专利名称：一种使用纳微米聚合物颗粒开采低渗透油田剩余原油的方法
技术领域：
本发明属于油田采油领域，涉及油田三次采油技术，具体涉及一种使用纳微米聚合物颗粒开采低渗透油田剩余原油的方法。
背景技术：
目前，国内很多油田处于高含水、高采出程度的阶段，综合采收率较低，多井低产。20世纪80年代，我国发展起化学驱三次采油技术。三次采油是对比一次采油、二次采油而言的。在石油开采初期，只是利用地层的天然能量开采石油为一次采油，采收率仅为10%左右；通过向地层注水、注气来开采石油的方法为二次采油，采收率一般也只能达到25% 40%左右；三次采油则是利用物理、化学和生物等手段，继续开采地下的剩余石油。 现在化学驱技术正处于蓬勃发展阶段，正在开展的化学驱研究工作主要包括聚合物驱、碱-聚合物驱、表面活性剂-碱驱、表面活性剂-聚合物驱及碱-表面活性剂-聚合物驱等。这些化学复合驱不仅进行了广泛的室内机理研究，也在现场进行了先导性试验，并取得了明显的效果。而目前这些化学驱三次采油方法主要适用于中高渗油田。对于低渗透油田有表面活性剂和微生物方法，但由于技术、经济和低渗透油田产量低等原因使此类方法很难得以应用，加之三次采油方法多适用于中高含水期使用，而低渗透油田解决的更重要问题是流动和控制含水率上升问题。目前改善流动(改善井底的渗流状况)的方法有保持地层压力、压裂、注水、优化井网、水平井开采等措施。但这些方法还难于形成大面积规模的开采效果，采用水平井开发由于低渗透供给能力不足往往也达不到预期的效果，开采有效时间短、采收率低。
发明内容
本发明为了解决上述问题，结合一种新型的纳微米聚合物颗粒，提供一种开采低渗透油田剩余原油的新方法。本发明提供一种利用纳微米聚合物颗粒开采低渗透油田剩余原油的方法，采用的是“水驱+微纳米聚合物颗粒驱”的方法，具体步骤如下(I)低渗透油田前期水驱；(2)测量低渗透油田平均喉道半径‘，确定纳微米聚合物颗粒的其中纳微米聚合物颗粒的粒径大小满足％# I(3)根据确定的纳微米聚合物颗粒的采用蒸馏沉淀法多元共聚得到纳微米聚合物颗粒；(4)将步骤(3)的纳微米聚合物颗粒注入油层，低渗透油田后续水驱。其中步骤(3)中采用蒸馏沉淀法多元共聚得到纳微米聚合物颗粒的具体步骤为
(3-1)取丙烯酰胺，和丙烯酸及其衍生物的一种或几种的混合物，其中丙烯酰胺与丙烯酸及其衍生物的一种或几种的混合物的摩尔比为1:10-10:1，加入到反应容器中，往反应容器中加入溶剂，充分混合，然后超声分散开，往反应容器中加入交联剂和引发剂，也超声分散开；(3-2)加热器加热升温，在10-18分钟内加热升温到沸腾状态，然后将油浴温度保持在90°C左右，保持该状态15分钟；(3-3)调节加热器温度至110-120°C，加大蒸馏强度，反应容器内的溶剂不断的流入到接收容器中，90-100分钟后，反应容器内的溶剂全部蒸馏出来；(3-4)停止加热，向反应容器内加入乙醇，并且超声分散，然后离心分离出反应得到的微球；(3-5)提纯再用乙醇超声分散、离心两遍，以净化所得到的微球；(3-6)然后将提纯后得到的所述微球放于40-60°C的烘箱中10-14小时，烘干得到需要的复合聚合物微球。优选的，丙烯酸衍生物为2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸(AMPS)或甲基丙烯酸甲酯(MMA)0优选的，丙烯酸与甲基丙烯酸甲酯的混合的摩尔比为1:3。 优选的，所述溶剂为乙腈、甲醇、乙醇，乙酸乙酯和四氢呋喃中的一种或几种，用量为丙烯酰胺摩尔质量的17. 3-36. 5倍。优选的，其特征在于所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺或二乙烯基苯，用量为丙烯酰胺的1-10% (mol百分比);所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或偶氮二异丁酸二甲酯，用量为丙烯酰胺的O. 5-2% (mol百分比)。优选的，在步骤(3-3)中，保持回流到反应容器中的溶剂和蒸馏出来的溶剂的速度比在2左右。优选的，所述步骤(4)中注入的微纳米聚合物颗粒段塞尺寸为O. I O. 3PV。优选的，所述步骤(4)中注入的纳微米聚合物颗粒浓度范围为1000 2500mg/L。优选的，所述步骤(4)中注入的纳微米聚合物颗粒浓度为1000mg/L或1500mg/L或2500mg/L。并且，其中，使用的纳微米聚合物颗粒初始粒径分布范围为200nm I. 2μπι，水化后颗粒粒径分布范围为400nm 13 μ m ;其中，纳微米聚合物颗粒具有水化膨胀特性。并且，其中，所述步骤(2)中使用的纳微米聚合物颗粒的尺寸满足时属
于纳米级流动，当^ I ^ 6时属于微米级流动。本发明优点在于所用的纳微米聚合物颗粒注入体系能选择性地进入大中小孔道，具有更强的扩大波及体积作用和洗油能力，更好的开采低渗透层剩余油，提高原油采收率，增加经济效益。
图I纳微米聚合物颗粒驱与水驱油含水率随生产时间变化关系图2纳微米聚合物颗粒驱与水驱油采出程度随生产时间变化关系图3纳微米聚合物颗粒在狭小的孔隙通道中迅速通过或变形通过；图4纳微米聚合物颗粒在大的孔隙空间处滞留或缓慢流动；图5采收率与注入孔隙体积倍数关系曲线；
图6为本方法聚合反应器装置的示意图；图7为四组不同水化粒径分级的复合干燥微球的扫描电镜图(图中标尺均为5 μ m)。图6中I为圆底烧瓶,2为反应液，3为冷凝回流管,4为冷凝接头,5为接收容器，6为加热装置。
具体实施例方式利用本发明在大庆油田、胜利油田等多个油田试验区进行试验，均收到显著的开发效果。下面以大庆采油二厂、三厂、九厂的油层为例，结合附图进一步说明本发明。实例一
大庆采油二厂的南二、三区位于萨尔图背斜构造的南端，地层的倾角西翼较陡为10°，东翼较缓为3. 5° ;南二、三区高台子油层沉积环境主要为三角洲外前缘相沉积，岩性以细砂岩、细粉砂岩和泥质粉砂岩为主，含有少量的伊蒙混层，膨胀性不强，绿泥石含量较高。表内层的岩性以细、粉砂岩为主，平均空气渗透率22. 5mD，平均孔隙度27. 12%，平均原始含油饱和度62. 37%。根据选井原则和标准，对南二、三区高台子油层地区的水井进行了分析，调剖井组由高 163-47、高 163-49、高 164-49、高 165-49、高 165-51、高 167-51、高 169-53、高 170-53共8 口水井组成，井区共有21 口油井，中心采出井6 口。调剖井区面积I. 209km2，高I、II组地质储量263. 9994X 104t。注入纳微米聚合物颗粒驱油效果的对比。室内实验设计了水驱+纳微米聚合物颗粒驱、水驱+聚合物驱、水驱三套方案进行驱油效果对比。结果显示水驱+纳微米聚合物颗粒驱的含水率最低，提高采收率幅度最大。如图1、2。这是因为纳微米聚合物作为一种新型的逐级调驱剂，可在油层深部发生物理和化学变化，实现液流改向。同时，纳微米聚合物颗粒调驱具有“堵大不堵小”的特点，使在大孔隙中以网状分布形式流动或滞留达到逐级调剖的作用，其两相相对渗透率与水驱相比明显向有利于驱替的方向转变，在一定程度上扩大了波及体积。其中，水驱+聚合物驱、水驱都采用本领域公知的方式进行。其中本发明的水驱+纳微米聚合物颗粒驱采用如下步骤( I)低渗透油田前期水驱；(2)测量低渗透油田平均喉道半径^，确定纳微米聚合物颗粒的，其中纳微米聚合物颗粒的粒径大小满足I % <6；(3)根据确定的纳微米聚合物颗粒的采用蒸馏沉淀法多元共聚得到纳微米聚合物颗粒；(4)将步骤(3)的纳微米聚合物颗粒注入油层，低渗透油田后续水驱。注入纳微米聚合物颗粒粒径尺寸与喉道半径关系的确定。根据恒速压汞法测得的％计算可知，^ I时，纳微米聚合物颗粒可以顺利通过孔道，为纳米级流动；当
< η说< 6时，纳微米聚合物颗粒半径为几个纳米 几个微米，渗流表现为变形弹性通
过，存在阻力，为微米级流动；当 丨::1.,/^>6时，纳微米聚合物颗粒通过孔道存在较大阻力，难以通过，形成堵塞。从室内微观模型试验中可以看出，注入地层的纳微米聚合物颗粒在狭小的油层孔隙通道中迅速变形流动通过(图3)，而在大的孔隙空间处出现滞留或缓慢流动现象(图4)，达到增大驱替波及体积的效果，提高三次采收率。也可以采用本领域公知的其
他方法来测量％ o注入纳微米聚合物颗粒段塞尺寸的确定。室内岩心试验设计了在固定浓度1500mg/l下，注入纳微米聚合物颗粒段塞尺寸O. 05PV、0. 1PV、0. 15PV、0. 2PV、0. 25PV、
0.3PV六套方案，其采收率增量分别为7. 96 %U2. 86 %U5. 42 %U7. 63 %U9. 1220.28%。从中可以看出，注入纳微米聚合物颗粒后产油量明显增加，并且当注入0. IPV纳微米聚合物颗粒时，采收率增加效果最显著(图5)，结合药剂费及收益状况，其产出投入比最大，O. 2PV次之。由此看来，注入段塞选用方案I，即注O. IPV纳微米聚合物颗粒驱油较好。注入纳微米聚合物颗粒段塞浓度的确定。室内岩心试验同时设计了在最佳PV数下，注入不同纳微米聚合物颗粒段塞浓度对累计采油量的影响。见表I。结果表明，当聚合物颗粒注入溶度在100 300mg/l时效增油果不明显，采收率提高幅度小；当注入浓度达到500mg/l时效果才得以清晰体现；注入浓度为1000mg/l时，驱油效果较好，到2009年底可比水驱提高采收率15. 66%，结合药剂费用及收益状况知，其产出投入比最大；注入浓度为1500mg/l以上时，药剂费投入大，而增油幅度小，产出投入比不理想。表I段塞浓度对累计采油量的影响
权利要求
1.一种利用纳微米聚合物颗粒开采低渗透油田剩余原油的方法，其特征在于，采用的是“水驱+微纳米聚合物颗粒驱”的方法，具体步骤如下 (1)低渗透油田前期水驱； (2)测量低渗透油田平均喉道半径^定纳微米聚合物颗粒的其中纳微米聚合物颗粒的粒径大小满足％说/ % <6； (3)根据确定的纳微米聚合物颗粒的采用蒸馏沉淀法多元共聚得到纳微米聚合物颗粒； (4)将步骤(3)的纳微米聚合物颗粒注入油层，低渗透油田后续水驱。
2.根据权利要求I中的方法，其特征在于，所述，步骤(3)中采用蒸馏沉淀法多元共聚得到纳微米聚合物颗粒的具体步骤为 (3-1)取丙烯酰胺，和丙烯酸及其衍生物的一种或几种的混合物，其中丙烯酰胺与丙烯酸及其衍生物的一种或几种的混合物的摩尔比为1:10-10:1，加入到反应容器中，往反应容器中加入溶剂，充分混合，然后超声分散开，往反应容器中加入交联剂和引发剂，也超声分散开; (3-2)加热器加热升温，在10-18分钟内加热升温到沸腾状态，然后将油浴温度保持在90°C左右，保持该状态15分钟； (3-3)调节加热器温度至110-120°C，加大蒸馏强度，反应容器内的溶剂不断的流入到接收容器中，90-100分钟后，反应容器内的溶剂全部蒸馏出来； (3-4)停止加热，向反应容器内加入乙醇，并且超声分散，然后离心分离出反应得到的微球； (3-5)提纯再用乙醇超声分散、离心两遍，以净化所得到的微球； (3-6)然后将提纯后得到的所述微球放于40-60°C的烘箱中10-14小时，烘干得到需要的复合聚合物微球。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于丙烯酸衍生物为2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸(AMPS)或甲基丙烯酸甲酯(MMA)。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于丙烯酸与甲基丙烯酸甲酯的混合的摩尔比为 1:3。
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于所述溶剂为乙腈、甲醇、乙醇，乙酸乙酯和四氢呋喃中的一种或几种，用量为丙烯酰胺摩尔质量的17. 3-36. 5倍。
6.如权利要求I所述的方法，其特征在于所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺或二乙烯基苯，用量为丙烯酰胺的1-10% (mol百分比)；所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或偶氮二异丁酸二甲酯，用量为丙烯酰胺的O. 5-2% (mol百分比)。
7.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤(3-3)中，保持回流到反应容器中的溶剂和蒸馏出来的溶剂的速度比在2左右。
8.如权利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中注入的纳微米聚合物颗粒段塞尺寸为O. I O. 3PV。
9.如权利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中注入的纳微米聚合物颗粒浓度范围为1000 2500mg/L。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中注入的纳微米聚合物颗粒浓度为 1000mg/L 或 1500mg/L 或 2500mg/L。
全文摘要
本发明涉及一种利用纳微米聚合物颗粒开采低渗透油田剩余原油的方法，采用如下步骤(1)低渗透油田前期水驱；(2)测量低渗透油田平均喉道半径确定纳微米聚合物颗粒的r粒径，其中纳微米聚合物颗粒的粒径大小满足(3)根据确定的纳微米聚合物颗粒的r粒径，采用蒸馏沉淀法多元共聚得到纳微米聚合物颗粒；(4)将步骤(3)的纳微米聚合物颗粒注入油层，低渗透油田后续水驱。本实用新型的优点为所用的纳微米聚合物颗粒注入体系能选择性地进入大中小孔道，具有更强的扩大波及体积作用和洗油能力，更好的开采低渗透层剩余油，提高原油采收率，增加经济效益。
文档编号E21B43/22GK102797443SQ201210307878
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月27日 优先权日2012年8月27日
发明者朱维耀, 韩大匡, 蔡强, 龙运前, 张雪玲, 于明旭 申请人:北京科技大学