CN101314710B

CN101314710B - 泡沫调驱剂、驱油体系以及驱油方法

Info

Publication number: CN101314710B
Application number: CN200810128146.9A
Authority: CN
Inventors: 李兆敏; 康万利; 韩修廷; 冯其红; 蒲春生; 李宾飞; 刘忠和; 赵金省; 孟令伟
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2008-07-18
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2028-07-18
Also published as: CN101314710A

Abstract

本发明公开一种泡沫调驱剂，用于石油开采中，由功能聚合物水溶液与发泡剂混合后配制而成，其中发泡剂浓度为0.05～1wt％。本发明还公开利用该泡沫调驱剂形成的驱油体系和驱油方法，通过由高粘度至低粘度功能聚合物组成的组合段塞和由所述泡沫调驱剂和压缩气体组成的聚合物泡沫段塞进行驱油，能适应多种类非均质油层，有效提高原油采收率，降低无效水循环，提高经济效益，此种体系有效组合采收率大幅度增加，总采收率达到71％以上，采油成本也大幅度降低，可广泛用于三次采油。

Description

泡沫调驱剂、驱油体系以及驱油方法

技术领域：

本发明涉及采油技术领域，具体涉及在三次采油中提高原油采收率的化学驱油体系以及对应的驱油方法。

背景技术：

地下原油的开采主要是一次采油，原油从地下油藏被驱动到地表面而采出，由于天然能量的消耗，一次采油之后油藏中更多的原油是通过二次采油采出的，通过注水提供原油从地下驱到地表所需的压力。受油藏沉积环境和条件的影响，油层在平面上和纵向上的渗透率分布不均一，例如大庆油田纵向渗透率变异系数多为0.65左右。在注水开发过程中，注入水大部分进入高渗透区域，受长期注水冲刷，非均质性更为严重，注入水无效循环严重。传统的水驱只能开采出地下原油的40％左右，大部分原油滞留在地下有待于开采，必须用三次采油方法提高原油采收率，三次采油可以用不同方法实施，如热采法、火驱法、CO₂驱和化学驱，其中热采法、火驱法、CO₂驱等传统的方法进一步改进的潜力不大。采用化学驱提高采收率的方法已成为人们研究的目标，油田先后开展了聚合物驱油，三元化学驱，泡沫驱、聚驱+深部调剖等驱油方式，收到了比较好的挖潜效果，但驱油效率仍不够高。聚合物驱采收率可以在水驱的基础上提高10％左右，三元复合驱可以在水驱的基础上提高20％左右，泡沫复合驱在水驱的基础上采收率提高30％左右。几种方法仍存在不足，聚合物驱因不能大幅度降低原油/水间的界面张力而提高采收率幅度不够高。三元复合驱虽可以大幅度降低界面张力，但由于碱的加入极大地削弱了聚合物的黏弹性，尤其是聚合物弹性，此外，碱引起结垢和原油乳化，影响油井正常生产，泡沫驱易发生气窜等。并且，几种方法都存在大量的无效水循环现象。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种能适应多种类非均质的油层的组合泡沫调剖的驱油体系及驱油方法，能有效提高原油采收率，降低无效水循环，提高经济效益。

本发明在该驱油体系中，首先采用了一种功能聚合物。

功能聚合物具有如下结构：

其中：X为-CH₂-(CH₂)_n-CH₃

Y为

n为大于0小于20的整数。

功能聚合物是一系列接枝、嵌段的聚丙烯酰胺共聚物，这种功能聚合物既具有聚合物的粘弹性可调节注入液体的黏度，同时还有表面活性剂的作用(被称为高分子表活剂)。在驱油工艺中，功能聚合物既可作为调剖剂，还可作为泡沫的发泡剂、稳泡剂。

本发明在该驱油体系中，主要提供由该功能聚合物组合起泡剂形成的泡沫调驱剂，作为驱油中的调剖剂。泡沫调剖用于高含水油层效果非常好，功能聚合物具有起泡剂、稳泡剂的作用，泡沫调驱剂与气体混和注入可以形成稳定的泡沫驱油体系，更加增强整体段塞的封堵、调剖、驱油、洗油效果。

本发明驱油体系，包括由高粘度至低粘度功能聚合物组成的组合段塞、和由泡沫调驱剂和压缩气体组成的聚合物泡沫段塞。

其中可以包括依次注入的以下段塞：0.07PV聚合物(黏度1500mPa.s)、0.01PV聚合物(黏度560mPa.s)、0.15PV聚合物(51mPa.s)、0.15PV聚合物(51mPa.s)、0.3PV泡沫(发泡剂+功能聚合物)。

利用该驱油体系进行驱油的方法为：前期水驱2PV后，注0.07PV聚合物(黏度1500mPa.s)+0.01PV聚合物(黏度560mPa.s)+0.15PV聚合物(黏度51mPa.s)(注入两轮)+0.3PV泡沫调驱剂(发泡剂+聚合物)，后续再水驱。

本发明在驱油过程中，还可以循环注入多个组合段塞，各子段塞驱油剂注入量比例根据各段油层厚度确定，组合段塞个数为2-4个。

本发明利用该泡沫调驱剂形成的驱油体系和驱油方法，通过由高粘度至低粘度功能聚合物组成的组合段塞和由所述泡沫调驱剂和压缩气体组成的聚合物泡沫段塞进行驱油，能适应多种类非均质油层，在增加波及系数的同时提高了洗油效率，有效提高原油采收率，降低无效水循环，提高经济效益，此种体系有效组合采收率大幅度增加，总采收率达到71％以上，采油成本也大幅度降低，可广泛用于三次采油。

附图说明：

图1是依据本发明实施例一非均质岩芯的动态驱油曲线。

图2是依据本发明实施例二非均质岩芯的动态驱油曲线。

具体实施方式：

本发明主要解决三次采油采收率低及无效水循环的问题。本发明的设计思想是：通过选择一类功能聚合物，以它为出发点结合其它方法进行调剖，创建全新的驱油体系，使无论是均质油层还是非均质油层(只有在极小范围内才可以说均质油层，并且是相对而言)，驱油过程中每一组段塞都有堵调驱洗中的两种以上功能，使波及体积与洗油效率同时提高，从而提高采收率。

本发明中使用的的调节黏度的聚合物是功能聚合物，它是聚丙烯酰胺衍生的嵌段、接枝共聚物。具体而言，功能聚合物具有如下结构：

式一

其中：X为-CH₂-(CH₂)_n-CH₃，

Y为n为大于0小于20的整数。

这种功能聚合物，既具有聚合物的粘弹性可调节注入液体的黏度，同时还有表面活性剂的作用(被称为高分子表活剂)。在驱油工艺中，功能聚合物既可作为调剖剂，又可作为洗油剂，还可作为泡沫的发泡剂、稳泡剂。本发明中选择增粘能力大于40mpa·s的功能聚合物，可以选择购自上海海博生产的功能聚合物(I型，黏度大于100mPa.s；II型，黏度大于50mPa.s；或III型，黏度大于50mPa.s。)

本发明结合的其它调剖方法为泡沫驱，将功能聚合物进一步组合发泡剂形成泡沫调驱剂，在驱油过程中同步注入压缩气体，产生气体泡沫辅助驱油。泡沫驱中所用的气体可以是天然气或纯度大于90％的氮气。

本发明中，发泡剂的种类可以为烷基苯磺酸钠、烷基磺酸钠、等阴离子表面活性剂、或烷醇酰胺非离子表面活性剂及常用的发泡剂，发泡剂在调驱剂中浓度范围在0.05～1wt％；最好0.1～0.2wt％。

再一方面，利用泡沫调驱剂获得既能够大幅度提高波及体积又能够大幅度提高洗油效率的驱油段塞是本发明配制驱油体系的理想目标。首先要获取油层渗透率数值，利用功能聚合物的多功能性，选择适当的组合物形成不同黏度的段塞，由高粘度至低粘度顺序注入油层(称为一个组合段塞)。组合段塞间可用水间隔。若干个组合段塞在地层深部形成多个立体柱塞墙。在一定条件下，墙中不同段塞能够近似平行移动，从而形成相对完整的活塞式驱油方式，迫使注入水进入更微小的孔隙，提高注入水驱油效率。

本发明中，不同粘度的段塞为子段塞，由高粘度至低粘度顺序注入油层形成一个组合段塞。本发明还可以循环注入多个组合段塞，各子段塞驱油剂注入量比例根据各段油层厚度确定，组合段塞个数为2-4个；

比例：(Q₁/H₁)∶(Q₂/H₂)∶…∶(Q_n/H_n)＝1∶2∶…∶n

其中：Q_i(i＝1，…n)为渗透率由高到低各段注入量，

H_i(i＝1，…n)为渗透率由高到低各段厚度，

Q＝Q₁+Q₂+…+Q_n

下面结合附图和实施例进一步详细描述本发明。应该理解，实施例仅为公开本发明的具体内容使本领域技术人员易于理解和掌握，并不能作为对本发明的限制。本发明其它部分的描述和综述，也应理解为可以参照具体实施例进行的其它可以具体实施的方式，不能因为其没有列在实施例名目下而忽视其对技术方案的具体说明作用。

实施例一、泡沫调驱剂的配制

1、调驱剂一：聚合物1-烷基苯磺酸钠0.1wt％泡沫调驱剂。取500mg聚合物1(购自上海海博公司功能聚合物I型，黏度大于100mPa.s)，1mg烷基苯磺酸钠，混合后加入1L水进行溶解，得到泡沫调驱剂溶液1L，为发泡剂浓度为0.1wt％的聚合物1-烷基苯磺酸钠泡沫调驱剂溶液。

2、调驱剂二：聚合物2-烷基磺酸钠0.2wt％泡沫调驱剂。取500mg聚合物2(购自上海海博公司功能聚合物II型，黏度大于50mPa.s)，2mg烷基磺酸钠，混合后加入1L水进行溶解，得到泡沫调驱剂溶液1L，为发泡剂添加量(浓度)为0.2wt％的聚合物2-烷基苯磺酸钠泡沫调驱剂溶液。

3、调驱剂三：聚合物3-烷醇酰胺0.05wt％泡沫调驱剂。取500mg聚合物3(购自上海海博公司功能聚合物III型，黏度大于50mPa.s)，0.5mg烷醇酰胺，混合后加入1L水进行溶解，得到泡沫调驱剂溶液1L，为发泡剂添加量为0.05wt％的聚合物3-烷醇酰胺的泡沫调驱剂溶液。

4、调驱剂四：聚合物2-烷基磺酸钠1wt％泡沫调驱剂。取500mg聚合物2(购自上海海博公司功能聚合物II型，黏度大于50mPa.s)，10mg烷基磺酸钠，混合后加入1L水进行溶解，得到泡沫调驱剂溶液1L，为发泡剂添加量为1wt％的聚合物2-烷基苯磺酸钠泡沫调驱剂溶液。

以上配制的泡沫调驱剂用于以下驱油实验中，检验调剖效果。驱油发泡过程中，使用的泡沫调驱剂与压缩气体的体积比为1∶1，结果显示发泡剂在聚合物溶液中添加量可以在0.05～1wt％，0.1～0.2wt％最好。

实施例二、非均质岩芯聚合物-发泡驱油体系的驱油实验

采用室内物理模拟实验。

实验条件：

非均质岩芯：4.5×4.5×30cm，三层气测渗透率分别为100md、1000md、3000md。

油：模拟原油，黏度在45℃下为10mPa·s；

水：油田污水；

调驱剂：按实施例一配制；

实验温度：45℃；

泡沫：泡沫调驱剂与压缩空气的体积比为1∶1；

聚合物：实施例一中的功能聚合物。

实验方法：

水驱岩芯至含水率98％以上。前期水驱2PV后，注入组合段塞，依次为：0.07PV聚合物(黏度1500mPa.s)、0.01PV聚合物(黏度560mPa.s)、0.15PV聚合物(51mPa.s)，再次注入组合段塞，依次为：0.07PV聚合物(黏度1500mPa.s)、0.01PV聚合物(黏度560mPa.s)、0.15PV聚合物(51mPa.s)，再注0.3PV泡沫调驱剂溶液(调驱剂二：功能聚合物2-烷基磺酸钠0.2wt％)，同时按体积比为1∶1注气(空气，氮气等)，后续水驱。

驱油结果：参见图1。表明总采收率达到71％左右，在水驱基础上提高36％以上。由图1还可以看到在注入驱油剂过程中压力均有升高；后续水驱压力明显降低。

和实施例二上述实验条件和方法相同，其中变化的是使用调驱剂一、三、和四；驱油结果显示，使用功能聚合物-泡沫驱油能够在水驱基础上，提高采收率在35％以上，总采收率达到70％左右。

实施例三：与实施例二的实验条件和方法相同，组合段塞依次为：水驱1.41PV，注0.07PV、1500mg/L的I型功能聚合物(黏度1500mPa.s)；0.01PV、1500mg/LIII型功能聚合物(黏度560mPa.s)；0.15PV、1000mg/LIII型功能聚合物(51mPa.s)；注0.1PV、1500mg/L的II型功能聚合物(黏度1400mPa.s)；0.01PV、1500mg/LIII型功能聚合物(黏度560mPa.s)；0.10PV、1000mg/LIII型功能聚合物(51mPa.s)；0.3PV泡沫(0.3％发泡剂+500mg/L的III型功能聚合物)；后续水驱1.20PV，注入的泡沫调驱剂溶液为0.3PV聚合物1-烷基苯磺酸钠0.1wt％泡沫调驱剂。

驱油结果显示，使用功能聚合物泡沫驱油能够在水驱基础上，提高采收率在38％以上，总采收率达到72％左右。

采用与实施例三上述相同的方法，在2～4次注入组合段塞后，使用实施例一中聚合物3-烷醇酰胺0.05wt％泡沫调驱剂和聚合物2-烷基磺酸钠1wt％泡沫调驱剂分别进行泡沫驱油，结果显示，驱油总采收率均达到36％以上。

通过以上系列实施例非均质岩芯的实验可以说明：功能聚合物泡沫驱油能够在水驱基础上，提高采收率在36％以上，总采收率可达71％以上。与通常的聚合物驱(采收率10％左右)、三元复合驱(采收率20％左右)、泡沫复合驱(采收率30％左右)相比，驱油效率明显提高。

Claims

1.一种泡沫调驱剂，用于石油开采中，其特征在于，由基本结构单元为式一的丙烯酰胺接枝共聚功能聚合物水溶液与发泡剂混合后配制而成，且调驱剂中发泡剂浓度为0.05～1wt％，功能聚合物浓度为500mg／L；所述丙烯酰胺接枝共聚功能聚合物的基本结构单元为：

其中：X为-CH₂-(CH₂)_n-CH₃，

Y为

n为大于0小于20的整数；

该功能聚合物为上海海博公司粘度大于100mPa.s的I型功能聚合物，粘度大于50mPa.s的II型功能聚合物或粘度大于50mPa.s的III型功能聚合物；

所述发泡剂为选自烷基苯磺酸钠、烷基磺酸钠阴离子表面活性剂、和烷醇酰胺非离子表面活性剂中的任一种或多种的组合。

2.根据权利要求1所述泡沫调驱剂，其特征在于，其中发泡剂浓度为0.1～0.2wt％。