CN107605446A - 一种用于启动高渗油藏中低渗层剩余油的体系配制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于启动高渗油藏中低渗层剩余油的体系配制方法，包括以下步骤：确定油藏的油藏参数，并根据渗透率来确定聚合物溶液表观黏度和残余阻力系数的范围；选取聚丙烯酰胺聚合物；选取疏水缔合聚合物；分别测得聚丙烯酰胺聚合物和疏水缔合聚合物的黏浓关系曲线，确定两种聚合物的重量；精确称取定量的两种聚合物干粉均匀混合备用；称量配制聚合物溶液的盐水，并用机械搅拌器搅拌400rpm转动起漩涡，缓慢倒入聚合物干粉，降低转速至200rpm继续搅拌直至完全溶解，得到聚合物体系。本发明方法应用增强了聚合物溶液在油藏中的适应性。

Description

一种用于启动高渗油藏中低渗层剩余油的体系配制方法

技术领域

本发明属于石油加工技术领域，涉及一种用于启动高渗油藏中低渗层剩余油的体系配制方法。

背景技术

聚合物作为改善水驱技术，通常应用于水驱油藏高含水后的进一步提高采收率技术中。面向的油藏多数是高渗透率、非均质严重、高含水的复杂油藏条件，这给聚合物溶液在后续驱替过程中的流度控制带来了巨大的影响。而对于油田现阶段聚合物的研发和合成，主要是以高分子的聚丙烯酰胺和疏水缔合聚合物为主。

对于线性的聚丙烯酰胺，具有明显的假塑性特征，溶液黏度随着剪切速率的增加而降低，在矿场应用过程中，除超高分子的聚丙烯酰胺存在一定的注入性困难(张志英，姜汉桥，丁美爱.聚合物注入能力的实验研究[J].实验力学，2009，(01):8-12)，其他分子量条件下不存在注入性问题。而聚丙烯酰胺在注入地层后受到近井地带的强剪切作用导致分子链断裂、破碎(郭光范，叶仲斌，舒政.近井地带剪切作用对驱油用聚合物溶液渗流特性的影响[J].油田化学，2014，(01):90-94.)，溶液黏度进一步下降，水动力学体积缩小，分子间作用力削弱，使其在多孔介质中的表面吸附、机械补集、水动力学补集和聚合物分子间相互作用产生的吸附滞留减弱，难以建立有效的残余阻力系数，从而改善驱替相渗透率，提高波及效率。线性分子结构的HPAM在多孔介质中的吸附滞留主要是以单层分子吸附在岩石颗粒表面以及在小孔喉中形成的水动力学尺寸堵塞喉道，因此形成的残余阻力系数十分有限，通常在1-5左右。

对于疏水缔合聚合物，其在分子链上添加的疏水基团，形成的缔合作用，极大的增强了聚合物分子间的作用力，以多层分子吸附在多孔介质表面，缔合作用增加的水动力学体积堵塞更多的小吼喉，使疏水缔合聚合物的吸附滞留量增大。基于疏水缔合作用的特殊性，很多学者开展了各种基团的引入研究，以增强水动力学体积和分子间的作用力。

Francois Candau研究小组利用拓扑结构理论(Jeanne Francois.Associationin water of model hydrophobically end-capped poly(ethylene oxide)[J].Progressin Organic Coatings,1994,24(01):67-79)，根据分子结构模型的不同来对疏水缔合聚合物进行分类，将疏水缔合聚合物分为接枝型(线性)聚合物和远鳌型(枝化)聚合物两种结构模型，如图1和图8所示。

枝化状的疏水缔合聚合物，形成的空间网状结构，分子间作用力进一步增强，使其具有较强的抗剪切能力。虽然也具有假塑性流体特性，但是流变特征与剪切速率的关系发生变化；注入过程中受近井地带剪切后，依然具有较好的增黏性能和空间网状结构，在多孔介质中依然具有强劲的溶液性能，吸附滞留的形态是在多孔介质中多层(2-3层)的吸附，较大的水动力学体积容易在孔喉中堆积堵塞，从而建立更高的残余阻力系数。但是整个聚合物溶液的增黏性也因缔合作用而增强，给注入性带来了严重困难；注入的聚合物往往在近井地带受黏度影响建立起较高的流动阻力，渗流速度下降，促进聚合物在近井地带的吸附滞留，进一步增加注入压力，聚合物的吸附滞留导致溶液性能下降，难以进入到储层深部进行调剖。

因此，对于需要进一步提高中低渗的剩余油采收率的油藏条件而言，无论是常用的聚丙稀铣胺和疏水缔合聚合物(包括枝化聚合物等)都难以满足油藏条件对其的需求，进而提高油藏中低渗剩余油的启动：一方面是聚丙烯酰胺，受剪切作用后，在多孔介质中的溶液性能减弱，难以形成有效的残余阻力系数；另一方面是疏水缔合聚合物，较强的溶液性能带来了严重的注入性难题，易在近井地带的滞留堵塞，难以到达地层深部，需要调剖的地方。针对该类油藏问题，如何有效启动中低渗油藏的剩余油，迫切需要一种能够保证注入性且在储层深部能够建立残余阻力系数的体系来改善驱替效果。

发明内容

本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种用于启动高渗油藏中低渗层剩余油的体系配制方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于启动高渗油藏中低渗层剩余油的体系配制方法，包括以下步骤：

步骤1、确定油藏的油藏参数，并根据渗透率来确定聚合物溶液表观黏度和残余阻力系数的范围，其中当渗透率＞5000，则聚合物的表观黏度≤50、残余阻力系数≥5；2000＜渗透率＜5000之间，则聚合物的表观黏度≤25、残余阻力系数≥10；500＜渗透率＜2000之间，则聚合物的表观黏度≤10、残余阻力系数≥15；

步骤2、根据以下选取条件选取聚丙烯酰胺聚合物，再将聚丙烯酰胺聚合物在步骤1中获得的油藏参数条件和1毫升每分钟的速度下进行渗流特征研究实验，获得聚丙烯酰胺聚合物的阻力系数和残余阻力系数；

其选取条件为：①分子量范围在300W-600W，②聚合物溶液表观黏度在步骤1中确定的表观黏度范围内，且黏浓关系曲线的变化斜率k＞0.01，③其为假塑性流体，④剪切恢复性≥30％；

步骤3、根据以下选取条件选取疏水缔合聚合物，再将疏水缔合聚合物在步骤1中获得的油藏参数条件和1毫升每分钟的速度下进行渗流特征研究实验，获得疏水缔合聚合物的阻力系数和残余阻力系数；

其选取条件为：①分子结构特征为枝化结构，②具有一定的增黏能力，③剪切恢复性≥50％，④在中低剪切条件下具有较好的抗剪切能力，在高剪切速率下黏度下降迅速；

步骤4、将步骤2和步骤3中分别获得的残余阻力系数求和，当求和值不在步骤1中得到的残余阻力系数范围内时，重新进行步骤2-4，直到求和值在步骤1中得到的残余阻力系数范围内，再进行下一步骤；

步骤5、分别测得聚丙烯酰胺聚合物和疏水缔合聚合物的黏浓关系曲线，再根据步骤1中确定的聚合物的表观黏度和丙烯酰胺聚合物、疏水缔合聚合物的黏浓关系曲线分别计算得到丙烯酰胺聚合物、疏水缔合聚合物的浓度值；

步骤6、根据丙烯酰胺聚合物、疏水缔合聚合物体积比和步骤5的得到的浓度值，分别确定出丙烯酰胺聚合物、疏水缔合聚合物的重量；

步骤7、按照步骤6中重量分别称取丙烯酰胺聚合物、疏水缔合聚合物的干粉均匀混合备用；

步骤8、称量配制聚合物溶液的盐水，并用机械搅拌器搅拌400rpm转动起漩涡，缓慢倒入聚合物干粉，降低转速至200rpm继续搅拌直至完全溶解，得到聚合物体系。

进一步的是，所述步骤6中丙烯酰胺聚合物、疏水缔合聚合物体积比为1:1。

本发明的有益效果为：本发明能够确定不同油藏条件下聚合物驱油效果，建立聚合物溶液性能因素(表观黏度和残余阻力系数)对驱油效果的影响关系，从而确定出油藏条件下对聚合物体系的性能要求；最后通过合成建立相应体系。这样的方法应用增强了聚合物溶液在油藏中的适应性。

附图说明

图1为接枝型聚合物分子结构图；

图2为聚丙烯酰胺HAPM的黏浓关系曲线图；

图3为聚丙烯酰胺HAPM的流变曲线图；

图4为聚丙烯酰胺HPAM的剪切恢复性图；

图5为枝化疏水缔合聚合物HAWP的黏浓关系曲线图；

图6为枝化疏水缔合聚合物HAWP的剪切恢复性图；

图7为枝化疏水缔合聚合物HAWP流变性图；

图8为远鳌型聚合物分子结构图。

具体实施方式

本发明的一种用于启动高渗油藏中低渗层剩余油的体系配制方法，包括以下步骤，步骤1、确定油藏的油藏参数，其油藏参数包括原油黏度、油藏非均质性、油藏温度、渗透率、孔隙度、含水率，并根据渗透率来确定聚合物溶液表观黏度和残余阻力系数的范围，其中当渗透率＞5000，则聚合物的表观黏度≤50、残余阻力系数≥5；2000＜渗透率＜5000之间，则聚合物的表观黏度≤25、残余阻力系数≥10；500＜渗透率＜2000之间，则聚合物的表观黏度≤10、残余阻力系数≥15；

步骤2、根据以下选取条件选取聚丙烯酰胺聚合物，再将聚丙烯酰胺聚合物在步骤1中获得的油藏参数条件和1毫升每分钟的速度下进行渗流特征研究实验，获得聚丙烯酰胺聚合物的阻力系数和残余阻力系数；

其选取条件为：①分子量范围在300W-600W，②聚合物溶液表观黏度在步骤1中确定的表观黏度范围内，且黏浓关系曲线的变化斜率k＞0.01，③其为假塑性流体，④剪切恢复性≥30％；

步骤3、根据以下选取条件选取疏水缔合聚合物，再将疏水缔合聚合物在步骤1中获得的油藏参数条件和1毫升每分钟的速度下进行渗流特征研究实验，获得疏水缔合聚合物的阻力系数和残余阻力系数；

其选取条件为：①分子结构特征为枝化结构，②具有一定的增黏能力，③剪切恢复性≥50％，④在中低剪切条件下具有较好的抗剪切能力，在高剪切速率下黏度下降迅速；

步骤4、将步骤2和步骤3中分别获得的残余阻力系数求和，当求和值不在步骤1中得到的残余阻力系数范围内时，重新进行步骤2-4，直到求和值在步骤1中得到的残余阻力系数范围内，再进行下一步骤；

步骤5、分别测得聚丙烯酰胺聚合物和疏水缔合聚合物的黏浓关系曲线，再根据步骤1中确定的聚合物的表观黏度和丙烯酰胺聚合物、疏水缔合聚合物的黏浓关系曲线分别计算得到丙烯酰胺聚合物、疏水缔合聚合物的浓度值；步骤1中确定的聚合物的表观黏度为一个范围值，其取表观黏度范围的极值，即表观黏度≤50时，取表观黏度为50；当表观黏度≤25时，取表观黏度为25，当表观黏度≤10时，取表观黏度为10；

步骤6、根据丙烯酰胺聚合物、疏水缔合聚合物体积比和步骤5的得到的浓度值，分别确定出丙烯酰胺聚合物、疏水缔合聚合物的重量；其有了体积比，即可根据实际需要的体积，分别算出丙烯酰胺聚合物、疏水缔合聚合物各自的体积，再在通过体积和浓度得出两个聚合物的重量；

步骤7、按照步骤6中重量分别称取丙烯酰胺聚合物、疏水缔合聚合物的干粉均匀混合备用；

步骤8、称量配制聚合物溶液的盐水，并用机械搅拌器搅拌400rpm转动起漩涡，缓慢倒入聚合物干粉，降低转速至200rpm继续搅拌直至完全溶解，得到聚合物体系。

其中优选的实施方式是，所述步骤6中丙烯酰胺聚合物、疏水缔合聚合物体积比为1:1。

下面通过具体实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

本发明的一种用于启动高渗油藏中低渗层剩余油的体系配制方法，包括以下步骤：

步骤1：确定油藏的油藏参数为原油黏度在25mPa·s，油藏非均质性严重，温度在65℃左右，平均渗透率在2000mD左右，孔隙度在30％左右；经过长期的生产开发，油藏整体含水率达到80％-90％，未动用区块较多，基本形成水驱窜流通道；针对上述的油藏参数，聚合物在地层条件下能够保持溶液黏度为25mPa·s左右即可，聚合物溶液黏度不需要太高能够在黏度条件上达到近活塞式驱替即可；残余阻力系数较高，能够堵住高渗透率窜流通道，有效调剖中低渗储层，所以聚合物溶液表观黏度μ≤25mPa·s，残余阻力系数较高RFF≥10；

步骤2：选用了聚丙烯酰胺HPAM；

①其分子量在300W；

②配制了不同溶液浓度条件下的聚丙烯酰胺HPAM聚合物溶液，在油藏温度65℃条件下测定溶液黏度，绘制黏浓关系曲线，并根据黏浓关系曲线建立函数式y1＝0.0136x1-8.6169，获得变化斜率k为0.136，其k＞0.01，见图2；

③用②配制的聚合物溶液进行流变性测试，如图3所示，在低剪切速率范围条件下还具有一定的抗剪切能力，随着剪切速率增加，溶液黏度逐渐下降，当剪切速率进一步增大后，出现大幅度下降，呈现假塑性流体性质；

④采用吴茵搅拌器2档对②中的聚合物溶液分别剪切20s，消泡后测定溶液黏度，之后静止2h，再测定的溶液黏度，分析其剪切恢复性见图4，剪切恢复性≥30％；

⑤通过渗流特征研究实验，采用目标油藏短岩心，在1毫升每分钟的速度下，进行不同浓度溶液的阻力系数和残余阻力系数的测定，其结果见表1：

表1HAPM聚合物渗流特征的相关参数

通过⑤中可以看出HPAM建立残余阻力系数的能力较弱，溶液黏度也相对较低，其注入性不存在问题，流度控制能力较弱，溶液浓度提升一倍，残余阻力系数增幅不够明显，在浓度800-1750mg/L的范围内，RFF能够≥5以上。

步骤3：选用疏水缔合聚合物HAWP；

①其分子结构是枝化骨架结构，分子量600w，见图1右；

②配制了不同溶液浓度条件下的聚合物溶液，在油藏温度65℃条件下测定溶液黏度，绘制成黏浓曲线关系如图5；

③采用吴茵搅拌器2档对②中的聚合物溶液分别剪切20s，消泡后测定溶液黏度，之后静止2h，再测定的溶液黏度，分析其剪切恢复性见图6，在缔合浓度之后的剪切恢复性≥50％，满足剪切恢复率的要求；

④枝化状的疏水缔合聚合物HAWP因为其独特结构构造，流变特征不同于HPAM，其在中低剪切条件下具有较好的抗剪切能力，只有在高剪切速率下黏度下降迅速，见图7；

⑤通过渗流特征研究实验，采用目标油藏短岩心，进行不同浓度溶液的阻力系数和残余阻力系数的测定，其结果见表2，其在多孔介质中的吸附滞留量-残余阻力系数达到10以上：

表2HAWP聚合物渗流特征的相关参数

HAWP在多孔介质中建立的残余阻力系数明显高于HPAM，但是实验过程的注入压力通过比较阻力系数可以看出，明显高于HPAM，也就是说在HAWP在建立高残余阻力系数的同时，会有巨大的注入性难题；

步骤4：其中疏水缔合聚合物HAWP的残余阻力系数在10以上，聚丙烯酰胺HPAM的残余阻力系数在5以上，二者求和的求和值在15以上，满足步骤1条件，则进行下一步；

步骤5：选用了聚丙烯酰胺HPAM和疏水缔合聚合物HAWP，根据黏浓关系曲线，如图2和图5所示，以及步骤1中的表观黏度μ≤25mPa·s；分别得到聚丙烯酰胺HPAM、疏水缔合聚合物HAWP的浓度，取极值1400mg/L、1750mg/L；并按照总共12L体积，丙烯酰胺聚合物、疏水缔合聚合物体积比为1:1，分别计算出丙烯酰胺聚合物、疏水缔合聚合物的重量；

步骤6、精确称取定量的两种聚合物干粉均匀混合备用；

步骤7、称量配制聚合物溶液的盐水，并用机械搅拌器搅拌400rpm转动起漩涡，缓慢倒入聚合物干粉，降低转速至200rpm继续搅拌直至完全溶解，得到聚合物体系。该聚合物体系，既具有聚丙烯酰胺的作用效果、又具有疏水缔合聚合物的作用效果；能够充分利用聚丙烯酰胺的剪切稀释性和在多孔介质中的单层吸附特征，减小注入性压力；又能利用疏水缔合聚合物较强的抗剪切性，在多孔介质深处进行有效吸附滞留。

其中两种聚合物分子在搅拌过程中，相互缠结，并在离子作用下形成聚集体，即溶液配制完成，两种溶液相互溶解充分。

对复配的聚合物溶液进行聚合物的表观黏度测定和渗流特征的研究，实验结果见下表3；

表3 HM3复配体系性能参数

体系性能评价对比：

通过比较HPAM、HAWP和混合物的1750mg/L的驱油效果，见表4；

表4混合物配体系性能参数

复配体系不仅具有较低的表观黏度，还在多孔介质中建立更高的残余阻力系数。

以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种用于启动高渗油藏中低渗层剩余油的体系配制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、确定油藏的油藏参数，并根据渗透率来确定聚合物溶液表观黏度和残余阻力系数的范围，其中当渗透率＞5000，则聚合物的表观黏度≤50、残余阻力系数≥5；2000＜渗透率＜5000之间，则聚合物的表观黏度≤25、残余阻力系数≥10；500＜渗透率＜2000之间，则聚合物的表观黏度≤10、残余阻力系数≥15；

步骤2、根据以下选取条件选取聚丙烯酰胺聚合物，再将聚丙烯酰胺聚合物在步骤1中获得的油藏参数条件和1毫升每分钟的速度下进行渗流特征研究实验，获得聚丙烯酰胺聚合物的阻力系数和残余阻力系数；

其选取条件为：①分子量范围在300W-600W，②聚合物溶液表观黏度在步骤1中确定的表观黏度范围内，且黏浓关系曲线的变化斜率k＞0.01，③其为假塑性流体，④剪切恢复性≥30％；

步骤3、根据以下选取条件选取疏水缔合聚合物，再将疏水缔合聚合物在步骤1中获得的油藏参数条件和1毫升每分钟的速度下进行渗流特征研究实验，获得疏水缔合聚合物的阻力系数和残余阻力系数；

其选取条件为：①分子结构特征为枝化结构，②具有一定的增黏能力，③剪切恢复性≥50％，④在中低剪切条件下具有较好的抗剪切能力，在高剪切速率下黏度下降迅速；

步骤4、将步骤2和步骤3中分别获得的残余阻力系数求和，当求和值不在步骤1中得到的残余阻力系数范围内时，重新进行步骤2-4，直到求和值在步骤1中得到的残余阻力系数范围内，再进行下一步骤；

步骤5、分别测得聚丙烯酰胺聚合物和疏水缔合聚合物的黏浓关系曲线，再根据步骤1中确定的聚合物的表观黏度和丙烯酰胺聚合物、疏水缔合聚合物的黏浓关系曲线分别计算得到丙烯酰胺聚合物、疏水缔合聚合物的浓度值；

步骤6、根据丙烯酰胺聚合物、疏水缔合聚合物体积比和步骤5的得到的浓度值，分别确定出丙烯酰胺聚合物、疏水缔合聚合物的重量；

步骤7、按照步骤6中重量分别称取丙烯酰胺聚合物、疏水缔合聚合物的干粉均匀混合备用；

步骤8、称量配制聚合物溶液的盐水，并用机械搅拌器搅拌400rpm转动起漩涡，缓慢倒入聚合物干粉，降低转速至200rpm继续搅拌直至完全溶解，得到聚合物体系。

2.根据权利要求1所述的一种用于启动高渗油藏中低渗层剩余油的体系配制方法置，其特征在于，所述步骤6中丙烯酰胺聚合物、疏水缔合聚合物体积比为1:1。