专利名称：一种地层残留聚合物再利用调驱剂及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种地层残留聚合物再利用调驱剂及其应用，属于油气田开发工程技术领域。
背景技术：
海上油田的开发受平台寿命的限制，经过近十几年聚合物驱室内实验的研究和和矿场试验的开发，已成功将聚合物驱用于海上稠油油藏，并获得了高效的产量和经济效益。但是由于海上稠油油藏苛刻的地层条件，随着油田聚合物驱的开发，油藏渗透率级差越变越大，窜流严重，越来越多的聚合物驱的受效井出现产出聚合物浓度过高，含水率上升较快的问题，大大降低了聚合物驱的驱油效果；同时大量的室内实验研究表明注入聚合物后大量的聚合物以吸附和捕集的方式滞留于地层中，未发挥驱油的作用，从油井产出造成环境污染；聚合物驱提高采收率的能力最终仅为10%左右，聚合物驱后油藏仍约有50%的地下原油还未采出来。聚合物驱后进ー步提高原油采收率的问题已成为目前注聚后如何保持油田稳产的大问题。目前由于陆上老油田大都进入高含水期，赵福麟、戴彩丽等深入研究提出地层残留聚合物再利用技木，并在胜利油田、河南油田、大庆油田进行现场试验，取得聚合物产出浓度降低30% 70%，聚合物驱后采收率再提高5% 10%的好效果。其中地层残留聚合物再利用技术中应用最为广泛的是絮凝技木，优选絮凝剂是稳定化钠土 YG340-1，它主要是由无机膨润土和稳定剂组成，具有性能优良、价格低廉等优点，但是聚合物驱后注入稳定化钠土 YG340-1可能存在堵塞非目的油层的风险，针对海上油田特定的油藏条件，海上油田后续的解堵措施和解堵效果也会对油田的稳产造成不良影响。另外，陆上油田聚合物驱作业使用聚合物的主要形态是干粉，其 溶胀阶段较长，溶解速度缓慢，需要配置大型的溶解和熟化设备，占用空间大，在海上油田的使用受到限制。
发明内容
针对现有技术中再利用调驱剂的不足，本发明提供一种地层残留聚合物再利用调驱剂及其应用，该再利用调驱剂主要适用于海上进行聚合物驱的油田，它能有效的利用地层中残留的聚合物形成絮凝体来改善海上油田聚合物驱和聚合物驱后转水驱的开发效果，提高原油采收率和降低产聚浓度。术语解释聚合物驱，是指以聚合物溶液作为驱油剂的驱油法，属化学驱；地层残留聚合物，是指是指油田聚合物驱后残留在地层内的作为驱油剂注入的聚合物；水包水型阳离子乳液:丙烯酰胺単体(AM)与其它水溶性単体在ー种低分子量水溶性聚合物稳定剂的无机盐溶液中进行分散聚合反应所得到的外观类似乳液的水分散体系。有关制备技术參见傅智健的硕士学位论文《阳离子聚丙烯酰胺“水包水”乳液的合成和应用》、邢凡彬的硕士学位论文《聚丙烯酰胺水包水共聚乳液的制备》。本发明的技术方案如下:一种地层残留聚合物再利用调驱剂，原料质量比组成如下: 水介质分散型聚丙烯酰胺0.8 2.0%，地层水余量。根据本发明，所述水介质分散型聚丙烯酰胺选自水包水型阳离子乳液WF20、水包水型阳离子乳液WF40、水包水型阳离子乳·液WF70之一或组合；根据本发明，优选的，所述水介质分散型聚丙烯酰胺为水包水型阳离子乳液WF40。水包水型阳尚子乳液WF40可市场购买,按质量百分比，固含量为46.3% 48.2%,有效含量为18% 20%，相对分子质量为750 X IO4 800 X 104，阳离子度为38 41。根据本发明，优选的，所述地层水是含Na+、Ca2+、Mg2+、S042_、HC03_和Cl—的去离子水，其中，所述Na+的浓度为950.89mg L—1，Ca2++Mg2+浓度为30.6Img L—1，C032—的浓度为107.14mg じ1，SO/-的浓度为43.62mg じ1，HCO3_的浓度为924.45mg じ1，Cl _的浓度为845.52mg ^L10所述地层水的配制是分别将CaCl2、MgC12 6H20, Na2SO4, NaC03> NaHC03> NaCl 加入到去离子水中。控制Na+、Ca2+、Mg2+、SO4' CO32' HCO3^和Cl ^浓度如上所述即可。本发明的地层残留聚合物再利用调驱剂在提高海上油田聚合物驱油的采收率中的应用。所述海上油田聚合物驱油采用的聚合物为部分水解聚丙烯酰胺，代号为BHPM，固含量为88.5% 89.7%，相对分子质量为2000 X IO4 2200 X 104，水解度为24.2% 25.0%。应用时，将充分溶解好的本发明的调驱剂注入注水井，通过注水井注入到目标油层中。该调驱剂优先进入渗透率高的地层，在地层中与残留的聚合物发生相互作用，形成难以流动的絮凝体系，控制聚合物驱产生的高渗通道，使后续注水或者注聚合物进入中低渗透层；从而改善地层的吸水剖面，提高原油采收率，并降低产出聚合物的浓度。本发明所述的水包水型阳离子乳液可市场购买，也可按现有技术制备。本发明的地层残留聚合物再利用调驱剂，用于海上油田聚合物驱后的地层残留聚合物再利用，改善海上油田聚合物驱的开发效果，实现提高原油采收率和降低产出聚合物浓度的目标。水包水型阳离子乳液极易在水中解离，其基团显正电性，可与吸附在地层砂岩表面吸附的和溶解在岩心孔隙中的低质量浓度、低相对分子量、高水解度的残留聚合物的阴离子基团通过“电性中和”和“吸附 架桥 卷帯”作用形成较为致密的絮凝体系。同时后续注入的再利用调驱剂的粘度比残留聚合物溶液的粘度更低，更容易“指进”进入高滲透层，在向前移动过程中不断与残留聚合物相遇形成絮凝体系，来封堵高渗透层。本发明地层残留聚合物再利用调驱剂的使用方法，包括如下步骤:将本发明的调驱剂加入至注水井中，通过注水井注入到目标油田的油层中，与其中残留的阴离子聚合物发生相互作用，进行深部调驱，提高原油采收率。本发明的有益效果是:(I)本发明结合海上油田高效开发和注重环境保护的特点，利用水包水型阳离子乳液加入到再利用调驱体系中，具有延缓聚合物溶液在地层中的突破和提高波及系数的能力，它既能起到聚合物驱后利用地层残留聚合物再利用深部调驱提高原油采收率的作用，又能避免堵塞，对地层的伤害降低到最小。
(2)本发明调驱剂体系组成简单，环境友好，具有较快的溶解速度，对设备要求低，注入エ艺简単，非常适用于海上油田聚合物驱的现场使用。通过向聚合物驱过程中以及后续水驱中的注水井注入地层残留聚合物再利用调驱剂，与高渗透层中的残留聚合物相互作用形成具有封堵性能的絮凝体系，能很强的控制高渗通道，迫使后续注水或者聚合物进入中低渗透层，同时絮凝体系可以停留在油藏的不同位置，改善地层的吸水剖面，提高原油采收率。本发明的地层残留聚合物再利用调驱剂在海上油气田开发领域有重要的应用价值。
图1是实施例2地层残留聚合物再利用调驱剂粘度随搅拌时间的变化关系曲线图2是实施例3地层残留聚合物再利用调驱剂粘度随浓度的变化关系曲线图3是实施例4地层残留聚合物再利用调驱剂粘度随温度的变化关系曲线图4是实施例6地 层残留聚合物与地层残留聚合物再利用调驱剂的絮凝现象，a_地层残留聚合物山-地层残留聚合物再利用剂；c-絮凝体系；图5是注入实施例8再利用调驱剂后填砂管岩心封堵率随时间的变化曲线
具体实施例方式下面结合具体实施例和附图进ー步说明本发明，但本发明并不限于以下实施例。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。下面实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例中的油田使用的聚合物是阴离子部分水解聚丙烯酰胺，代号为BHPM，固含量为88.5% 89.7%，相对分子质量为2000 X IO4 2200 X 104，水解度为24.2 25.0%。实施例中的术语解释:采收率，是指采出的原油容积占地层中原油的总容积的比；波及系数，是指驱油剂波及到的油层容积与整个含油容积的比；1PV，是指I倍岩心孔隙体积；mL。地层残留聚合物再利用调驱剂的浓度，是指地层残留聚合物再利用调驱剂中的水介质分散型聚丙烯酰胺(水包水型阳离子乳液WF40)的含量。实施例1:地层残留聚合物再利用调驱剂的组成地层残留聚合物再利用调驱剂，以调驱剂总量100%计，由0.8% 2.0%的水介质分散型聚丙烯酰胺和余量的地层水组成；所述水介质分散型聚丙烯酰胺选自水包水型阳离子乳液WF40 (北京德美高科科技有限责任公司)，固含量为46.3% 48.2%,有效含量为18% 20%,相对分子质量为750 X IO4 800 X IO4,阳离子度为38 41。所述地层水是含Na+、Ca2+、Mg2+、SO42、HCCV和Cr的去离子水,其中，所述Na+的浓度为 950.89mg L1, Ca2++Mg2+ 浓度为 30.6Img L1, CO32 的浓度为 107.14mg L1, SO42的浓度为43.62mg L I, HCO3的浓度为924.45mg L \ Cl 的浓度为845.52mg Lし地层水的配制:分别将CaCl2、MgCl2 6H20、Na2SO4, NaCO3> NaHCO3> NaCl 加入到去离子水中。控制Na+、Ca2+、Mg2+、SO42-、CO32'HCO3-和Cr浓度如上所述即可。实施例2、水包水型阳离子乳液WF40的溶解性能
称取1.5g实施例1中所述的水包水型阳离子乳液WF40加入到98.5g实施例1中所述的地层注入水中，制备质量浓度为1.5%的再利用调驱剂溶液。在400r/min的转速下恒速搅拌，每隔2min取样一次，在20°C和7.34s—1的条件下用Brookfield DV-1II粘度计測定不同时刻再利用调驱剂溶液的粘度，在某ー时刻，相邻2次测量的粘度值之间的变化不大于5%，此时刻即为该剪切速率下的溶解时间。溶液的粘度随搅拌时间的关系见图1所
/Jn o实验结果表明，水包水型阳离子乳液有较好的溶解性能，在20°C时的溶解时间为6 lOmin。这是由于水包水型阳离子乳液和HPAM干粉相比，颗粒的比表面大很多，而且其制备的聚合过程中已经有部分溶胀，当溶液和水分子接触时，溶液中的连续相与水分子互溶，网状结构被破坏，有利于溶液与盐水的溶解，方便现场在线配注。实施例3、地层残留聚合物再利用调驱剂的粘浓关系称取3.0g实施例1中所述的水包水型阳离子乳液WF40加入到97.0g实施例1中所述的地层注入水中，在400r/min的条件下搅拌溶解lOmin，制备质量浓度为3%的再利用调驱剂的母液，然后稀释成质量浓度为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的目的液，在20°C和
7.34s_l条件下用Brookfield粘度计测定溶液的粘度值,结果见图2。由图2可知,地层残留聚合物再利用调驱剂的粘度随着浓度的增加呈指数上升变化趋势，当质量浓度为1.5%吋，粘度为22.4mPa s，这说明有很好的注入性。实施例4、地层残留聚合物再利用调驱剂的粘温关系
称取1.5g实施例1中所述的水包水型阳离子乳液WF40加入到98.5g实施例1中所述的地层注入水中，在400r/min的条件下搅拌溶解lOmin，制备质量浓度为1.5%的再利用调驱剂，在不同温度和7.34s-1条件下的用Brookfield粘度计测定溶液的粘度值，结果见图3。由图3可知，地层残留聚合物再利用调驱剂的粘度随着温度的升高而降低。当地层残留聚合物再利用调驱剂从地面进入地层深部的注入过程中，粘度逐渐降低，有很好的流动性，能进入高渗透层中与滞留和溶解的地层残留聚合物相遇，发生絮凝反应，封堵高渗透层。实施例5、不同质量浓度的地层残留聚合物再利用调驱剂与残留聚合物BHPM的絮凝实验称取3.0g实施例1中所述的水包水型阳离子乳液WF40加入到97.0g实施例1中所述的地层注入水，在400r/min的条件下搅拌溶解lOmin，制备质量浓度为3.0%的母液，然后稀释成质量浓度为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的目的液a。称取0.5g油田使用的聚合物阴离子部分水解聚丙烯酰胺BHPM加入到99.5g地层注入水中，配制成质量浓度为5000mg/L的母液，在油藏温度(57°C)条件下放置6 8小时；然后稀释成质量浓度为200mg/L、400mg/L和800mg/L的目的液b。絮凝实验前将稀释后的目的液a和目的液b用Warning搅拌器I档剪切20秒，模拟该再利用调驱剂和聚合物溶液经过地面注入流程和井底过炮眼的強烈机械剪切后的状态。①阳离子质量一定量取5.0mL质量浓度为1.0%的再利用调驱剂(目的液a)，向其中滴加质量浓度为600mg/L的阴离子聚合物溶液(目的液b)，边滴加边搅拌直至絮凝体积不再増加，记录滴加阴离子聚合物溶液(目的液b)的总体积，结果如表I。
②阴离子质量一定量取5.0mL质量浓度为200mg/L、400mg/L和800mg/L的阴离子聚合物溶液(目的液b)，边滴加边搅拌浓度为1.5%的再利用调驱剂(目的液a)，直至絮凝体积不再増加，记录滴加再利用调驱剂溶液(目的液a)的总体积，结果见表I。表I不同质量浓度的再利用调驱剂与不同质量浓度的地层聚合物的絮凝实验
权利要求
1.一种地层残留聚合物再利用调驱剂，其特征在于原料质量比组成如下: 水介质分散型聚丙烯酰胺 0.8 2.0%，地层水余量； 所述水介质分散型聚丙烯酰胺选自水包水型阳离子乳液WF20、水包水型阳离子乳液WF40、水包水型阳离子乳液WF70之ー或组合。
2.根据权利要求1所述的地层残留聚合物再利用调驱剂，其特征在于所述水介质分散型聚丙烯酰胺为水包水型阳离子乳液WF40。
3.根据权利要求1所述的地层残留聚合物再利用调驱剂，其特征在于所述水介质分散型聚丙烯酰胺为水包水型阳离子乳液WF40，按质量百分比，固含量为46.3% 48.2%，有效含量为18% 20%，相对分子质量为750 X IO4 800 X 104，阳离子度为38 41。
4.根据权利要求1所述的地层残留聚合物再利用调驱剂，其特征在于所述地层水是含 Na+、Ca2+、Mg2+、SO42_、HC03_ 和Cl _ 的去离子水，其中，所述 Na+ 的浓度为 950.89mg L—1，Ca2++Mg2+浓度为30.6 Img じ1，⑶广的浓度为107.14mg じ1，SO42 _的浓度为43.62mg じ1，HCO3 的浓度为 924.45mg L \ Cl 的浓度为 845.52mg L、
5.根据权利要求4所述的地层残留聚合物再利用调驱剂，其特征在于所述地层水的配制是按 Na+、Ca2+、Mg2+、SO广、CO32' HCO3^ 和 Cl ^ 浓度，分别将 CaCl2、MgCl2 6H20、Na2SO4,NaCO3> NaHCO3> NaCl加入到去离子水中。
6.权利要求1 5中任一所述的地层残留聚合物再利用调驱剂在提高海上油田聚合物驱油的采收率中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述聚合物驱油采用的聚合物为部分水解聚丙烯酰胺(BHPM)，固含量为88.5% 89.7%，相对分子质量为2000 X IO4 2200 X 104，水解度为24.2% 25.0%。
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，使用方法如下: 将所述的地层残留聚合物再利用调驱剂加入至注水井中，通过注水井注入到目标油田的油层中，与其中残留的阴离子聚合物发生相互作用，进行深部调驱，提高原油采收率。
全文摘要
本发明涉及一种地层残留聚合物再利用调驱剂及其应用。该地层残留聚合物再利用调驱剂是由0.8%～2.0%的水介质分散型聚丙烯酰胺和地层水组成。本发明的调驱剂体系组成简单，环境友好，溶解时间短，施工工艺简单，动用设备少，适用于海上油田聚合物驱现场使用。所述地层残留聚合物再利用调驱剂能在聚合物驱过程中以及后续水驱过程中利用地层残留聚合物形成絮凝体系，对高渗通道进行有效的封堵，具有延缓聚合物溶液在地层中的突破和提高波及系数的能力，提高原油的采收率和降低产聚浓度。
文档编号C09K8/588GK103113873SQ20131007024
公开日2013年5月22日 申请日期2013年3月5日 优先权日2013年3月5日
发明者戴彩丽, 杨帅, 由庆, 姜维东, 张健, 赵明伟, 赵光 申请人:中国石油大学(华东)