专利名称：调整油层深部吸水剖面的方法
技术领域：
本发明涉及石油开采领域，具体地是涉及一种可实现油田的油藏深部吸水剖面的调整，使在水驱或聚合物驱过程中未被采出的原油能被驱出，进一步提高原油采收率的方法。
背景技术：
在采油过程中，驱油是提高原油采收率的一个重要环节，传统的方法包括水驱油和化学驱油。综观传统的驱油过程，可以发现，由于地层的非均质性，这种驱油方法的效果是，渗透率较高岩层中的原油能被顺利地驱出，而渗透率较低岩层中的原油仍留在地下。对于长期采用注水开发的油田，由于水冲洗，粘土流失，较高渗透率地层的渗透率进一步提高，使注入水常沿高渗透层流动，而波及不到含油的低渗透层。这种低效的注水，不仅影响原油采出程度，而且由于能源的消耗、产出液的处理、管线的腐蚀等增大了采油的成本。
为了解决上述问题，技术人员多年来对油层的深部调整吸水剖面技术进行了大量的研究和探索。除采用机械方法外，在六十年代以前采用水泥浆作为堵水调剖剂，而后发展了油基水泥、石灰乳、树脂、活性稠油等，多以树脂为主，进入七十年代水溶性聚合物凝胶开始在油田中应用，聚合物凝胶(聚合物浓度在3000-6000mg/L)的使用对提高石油产量起到了一定的作用，但对提高水驱油藏的采收率效果有限。在实践中还发现，这些技术的应用一般情况下仅能对距注水井15米以内的油藏剖面产生调整作用，调剖技术中的关键难点，即，油层深部调剖(距注水井15米以外油藏的吸水剖面调整)和大波及剖面调整问题仍然没有解决。
九十年代以来，随着聚合物驱油技术的推广应用，引发了新的课题，即，聚合物驱后油藏的非均质性加剧，水窜问题更加突出。如何进一步扩大聚合物驱后油藏驱替液的波及剖面，进一步大幅度提高原油采收率，已经成为另一个新的急待解决的问题。
各时期对油藏深部吸水剖面的调整都是通过注入调剖剂来完成，在调剖剂的注入过程中，传统的方法包括1、将事先配制好的调剖剂从注水井注入，由于传统的调剖剂追求高粘度或高强度(如聚合物凝胶)，使用的聚合物浓度较高而形成网状结构，导致注入压力较高，注入困难；2、采用“双液法”注入，此方法是先从注水井注入聚合物溶液，过一段时间后(一般是几天)再从同一注水井注入交联剂，希望聚合物与交联剂在地层深部相遇并发生交联，起到深部调剖的作用，但由于交联剂在地层中的吸附损耗、向聚合物溶液中扩散慢等因素的影响，聚合物与交联剂难以在地层中形成凝胶，故起不到预想的深部调剖的作用；3、采用“延迟交联法”，此方法是将交联剂包裹于“胶囊”中，将胶囊混合于聚合物溶液中，将胶囊与聚合物溶液的混合液注入地层后，胶囊逐渐破裂，释放交联剂，使之与聚合物交联形成聚合物凝胶，起到深部调剖的作用。但由于胶囊的制备与破裂时间难以控制，此方法在矿场试验中还没有获得成功的记载。
发明内容
针对目前驱油技术的不足，本发明提供一种新的油藏深部调剖方法，此方法利用新的调剖剂体系的形成来达到扩大水驱和聚合物驱油藏深部的波及剖面调整，降低采油井的含水率，提高原油采收率的目的。
根据本发明的调整油层深部吸水剖面的方法，包括向注水井中注入交联聚合物溶液的过程，其中，所述交联聚合物溶液是由交联剂溶液与聚合物溶液在水中形成的具有弹性固体和/或非固体微粒的分散体系、或由交联剂溶液与聚合物溶液交联的聚合物线团在水中的分散体系，该分散体系中的弹性固体和/或非固体微粒、或交联的聚合物线团直径在10-2000nm，且该分散体系的粘度为0.6-8.9mPa.s。
本发明所使用的分散体系优点是通过现场在线混合方式注入交联剂溶液和聚合物溶液、使之在管线和地层流动过程中形成的。实际操作中采用单液法从注水井注入聚合物溶液和交联剂溶液，在注入过程中，先使交联剂溶液分散于注入用水中，再使聚合物溶液与该分散体系混合后注入并中，注入水可采用清水或污水，在所形成的分散体系中，聚合物的浓度50-1000mg/L，聚合物与交联剂中金属以质量比计的交联比为5-100。
根据本发明的方法，选择的聚合物和交联剂物质应该能使其混合成为具有弹性固体和/或非固体微粒、或交联聚合物线团的调剖剂分散体系，尤其是直径在10-2000nm的分散体系，其粘度在0.6-8.9mPa.s，因为这种分散体系具有特殊的稳定特性和良好的流动特性。本发明使用这种调剖剂体系来实现深部调剖，其机理是利用所形成的交联聚合物弹性固体和/或非固体微粒、或交联的聚合物线团在地层孔喉中的吸附、滞留，从微观到宏观、由近及远逐渐降低高渗透地层的渗透率，促进驱替液改变流动方向，在地层深部调整、扩大驱替液的波及剖面。
所以，这种调剖剂体系的使用和形成方式是本发明的技术关键之一，本发明要求所选择和使用的交联剂和聚合物应该是能形成这种调剖剂体系的物质，可用的交联剂物质可选自柠檬酸铝、醋酸铬和有机锆；可用的聚合物包括分子量100-3000万的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)，水解度一般为10-30％。例如，可以选择柠檬酸铝(AlCit)作为交联剂，聚合物则选用部份水解聚丙烯酰胺(HPAM)，其分子量在100-3000万，10-30％水解度，它们都是可商购到的。
本发明所使用的调剖剂体系是使交联剂先充分分散于注入水中，而后在控制一定交联比的条件下再与聚合物在注水干线中混合进而在共同流入地层的同时而形成，从而可顺利达到油藏深部，这是实现本发明目的的另一个关键所在。
根据本发明的深部调剖方法，用于现场配制的交联剂溶液浓度可为20-100％，聚合物溶液浓度可为2000-10000mg/L，经混合形成的调剖剂体系中聚合物浓度为50-1000mg/L，聚合物与交联剂中金属的交联比(以质量比计)为5-100的分散体系被注入注水井。一般要求混合过程在10-90℃温度下进行，注入水的pH在4-9。
本发明的技术效果是与传统的调剖技术所使用的调剖剂相比，本发明所使用的聚合物浓度被大幅降低，有利于得到具有弹性固体和/或非固体微粒、或交联的聚合物线团在水中的分散体系。由于粘度较低，有利于经较高渗透地层(水驱或聚合物驱形成的水通道)进入油藏深部数十米至数百米处。由于这些弹性的固体和/或非固体微粒、或交联的聚合物线团可在地层孔吼中的吸附、滞留，因此可以从微观到宏观、由近及远逐渐降低高渗透地层的渗透率，促进后续驱替液改变流动方向，将较低渗透率地层(微观或宏观)中水驱或聚合物驱未能驱出的原油驱替出来，达到扩大驱替液在地层深部的波及剖面，降低采油井的含水率，提高原油采收率的目的。
以下结合具体实施例进一步说明本发明方法所具有的显著效果。
混合过程的温度控制10-90℃，注入水的pH4-9。矿场试验一试验井组包括1口注水井，4口生产井，试验前为水驱采油。注入调剖剂体系中聚合物浓度为160-250mg/L，交联比20∶1，用清水配制。在3个月的试验期间内，见效生产井含水由85％降至75％，日原油产量增加40％。经计算该调剖剂的调剖范围距注水井约60米以上。矿场试验二试验井组包括1口注水井，5口生产井，试验前为水驱采油。注入调剖剂体系中聚合物浓度为200mg/L，交联比10∶1，用污水配制。在10个月的试验期间内，试验井组(生产井)含水由81％降至63％，下降了18个百分点，日均产油量由试验前10.6吨升至22吨，增油幅度为107％。经计算该调剖剂体系的调剖范围距注水井约80米以上。矿场试验三试验区块包括4口注水井，11口生产井，试验前经历了水驱—聚合物驱—水驱采油。试验开始前，聚合物驱效果已消失，含水大幅度快速上升。配制调剖剂体系中聚合物浓度为200-400mg/L，交联比20∶1-10∶1，试验开始的头7个月用清水配制，后6个月用污水配制，13个月共注调剖剂溶液0.1Pv(孔隙体积)。
在试验期间，注入井注入压力平均油压上升2.5MPa，高渗透层发生封堵，层间矛盾得到有效改善，注入水的流向在平面上发生了明显改变，调剖剂的调剖范围距注水井约100米以上；试验区块、中心井的含水率连续14-19个月保持下降或波动的状态，含水快速上升的趋势得到有效控制；产油量明显回升，最高时达到或超过试验开始前的水平，取得明显的增油效果。至开始后的20个月，该深部调剖效果与水驱相比，提高采出程度1.5％，增加产油量2.47万吨，增油幅度38％，投入产出比为1∶11。
权利要求
1.调整油层深部吸水剖面的方法，包括向注水井中注入由交联剂溶液与聚合物溶液在水中交联形成的具有弹性固体和/或非固体微粒的分散体系、或由交联剂溶液与聚合物溶液交联的聚合物线团在水中的分散体系，该分散体系中的弹性固体和/或非固体微粒、或交联的聚合物线团直径在10-2000nm，且该分散体系的粘度为0.6-8.9mPa.s。
2.权利要求1所述的方法，其中，所述分散体系是通过现场在线混合方式注入交联剂溶液和聚合物溶液，使之在管线和地层流动过程中形成的调剖剂分散体系。
3.权利要求1或2所述的方法，其中，先将交联剂溶液分散于注入水中，再将聚合物溶液与该注入水混合注入到注水井中。
4.权利要求3所述的方法，其中，交胶联剂选自柠檬酸铝、醋酸铬、有机锆；聚合物为分子量100-3000万的部分水解聚丙烯酰胺。
5.权利要求1或2所述的方法，其中，在所形成的分散体系中，聚合物的浓度50-1000mg/L，聚合物与交联剂中金属以质量比计的交联比为5-100。
6.权利要求1或2所述的方法，其中，使用的交联剂溶液浓度为20-100％，聚合物溶液浓度为2000-10000mg/L，且聚合物与交联剂中金属以质量比计的交联比为5-100。
全文摘要
本发明涉及石油开采领域中可实现油田的油藏深部吸水剖面的调整,使在水驱或聚合物驱过程中未被采出的原油能被驱出,进一步提高原油采收率的方法。该方法包括向注水井中注入交联聚合物溶液的过程,其中,所述交联聚合物溶液是由交联剂溶液与聚合物溶液在水中形成的具有弹性固体和/或非固体微粒的分散体系、或由交联剂溶液与聚合物溶液交联的聚合物线团在水中的分散体系,该分散体系中的弹性固体和/或非固体微粒、或交联的聚合物线团直径在10－2000nm,且该分散体系的粘度为0.6－8.9mPa.s。
文档编号E21B33/13GK1375615SQ0211642
公开日2002年10月23日 申请日期2002年4月3日 优先权日2002年4月3日
发明者李明远, 林梅钦, 郑晓宇, 彭勃, 李和全, 纪淑玲, 吴肇亮 申请人:石油大学(北京)