CN102162350A - 一种利用水中钙镁离子提高聚合物溶液调驱效果的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用水中钙镁离子提高聚合物溶液调驱效果的方法。该方法包括下列步骤：1、溶剂水离子组成分析，据此计算除垢剂用量W₁(g/L)；2、依据聚合物溶液设计浓度，计算聚合物干粉用量W₂(g/L)；3、加药方式：将聚合物干粉W₂与除垢剂W₁混合,获得均匀混合物W₃(g/L)，将混合物缓慢分散到溶剂水中，搅拌2小时；4、将上述溶液注入岩心或油藏。该方法既消除了高矿化度溶剂水中钙镁离子对聚合物溶液黏度的影响，又利用除垢剂与水中钙镁离子反应生成物碳酸盐微小颗粒对油藏岩石大孔道或高渗透条带实施有效封堵，技术经济效果十分明显。

Description

一种利用水中钙镁离子提高聚合物溶液调驱效果的方法

技术领域

本发明涉及石油开发技术领域一种提高采收率技术方法，它尤其适合于在高电解质浓度溶剂水条件下改善聚合物溶液或聚合物凝胶调驱效果。

背景技术

随着油田水驱开发时间延长，油井含水升高，产油量下降，化学驱提高采收率成为油田的必然选择。在诸多提高采收率技术方法中，聚合物驱以其技术简单、成本低和适应性强而受到广泛重视。在聚合物驱实践过程中，溶剂水电解质浓度尤其是钙镁离子含量对聚合物溶液性能具有较大影响，并最终影响聚合物驱增油效果。因此，聚合物溶液通常采用淡水即低矿化度水配制。但由于客观条件限制，例如海上采油平台远离大陆，输送淡水成本较高，海上油田通常采取就近钻水源井取水，水源井水总电解质浓度可达9000mg/L，Ca²⁺和Mg²⁺浓度接近1000mg/L。又如陆地油田采出污水电解质浓度高达4000mg/L，淡化处理费用较高。由此可见，若直接采取这些水配制聚合物溶液或聚合物凝胶，其黏度性能必将受到不利影响。

发明内容

为了消除高电解质浓度溶剂水对聚合物溶液的不利影响，本发明提供了一种利用水中钙镁离子提高聚合物溶液调驱效果的方法。该方法既消除了高矿化度溶剂水中钙镁离子对聚合物溶液黏度的影响，又利用除垢剂与水中钙镁离子反应生成物碳酸盐微小颗粒对油藏岩石大孔道或高渗透条带实施有效封堵，技术经济效果十分明显。

本发明的技术方案包括下列步骤：

（1）对溶剂水中离子（包括Ca²⁺和Mg²⁺）组成进行分析，据此计算除垢剂用量W₁(g/L)；除垢剂为NaOH与Na₂CO₃混合物，其中NaOH=0.05～0.50kg/m³，Na₂CO₃=0.05～2.00kg/m³；

（2）依据聚合物溶液设计浓度，计算聚合物干粉用量W₂(g/L)；

（3）加药方式：①将聚合物干粉W₂与除垢剂W₁混合, 获得均匀混合物W₃(g/L)，将混合物缓慢分散到溶剂水中，搅拌2小时。②先将聚合物干粉均匀分散到溶剂水中，搅拌熟化60-90分钟，然后将除垢剂均匀分散到聚合物溶液中，搅拌10-30分钟；

（4）将上述溶液注入岩心或油藏。

与现有技术方法比较，本发明具有以下优点：（1）可以大大削弱溶剂水中Ca²⁺和Mg²⁺离子对聚合物溶液黏度性能的影响；（2）除垢剂与Ca²⁺和Mg²⁺离子作用生成的碳酸盐以微小颗粒悬浮在聚合物溶液中，并通过聚合物溶液携带进入油藏大孔道或高渗透条带，可以大幅度增加其流动阻力，进而实现后续液流转向进入中低渗透层，最终达到扩大波及体积和提高采收率目的。

附图说明:

图1注入压力与PV数关系图;

图2注入压力与PV数关系图。

具体实施方式：

下面结合实验对本发明进一步说明：

1、实验条件：

聚合物为中国石油大庆炼化公司生产部分水解聚丙烯酰胺，相对分子质量1900×10⁴ ，简称“高分”聚合物。交联剂有机铬，取自渤海LD5-2油田，Cr³⁺有效含量2.7%。氢氧化钠（有效含量96%）和碳酸钠（有效含量99.8%）。实验用水取自LD5-2油田。

黏度采用DV-Ⅱ型布氏黏度仪测试，转速为6转/分。实验温度为50℃。

2、方案设计：

（1）除垢剂与聚合物干粉加入顺序对聚合物溶液黏度的影响：实验方案设计见表1。

聚合物溶液（C_P=2000mg/L）           表1

观察聚合物溶液外观，测量其黏度，结果见表4。

（2）除垢剂与聚合物干粉加入顺序对Cr³⁺聚合物凝胶黏度的影响：

实验方案设计见表2。

Cr³⁺聚合物凝胶                      表2

聚合物母液C_P=6000mg/L，目的液Cr³⁺聚合物凝胶C_P=1200mg/L，聚:Cr³⁺=120:1。观察聚合物凝胶外观，测量其黏度，结果见表5。

（3）除垢剂与聚合物干粉加入顺序对聚合物母液和目的液黏度的影响：

实验方案设计见表3。

聚合物溶液                   表3

观察聚合物溶液外观，测量其黏度，结果见表6。

（4）除垢剂与聚合物干粉加入顺序对溶液流动性影响：

第一组实验：

方案1-1：聚合物（C_P=1200mg/L）×1种实验用水（软化水）×1种渗透率（K_g=30000×10^-3um²）=1次实验；

方案1-2：聚合物凝胶（C_P =1200mg/L，聚:Cr³⁺=360:1）×1种实验用水（软化水）×1种渗透率（K_g=30000×10^-3um²）=1次实验；

第二组实验：

方案2-1：聚合物（C_P=1200mg/L）×1种实验用水（注入水）×1种渗透率（K_g=30000×10^-3um²）=1次实验；

方案2-2：聚合物凝胶（C_P =1200mg/L，聚:Cr³⁺=360:1）×1种实验用水（注入水）×1种渗透率（K_g=30000×10^-3um²）=1次实验；

注：将部分水解聚丙烯酰胺干粉和除垢剂干粉混合，配制聚合物溶液，剪切至黏度保留率为60%，加入有机铬（对于凝胶），搅拌30min后进行实验。

第三组实验：

方案3-1：聚合物（C_P=1200mg/L）×1种实验用水（注入水）×1种渗透率（K_g=30000×10^-3um²）=1次实验；

方案3-2：聚合物凝胶（C_P =1200mg/L，聚:Cr³⁺=360:1）×1种实验用水（注入水）×1种渗透率（K_g=30000×10^-3um²）=1次实验。

注：先配制聚合物溶液，剪切到粘度保留率为60%，放入除垢剂和有机铬（对于凝胶），搅拌30min后进行实验，结果见表7。

3、结果分析：

（1）除垢剂与聚合物干粉加入顺序对聚合物溶液黏度的影响：

除垢剂与聚合物干粉加入顺序对聚合物溶液黏度影响结果见表4。

聚合物溶液黏度测试结果               表4

注：C_P=2000mg/L，药为NaOH+Na₂CO₃。

从表4可以看出，加除垢剂与否及其加药方式对聚合物溶液黏度存在影响。加药后聚合物溶液黏度增幅较大，加药方式对聚合物溶液黏度存在影响，加药时机愈早，聚合物溶液黏度愈大，但不同加药方式下聚合物溶液黏度差别不大。

（2）除垢剂与聚合物干粉加入顺序对Cr³⁺聚合物凝胶黏度的影响：

除垢剂与聚合物干粉加入顺序对黏度影响实验结果见表5。

Cr³⁺聚合物凝胶黏度测试结果          表5

从表5可以看出，加药方式对Cr³⁺聚合物凝胶黏度存在影响。加药时机愈早，沉淀物生成量愈多，聚合物溶液浑浊度愈低，黏度愈大。

（3）除垢剂与聚合物干粉加入顺序对聚合物母液和目的液黏度的影响：

除垢剂与聚合物干粉加入顺序对聚合物母液和目的液黏度影响实验结果见表6。

聚合物溶液黏度测试结果        表6

从表6可以看出，除垢剂与聚合物干粉加入顺序对聚合物溶液的黏度存在影响。结果表明，“方案10”聚合物溶液浊度较高，黏度较低，“方案11”聚合物溶液浊度较低，黏度较高。由此可见，虽然加药方式对聚合物溶液黏度性能存在一定影响，但幅度并不大。

（4）除垢剂与聚合物干粉加入顺序对溶液流动性质影响：

除垢剂与聚合物干粉加入顺序对溶液阻力系数（F_R）和残余阻力系数（F_RR）测试结果见表7。

阻力系数和残余阻力系数（C_P=1200mg/L）          表7

从表7中可以看出，除垢剂与聚合物干粉加入顺序对聚合物溶液和聚合物凝胶黏度存在影响，但程度不大。尽管黏度相差不大，但它们的阻力系数和残余阻力系数差别较大。在3种聚合物溶液中，“方案3-1”的阻力系数和残余阻力系数最大，“方案2-1”次之，“方案1-1”最小。在3种聚合物凝胶中，“方案3-2”的阻力系数最大、残余阻力系数居中，“方案1-2” 的阻力系数居中、残余阻力系数最大，“方案2-2” 阻力系数和残余阻力系数均为最小。

实验过程中聚合物溶液注入压力与PV数关系见图1。

从图1可以看出，在3种聚合物溶液注入过程中，“方案3-1”的注入压力最高，“方案2-1”次之，“方案1-1”最低。造成这种状况的原因在于，“方案1-1”所用溶剂水中Ca²⁺和Mg²⁺已经预先清除，注入压力升高是由于聚合物在多孔介质内滞留造成的。对于“方案2-1”，由于除垢剂和聚合物干粉同时加入溶剂水中，由于聚合物溶液黏度的影响，除垢剂与水中Ca²⁺和Mg²⁺作用生成碳酸盐固体颗粒沉淀不充分，一部分颗粒随聚合物溶液进入岩心，造成孔隙过流端面减小，注入压力较大幅度升幅。对于“方案3-1”，由于是将除垢剂加入熟化聚合物溶液中，颗粒沉降难以充分进行，更多颗粒随聚合物溶液进入岩心，造成注入压力更大幅度升高。

实验过程中Cr³⁺聚合物凝胶注入压力与PV数关系见图2。

从图2可以看出，加药顺序对Cr³⁺聚合物凝胶注入压力影响趋势与聚合物溶液的相同，但注入压力的绝对值大幅度提高，这是由于Cr³⁺聚合物凝胶分子结构形态与聚合物分子结构形态间的差异。

、小结：

1.      3种加药方式所得软化水配制聚合物溶液增黏效果比较接近，均明显优于注入水的增黏效果。

2.      除垢剂与聚合物干粉的加入顺序对聚合物溶液和Cr³⁺聚合物凝胶的流动性存在影响。在“先加”、“同时加”和“后加”等3种除垢剂加药方式中，“后加”调驱剂的注入压力较高，阻力系数和残余阻力系数较大，液流转向效果较好。

Claims (1)

1.一种利用水中钙镁离子提高聚合物溶液调驱效果的方法，该方法包括下列步骤：

（1）对溶剂水中离子组成进行分析，据此计算除垢剂用量W₁(g/L)；除垢剂为NaOH与Na₂CO₃混合物，其中NaOH=0.05～0.50kg/m³，Na₂CO₃=0.05～2.00kg/m³；

（2）依据聚合物溶液设计浓度，计算聚合物干粉用量W₂(g/L)；

（3）加药方式有两种：①将聚合物干粉W₂与除垢剂W₁混合, 获得均匀混合物W₃(g/L)，将混合物缓慢分散到溶剂水中，搅拌2小时；②先将聚合物干粉均匀分散到溶剂水中，搅拌熟化60-90分钟，然后将除垢剂均匀分散到聚合物溶液中，搅拌10-30分钟；

（4）将上述溶液注入岩心或油藏。

Images