1. 引言
微球作为一种调驱剂己经被广泛应用在油田生产开发中。目前,调驱过程中对微球的选择还停留在经验上,由于油田的地质构造、地层水矿化度、温度、压力等因素不同,对微球性能提出一定要求,有必要对微球的适用性进行评价 [1] [2] [3] [4] [5]。笔者从注入量和注入段塞2方面进行优化,根据实验结果确定聚合物微球注入工艺优化参数。
2. 药品、仪器
2.1. 实验药品
微球(直径为300 nm)、碳酸氢钠、硫酸钠、氯化钙、氯化镁、氯化钠、氯化钾、原油、煤油、超纯水。
2.2. 实验仪器
Mastersizer 3000激光粒度仪、超声分散机、恒温水浴锅、0.45 um针孔过滤器、单根室内岩心流动装置(见图1)。
Figure 1. The device used for laboratory single tube core flow test
图1. 单管室内岩心流动实验装置
3. 实验方法
3.1. 微球注入段塞优化
① 分别装有微球、注入水、原油的中间容器待升温至60℃后开始后续测量。选取5根渗透率相近的岩心,分别放入岩心夹持器中,待测。
② 向岩心中注入原油,建立原始含油饱和度(岩心出口端不出水)。
③ 用1 mL/min流量注入模拟地层水,水驱至经济极限(出口端含水98%以上),记录稳定下的流量和压差,计算一次水驱采收率。
④ 同样用1 mL/min流量向岩心中注入质量分数为0.2%微球(300 nm),注入量依次为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 PV,记录稳定下的流量和压差,计算阻力系数,并记录下注体系阶段的采收率。
⑤ 将注入了微球的岩心放置在60℃恒温水浴锅锅中恒温7 d,至体系达到最大膨胀倍率。
⑥ 用模拟地层水驱替至压力稳定,计算调剖后水驱采收率,封堵率,确定最优微球注入量。
3.2. 注入方式优化
①将分别装有微球体系、注入水和原油的中间容器升温至60℃后,注入原油,建立岩心原油饱和度。
②按1 mL/min的驱替速度水驱至高渗岩心出口端。
③按2种不同方式注入。方法一:连续注入已优化的单一粒径(300 nm)微球,注入速度为1 mL/min ,注入量为0.5 PV,记录调驱过程中压力的变化;方法二:先注入已优化的单一粒径微球0.2 PV,水驱,注入微球0.2 PV,水驱,注入速度均为1 mL/min。
④按1 mL/min的驱替速度继续水驱,记录后续水驱稳定压力p,对比注入方式对高渗岩心的封堵率和岩心最终采收率,做压力注入量曲线。
4. 实验结果与讨论
4.1. 压力随注入量变化
注入直径为300 nm的微球,进行5组单管岩心流动实验,实验结果见图2。结果表明,微球具有一定的传输能力,通过“封堵、变形、运移、再封堵、再变形、再运移”的过程不断向地层深部运移,进行深部调驱。对于超低渗油藏,300 nm微球具有较好的适应性,当注入质量分数为0.2%的微球时,随着注入量增大,压力升高;当微球注入量为0.4 PV时,压力效果最佳。
Figure 2. The relation curve between microsphere injection volume and pressure
图2. 微球注入量与压力关系曲线
4.2. 注入量与封堵率关系
在不同注入量下封堵率结果如表1所示。在岩心渗透率基本相同条件下,微球驱过程中,随着微球注入量增加,压力呈逐渐上升趋势,微球注入量为0.1~0.3 PV时,压力上升不明显,当注入量大于0.4 PV时,压力出现明显爬升。无论微球注入量多少,与一次水驱压力相比,二次水驱压力均有明显上升,说明微球具有一定封堵效果。封堵率和采收率与注入量有关,微球注入量越大,封堵效果越好,采收率越大,其中注入量为0.4 PV时,封堵率可达71.4%,采收率增幅25.2%,累计采收率78.9%,继续增大微球注入量,封堵率和采收率增幅效果不明显,因此,最优微球注入量为0.4 PV。
Table 1. The relationship between the microsphere injection volume an d recovery ratio
表1. 微球注入量与采收率关系
4.3. 不同注入方式的影响
设计渗透率级差为2,按照2.2中的实验方法注入300 nm的聚合物微球,实验结果如图3所示。对于含有大孔道的低渗储层,注入方法二(周期注入方式)具有更好的封堵效果,相较于方法一(连续注入),周期注入方式采收率增幅更突出。
Figure 3. The curve graph of injection volume and pressure under different injection modes
图3. 不同注入方式下注入量与压力曲线图
5. 结论
1) 对于超低渗油藏,300 nm微球具有较好的适应性,当注入质量分数为0.2%微球时,随着注入量增大,封堵率和采收率增加;当注入量为0.4 PV时,封堵率可达71.4%,采收率增幅25.2%,累计采收率78.9%,其效果最佳。
2) 对于含有大孔道的低渗储层,周期注入方式具有更好的封堵效果,相较于连续注入,周期注入方式采收率增幅更突出。
NOTES
*通信作者。