其质量比为60:25:15;复配聚合物、壬基酚聚氧乙烯醚、全氟烷基甜菜碱、乙酸铬、柠檬酸铝、偏硅酸钠、葡萄糖酸钠、水杨酸的质量比为0.1%:2.5%:3.5%:0.03%:0.03%:0.15%:0.15%:0.03%,余下组分为配制水。

4、具体岩心制造规模如下:

实验用岩心为石英砂环氧树脂胶结均质人造岩心,具体尺寸为4.5cm*4.5cm*30cm,气测渗透率为2000*10-3μm2,通过高渗透率岩心模拟高渗孔道油藏。

5、驱替油为原油,70℃情况下粘度37mpa.s。

6、封堵性能测试操作步骤如下:

(1)将待使用的岩心放入70℃恒温箱中烘干至恒重,取出冷却后称量其质量,记为m9;

(2)将烘干后的岩心放入真空抽汲器中饱和配制水,观察岩心表面无气泡生成时停止抽汲,将岩心取出擦拭去表面水,称重,质量记为m10;

(3)将饱和配置水的岩心放入岩心夹持器中,加围压4mpa,然后以2ml/min的速度向岩心中注入配置水,待压力稳定时记录该压力和流量;

(4)向岩心中正向注入段塞a调剖剂0.3pv,记录注入调剖剂时的压力,静置24小时待用;

(5)以2ml/min的速度进行水驱,记录出口端出第一滴水时的突破压力,待压力稳定时记录该压力和流量;

(6)全程实验在70℃恒温情况下进行,根据记录结果计算出原始渗透率、堵后渗透率、封堵率、突破压力梯度、阻力系数和残余阻力系数。

7、封堵性能评价如下表

从上述结果中可得出,段塞a调剖剂对岩心调剖效果明显,封堵率已达90%以上,说明该复配聚合物体系与模拟油田污水结合后无负面影响。

8、驱油能力测试操作步骤如下:

(1)将待使用的岩心放入70℃恒温箱中烘干至恒重,取出冷却后称量其质量,记为m11;

(2)将烘干后的岩心放入真空抽汲器中饱和配置水,观察岩心表面无气泡生成时停止抽汲,将岩心取出擦拭去表面水,称重,质量记为m12;

(3)以1.5ml/min的速度向岩心中饱和原油,驱至出口端不再出水时停泵,记录累计出水量,静置4小时待用;

(4)将饱和完原油的岩心放入岩心夹持器,全程实验在70℃恒温情况下进行,以2ml/min的速度进行水驱油,驱至出口端不再出油时停泵,记录出油量及采收率;

(5)以0.9ml/min的速度正向注入段塞a调剖剂0.3pv,注完后放置22小时,随后注入配制水0.2pv、随后注入段塞b调剖剂0.6pv,停泵;

(6)进行正向水驱实验,驱至含水98%时停止实验,记录出油量,并计算岩心最终采收率值。

9、驱油能力评价如下表:

从上述数据得知,使用模拟油田污水配制调剖剂,在模拟油藏70℃情况下进行驱替实验,对高渗透率岩心实施调剖后,已改善岩心非均质性,提高采收率26.77%,说明本发明调剖剂可改善油藏非均质性,调剖效果明显。

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