CN103995083A - 一种评价聚合物凝胶调剖剂油藏适应性的方法 - Google Patents
一种评价聚合物凝胶调剖剂油藏适应性的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种评价聚合物凝胶调剖剂油藏适应性的方法，该方法包括：步骤A，制备胶结人造岩心；步骤B，配制地层水溶液；步骤C，配制聚合物凝胶调剖剂；步骤D，分别利用所述地层水溶液以及当前配制的聚合物凝胶调剖剂对一胶结人造岩心进行驱替，并计算该胶结人造岩心的残余阻力系数；步骤E，分别利用所述地层水溶液以及聚合物纯液体对另一胶结人造岩心进行驱替，并计算该胶结人造岩心的残余阻力系数；步骤F，根据步骤D计算得到的残余阻力系数与步骤E计算得到的残余阻力系数的比值，确定已知渗透率的待测油藏地层的最低成胶浓度。利用本发明可选择合适浓度的聚合物凝胶调剖剂对油藏地层进行封堵，施工过程成本低、资源浪费少。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻采技术领域，具体地，涉及一种评价聚合物凝胶调剖剂油藏适应性的方法。
背景技术
随着油田的不断开发，油藏非均质性越来越严重，注入水大量冲刷，油层粘土和胶结物膨胀、溶蚀，微粒运移，出砂加重等，造成地质非均质情况进一步恶化。在开发过程中往往表现出以下问题，如：平面矛盾突出，平面注入水沿高渗透带突进形成水道；层间矛盾突出，产吸剖面不均匀，纵向上存在单层突进现象。而目前的石油天然气采出程度却非常低，因此急需进行调剖调驱作业，封堵高渗透层，扩大注入水波及面积，启动残余油。
聚合物凝胶调剖剂是一种由聚合物纯液体(溶质)和交联剂(溶剂)配制形成的调剖剂，其中聚合物为部分水解的聚丙烯酰胺，当聚合物纯液体与交联剂配制混合以后，形成网状的交联聚合物分子，表现形式为形成凝胶，可用于封堵油藏地层中的水道，达到调剖堵水的作用。随着聚合物凝胶调剖剂中聚合物比重的提高，其浓度增大，成胶速度加快，反之，浓度降低，成胶速度降低，甚至于不成胶。与聚合物凝胶调剖剂在地面环境中的成胶情况相比，聚合物凝胶调剖剂注入油藏地层中之后，孔隙结构阻碍了聚合物分子与交联剂分子的接触，其成胶速度降低，成胶时间延长。目前聚合物凝胶调剖剂的价格普遍较高，因此在保证调剖效果的同时降低聚合物凝胶调剖剂的浓度，对调剖堵水施工过程降低成本、减少资源浪费具有非常重要的意义。
发明内容
本发明实施例的主要目的在于提供一种评价聚合物凝胶调剖剂油藏适应性的方法，提供一种在实验室条件下通过模拟聚合物凝胶调剖剂调剖堵水过程来确定聚合物凝胶调剖剂油藏适应性的技术。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种评价聚合物凝胶调剖剂油藏适应性的方法，包括：
步骤A，制备胶结人造岩心，在所述胶结人造岩心的前端部装设压力传感器；其中，所述胶结人造岩心用于模拟已知渗透率的待测油藏地层；
步骤B，为所述胶结人造岩心配制地层水溶液，该地层水溶液的矿化度与该已知渗透率的待测油藏地层的矿化度相同；
步骤C，利用聚合物纯液体和交联剂配制最低估计成胶浓度的聚合物凝胶调剖剂；其中，所述最低估计成胶浓度的初始值为一预设值；
步骤D，分别利用所述地层水溶液以及当前配制的聚合物凝胶调剖剂对一胶结人造岩心进行驱替，并根据驱替过程中所述压力传感器的压力示数值计算该胶结人造岩心的残余阻力系数；
步骤E，分别利用所述地层水溶液以及聚合物纯液体对另一胶结人造岩心进行驱替，并根据驱替过程中所述压力传感器的压力示数值计算该胶结人造岩心的残余阻力系数；
步骤F，若步骤D计算得到的残余阻力系数与步骤E计算得到的残余阻力系数的比值等于第一设定值，则将当前的最低估计成胶浓度确定为该已知渗透率的待测油藏地层的最低成胶浓度；
若步骤D计算得到的残余阻力系数与步骤E计算得到的残余阻力系数的比值大于该第一设定值，则利用第二设定值更新当前的最低估计成胶浓度，并返回步骤C继续执行，其中，更新后的最低估计成胶浓度小于当前的最低估计成胶浓度，且二者之差为所述第二设定值；
若步骤D计算得到的残余阻力系数与步骤E计算得到的残余阻力系数的比值小于该第一设定值，则利用第三设定值更新当前的最低估计成胶浓度，并返回步骤C继续执行，其中，更新后的最低估计成胶浓度大于当前的最低估计成胶浓度，且二者之差为所述第三设定值。
借助于上述技术方案，本发明在实验室条件下模拟了聚合物凝胶调剖剂调剖堵水的过程，本发明针对已知渗透率的待测油藏地层，首先制备胶结人造岩心，配制地层水溶液和聚合物凝胶调剖剂，然后采用地层水溶液和聚合物凝胶调剖剂对胶结人造岩心进行驱替并计算胶结人造岩心的残余阻力系数，作为对比，本发明还采用地层水溶液和聚合物纯液体对胶结人造岩心进行驱替并计算胶结人造岩心的残余阻力系数，之后对比两次计算得到的残余阻力系数，最后根据对比结果确定了对该已知渗透率的待测油藏地层调剖堵水时，达到成胶目的(起到封堵效果)所需的最低浓度，即最低成胶浓度。在调剖堵水施工时，选择该最低成胶浓度的聚合物凝胶调剖剂对该已知渗透率的待测油藏地层进行封堵，不仅能够达到封堵目的，而且施工过程成本低、资源浪费少。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的评价聚合物凝胶调剖剂油藏适应性的方法流程示意图；
图2是图1中步骤S14的具体流程示意图；
图3是图1中步骤S15的具体流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种评价聚合物凝胶调剖剂油藏适应性的方法，如图1所示，该方法包括：
步骤S11，制备胶结人造岩心，在所述胶结人造岩心的前端部装设压力传感器；其中，所述胶结人造岩心用于模拟已知渗透率的待测油藏地层。
针对已知渗透率的待测油藏地层，为了分析确定利用聚合物凝胶调剖剂调剖堵水时，达到成胶目的时所需的最低浓度，本发明首先要在实验室条件下制作胶结人造岩心以模拟该已知渗透率的待测油藏地层。具体的，该步骤可以采用石英砂环氧树脂胶结、石英砂填砂模型、石英砂磷酸铝胶等方法制备胶结人造岩心，对此本发明不作具体限定。
步骤S12，为所述胶结人造岩心配制地层水溶液，该地层水溶液的矿化度与该已知渗透率的待测油藏地层的矿化度相同。
步骤S13，利用聚合物纯液体和交联剂配制具有当前的最低估计成胶浓度的聚合物凝胶调剖剂。
该步骤中，当前的最低估计成胶浓度的初始值为一预设值，该预设值可以按照如下方式设置：根据已有的调剖堵水经验，针对该已知渗透率的待测油藏地层，估计一个聚合物凝胶调剖剂成胶所需的最低浓度，即本步骤中最低估计成胶浓度的初始值。
步骤S14，分别利用所述地层水溶液以及步骤S13当前配制的聚合物凝胶调剖剂对一胶结人造岩心进行驱替，并根据驱替过程中所述压力传感器的压力示数值计算该胶结人造岩心的残余阻力系数。
如图2所示，步骤S14具体可以包括如下步骤：
步骤S141，对该胶结人造岩心抽真空。
步骤S142，利用所述地层水溶液对该胶结人造岩心进行初次水驱，并当所述压力传感器的示数稳定时记录压力示数值。
步骤S143，从该胶结人造岩心的前端部注入所述具有当前的最低估计成胶浓度的聚合物凝胶调剖剂。
步骤S144，待所述压力传感器的示数稳定后，利用所述地层水溶液对该胶结人造岩心进行再次水驱，当所述各测压点处的压力传感器的示数再次稳定时记录压力示数值。
步骤S145，根据达西公式，利用所述初次水驱过程中记录的压力示数值计算初次水驱时该胶结人造岩心的渗透率，利用所述再次水驱过程中记录的压力示数值计算再次水驱时该胶结人造岩心的渗透率。
具体的，该步骤所采用的达西公式如下：
K＝1000×L×μ×Q/60×g×A×△P
其中，K-渗透率，mD；
L-胶结人造岩心的长度，cm；
μ-注入液体(地层水溶液)的粘度，cp；
Q-流量，ml/min；
g-重力加速度；
A-岩心截面积，cm2；
△P-胶结人造岩心前端部和尾部间的压力差(尾部压力为大气压强)，MPa。
步骤S146，根据该胶结人造岩心分别在再次水驱时和初次水驱时的渗透率，计算该胶结人造岩心的残余阻力系数。
具体的，该步骤采用的公式如下：
Frr＝(Kwii)/(Kwi)；
其中，Frr-残余阻力系数；
Kwii-再次水驱时胶结人造岩心的渗透率；
Kwi-初次水驱时胶结人造岩心的渗透率。
步骤S15，分别利用所述地层水溶液以及聚合物纯液体对另一胶结人造岩心进行驱替，并根据驱替过程中所述压力传感器的压力示数值计算该胶结人造岩心的残余阻力系数。
步骤S15实际为步骤S14的对比组岩心驱替试验，之所以设置对比组，是为了确定步骤S14注入胶结人造岩心中的聚合物凝胶调剖剂是否已经成胶，因为步骤S15中注入胶结人造岩心的聚合物纯液体是不能成胶的，起不到封堵的作用，通过对比两步骤获得的残余阻力系数即可明确步骤S14注入胶结人造岩心中的聚合物凝胶调剖剂是否已经成胶(即是否起到封堵作用)。
与步骤S14类似，如图3所示，步骤S15具体可以包括如下步骤：
步骤S151，对该胶结人造岩心抽真空。
步骤S152，利用所述地层水溶液对该胶结人造岩心进行初次水驱，并当所述压力传感器的示数稳定时记录压力示数值。
步骤S153，从该胶结人造岩心的前端部注入所述聚合物纯液体。
步骤S154，待所述压力传感器的示数稳定后，利用所述地层水溶液对该胶结人造岩心进行再次水驱，当所述各测压点处的压力传感器的示数再次稳定时记录压力示数值。
步骤S155，根据达西公式，利用所述初次水驱过程中记录的压力示数值计算初次水驱时该胶结人造岩心的渗透率，利用所述再次水驱过程中记录的压力示数值计算再次水驱时该胶结人造岩心的渗透率。
具体的，该步骤所采用的达西公式如下：
K＝1000×L×μ×Q/60×g×A×△P
其中，K-渗透率，mD；
L-胶结人造岩心的长度，cm；
μ-注入液体(地层水溶液)的粘度，cp；
Q-流量，ml/min；
g-重力加速度；
A-岩心截面积，cm2；
△P-胶结人造岩心前端部和尾部间的压力差(尾部压力为大气压强)，MPa。
步骤S156，根据该胶结人造岩心分别在再次水驱时和初次水驱时的渗透率，计算该胶结人造岩心的残余阻力系数。
具体的，该步骤采用的公式如下：
Frr＝(Kwii)/(Kwi)；
其中，Frr-残余阻力系数；
Kwii-再次水驱时胶结人造岩心的渗透率；
Kwi-初次水驱时胶结人造岩心的渗透率。
步骤S16，若步骤S14计算得到的残余阻力系数与步骤S15计算得到的残余阻力系数的比值等于第一设定值，则将当前的最低估计成胶浓度确定为该已知渗透率的待测油藏地层的最低成胶浓度；
若步骤S14计算得到的残余阻力系数与步骤S15计算得到的残余阻力系数的比值大于该第一设定值，则利用第二设定值更新当前的最低估计成胶浓度，并返回步骤S13继续执行，其中，更新后的最低估计成胶浓度小于当前的最低估计成胶浓度，且二者之差为所述第二设定值；
若步骤S14计算得到的残余阻力系数与步骤S15计算得到的残余阻力系数的比值小于该第一设定值，则利用第三设定值更新当前的最低估计成胶浓度，并返回步骤S13继续执行，其中，更新后的最低估计成胶浓度大于当前的最低估计成胶浓度，且二者之差为所述第三设定值。
具体的，若步骤S14计算得到的残余阻力系数与步骤S15计算得到的残余阻力系数的比值等于第一设定值，则认为步骤S14中注入的聚合物凝胶调剖剂已经完全成胶(即起到封堵作用)，并且，该聚合物凝胶调剖剂的浓度为针对该已知渗透率的待测油藏地层进行调剖堵水达到成胶目的(即起到封堵作用)所需的最低浓度，将其确定为最低成胶浓度。针对该已知渗透率的待测油藏地层，低于该最低成胶浓度的聚合物凝胶调剖剂不能完全成胶，达不到封堵作用。其中，第一设定值可以根据已有的调剖堵水经验确定，较佳的，可以取值为2。
若步骤S14计算得到的残余阻力系数与步骤S15计算得到的残余阻力系数的比值大于该第一设定值，则认为步骤S14中注入的聚合物凝胶调剖剂虽已经完全成胶(即起到封堵作用)，但是该聚合物凝胶调剖剂的浓度大于针对该已知渗透率的待测油藏地层进行调剖堵水达到成胶目的(即起到封堵作用)所需的最低浓度，也就是说，在达到相同封堵效果的情况下，此时的聚合物凝胶调剖剂浓度偏大，存在施工成本升高以及资源浪费等问题。在这种情况下，为了确定最低成胶浓度，需要利用第二设定值去更新最低估计成胶浓度，更新后的最低估计成胶浓度要小于当前的最低估计成胶浓度，然后再配制更新后最低估计成胶浓度的聚合物凝胶调剖剂，并重新利用地层水溶液和该更新后最低估计成胶浓度的聚合物凝胶调剖剂进行岩心驱替试验，以及重新利用地层水溶液和聚合物纯液体进行对比组岩心驱替试验，对比二者得到的残余阻力系数，直到确定出最低成胶浓度。其中，第二设定值为一更新所用的差值，可以根据实际需要选取。
若步骤S14计算得到的残余阻力系数与步骤S15计算得到的残余阻力系数的比值小于该第一设定值，则认为步骤S14中注入的聚合物凝胶调剖剂并未完全成胶(没有起到封堵作用)，此时的聚合物凝胶调剖剂浓度偏小。在这种情况下，为了确定最低成胶浓度，需要利用第三设定值去更新最低估计成胶浓度，更新后的最低估计成胶浓度要大于当前的最低估计成胶浓度，然后再配制更新后最低估计成胶浓度的聚合物凝胶调剖剂，并重新利用地层水溶液和该更新后最低估计成胶浓度的聚合物凝胶调剖剂进行岩心驱替试验，以及重新利用地层水溶液和聚合物纯液体进行对比组岩心驱替试验，对比二者得到的残余阻力系数，直到确定出最低成胶浓度。其中，第三设定值为一更新所用的差值，可以根据实际需要选取。
将本发明提供的评价聚合物凝胶调剖剂油藏适应性的方法应用于多种不同渗透率的油藏地层，可获得不同渗透率的油藏地层的聚合物凝胶调剖剂最低成胶浓度，从而为实际调剖堵水施工过程中选择合适浓度的聚合物凝胶调剖剂提供可靠的参考标准。
实施例一
针对渗透率为200md的待测油藏地层，本实施例进行聚合物凝胶调剖剂油藏适应性的评价，具体过程如下：
Step1，制备多块尺寸为4.5cm×4.5cm×30cm胶结人造岩心，用以模拟该200md的待测油藏地层，并在每个胶结人造岩心的前端部安装压力传感器。
Step2，配制浓度为4500ppm的地层水溶液，该地层水溶液的矿化度与该200md的待测油藏地层的矿化度相同。
Step3，配制浓度为1000ppm的聚合物凝胶调剖剂，其中，聚合物纯液体和交联剂的配制体积比为100:1，聚合物为部分水解聚丙烯酰胺，分子量约为2000×104。
利用当前配制的聚合物凝胶调剖剂执行Step4，具体包括以下步骤：
Step401，选取一胶结人造岩心，在60℃环境中，将该胶结人造岩心抽真空8小时；
Step402，利用地层水溶液对该胶结人造岩心进行初次水驱，当压力传感器的示数稳定时记录压力示数值；
Step403，从该胶结人造岩心的前端部注入当前配制的聚合物凝胶调剖剂，停泵静置5天；
Step404，开泵后，利用地层水溶液对该胶结人造岩心进行再次水驱，当所述各测压点处的压力传感器的示数再次稳定时记录压力示数值；
Step405，根据达西公式，利用Step402记录的压力示数值计算初次水驱时该胶结人造岩心的渗透率，利用Step404记录的压力示数值计算再次水驱时该胶结人造岩心的渗透率；
Step406，根据该胶结人造岩心分别在再次水驱时和初次水驱时的渗透率，计算该胶结人造岩心的残余阻力系数。
执行Step5，作为前面Step4的对比组岩心驱替试验，Step5具体包括如下步骤：
Step501，选取一胶结人造岩心，在60℃环境中，将该胶结人造岩心抽真空8小时；
Step502，利用地层水溶液对该胶结人造岩心进行初次水驱，当压力传感器的示数稳定时记录压力示数值；
Step503，从该胶结人造岩心的前端部注入聚合物纯液体，停泵静置5天；
Step504，开泵后，利用地层水溶液对该胶结人造岩心进行再次水驱，当所述各测压点处的压力传感器的示数再次稳定时记录压力示数值；
Step505，根据达西公式，利用Step502记录的压力示数值计算初次水驱时该胶结人造岩心的渗透率，利用Step504记录的压力示数值计算再次水驱时该胶结人造岩心的渗透率；
Step506，根据该胶结人造岩心分别在再次水驱时和初次水驱时的渗透率，计算该胶结人造岩心的残余阻力系数。
Step6，若Step406计算得到的残余阻力系数等于Step506计算得到的残余阻力系数的2倍，则将当前配制的聚合物凝胶调剖剂的浓度确定为该200md的待测油藏地层的最低成胶浓度；
若Step406计算得到的残余阻力系数大于Step506计算得到的残余阻力系数的2倍，则配制新的聚合物凝胶调剖剂，其浓度低于当前配制的聚合物凝胶调剖剂的浓度，二者之差为100ppm，并返回Step4继续执行，直到Step406计算得到的残余阻力系数等于Step506计算得到的残余阻力系数的2倍，则将此时的聚合物凝胶调剖剂浓度确定为该200md的待测油藏地层的最低成胶浓度；
若Step406计算得到的残余阻力系数小于Step506计算得到的残余阻力系数的2倍，则配制新的聚合物凝胶调剖剂，其浓度大于当前配制的聚合物凝胶调剖剂的浓度，二者之差为100ppm，并返回Step4继续执行，直到Step406计算得到的残余阻力系数等于Step506计算得到的残余阻力系数的2倍，则将此时的聚合物凝胶调剖剂浓度确定为该200md的待测油藏地层的最低成胶浓度。
实施例二
针对渗透率为1000md的待测油藏地层，本实施例进行聚合物凝胶调剖剂油藏适应性的评价，具体过程可参考实施例一中的Step1-6，在此不再赘述。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种评价聚合物凝胶调剖剂油藏适应性的方法，其特征在于，包括：
步骤A，制备胶结人造岩心，在所述胶结人造岩心的前端部装设压力传感器；其中，所述胶结人造岩心用于模拟已知渗透率的待测油藏地层；
步骤B，为所述胶结人造岩心配制地层水溶液，该地层水溶液的矿化度与该已知渗透率的待测油藏地层的矿化度相同；
步骤C，利用聚合物纯液体和交联剂配制最低估计成胶浓度的聚合物凝胶调剖剂；其中，所述最低估计成胶浓度的初始值为一预设值；
步骤D，分别利用所述地层水溶液以及当前配制的聚合物凝胶调剖剂对一胶结人造岩心进行驱替，并根据驱替过程中所述压力传感器的压力示数值计算该胶结人造岩心的残余阻力系数；
步骤E，分别利用所述地层水溶液以及聚合物纯液体对另一胶结人造岩心进行驱替，并根据驱替过程中所述压力传感器的压力示数值计算该胶结人造岩心的残余阻力系数；
步骤F，若步骤D计算得到的残余阻力系数与步骤E计算得到的残余阻力系数的比值等于第一设定值，则将当前的最低估计成胶浓度确定为该已知渗透率的待测油藏地层的最低成胶浓度；
若步骤D计算得到的残余阻力系数与步骤E计算得到的残余阻力系数的比值大于该第一设定值，则利用第二设定值更新当前的最低估计成胶浓度，并返回步骤C继续执行，其中，更新后的最低估计成胶浓度小于当前的最低估计成胶浓度，且二者之差为所述第二设定值；
若步骤D计算得到的残余阻力系数与步骤E计算得到的残余阻力系数的比值小于该第一设定值，则利用第三设定值更新当前的最低估计成胶浓度，并返回步骤C继续执行，其中，更新后的最低估计成胶浓度大于当前的最低估计成胶浓度，且二者之差为所述第三设定值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一设定值为2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的分别利用所述地层水溶液以及当前配制的聚合物凝胶调剖剂对一胶结人造岩心进行驱替，并根据驱替过程中所述压力传感器的压力示数值计算该胶结人造岩心的残余阻力系数，具体包括：
对该胶结人造岩心抽真空；
利用所述地层水溶液对该胶结人造岩心进行初次水驱，并当所述压力传感器的示数稳定时记录压力示数值；
从该胶结人造岩心的前端部注入当前配制的聚合物凝胶调剖剂；
待所述压力传感器的示数稳定后，利用所述地层水溶液对该胶结人造岩心进行再次水驱，当所述各测压点处的压力传感器的示数再次稳定时记录压力示数值；
根据达西公式，利用所述初次水驱过程中记录的压力示数值计算初次水驱时该胶结人造岩心的渗透率，利用所述再次水驱过程中记录的压力示数值计算再次水驱时该胶结人造岩心的渗透率；
根据该胶结人造岩心分别在再次水驱时和初次水驱时的渗透率，计算该胶结人造岩心的残余阻力系数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的分别利用所述地层水溶液以及聚合物纯液体对另一胶结人造岩心进行驱替，并根据驱替过程中所述压力传感器的压力示数值计算该胶结人造岩心的残余阻力系数，具体包括：
对该胶结人造岩心抽真空；
利用所述地层水溶液对该胶结人造岩心进行初次水驱，并当所述压力传感器的示数稳定时记录压力示数值；
从该胶结人造岩心的前端部注入所述聚合物纯液体；
待所述压力传感器的示数稳定后，利用所述地层水溶液对该胶结人造岩心进行再次水驱，当所述各测压点处的压力传感器的示数再次稳定时记录压力示数值；
根据达西公式，利用所述初次水驱过程中记录的压力示数值计算初次水驱时该胶结人造岩心的渗透率，利用所述再次水驱过程中记录的压力示数值计算再次水驱时该胶结人造岩心的渗透率；
根据该胶结人造岩心分别在再次水驱时和初次水驱时的渗透率，计算该胶结人造岩心的残余阻力系数。
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