CN104087280A - 一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑窜封堵体系及封堵方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑窜封堵体系及封堵方法，该体系主要包括：微细矿物颗粒、聚合物、复合交联剂、缓凝剂、除氧剂、表面活性剂和水；微细矿物颗粒占总质量分数的1％～2％；聚合物占总质量分数的0.2％～0.3％；复合交联剂占总质量分数的0.01％～0.02％；缓凝剂占总质量分数的0.04％～0.1％；除氧剂占总质量分数的0.01％；表面活性剂占总质量分数的0.1％～0.5％；余量为水，各组分质量分数之和为100％。本发明通过对井口注汽压力的实时监测，调整抑窜封堵体系，实现了对非混相二氧化碳高压注汽、“气窜”和“逸窜”过程的分级治理，提高了低渗透油藏非混相二氧化碳驱的开发效果。

Description

一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑窜封堵体系及封堵方法

技术领域

本发明具体涉及到一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑窜封堵体系及封堵方法。

背景技术

随着常规油气资源的不断开发，复杂油气资源的接替是世界油气资源的重要补充，而复杂油气资源开发中低渗透油藏的开发是其重要组成。二氧化碳非混相气驱是低渗透油田一项有效提高采收率且应用广泛的开发技术。但是由于低渗透储层的孔喉结构特征差异大、细孔细喉为主、比表面积大，这使得固液相界面上的表面作用、微毛管作用、电化学作用增强，而呈现非达西渗流特征，从而存在启动生产压差，导致二氧化碳非混相气驱开发初期容易产生“注入压力高，注不进”的现象，同时由于油气粘度差异而产生的气体指进现象或低渗透油藏自身非均质性及存在的微裂缝在进行二氧化碳非混相气驱时易导致“气窜”现象。

但是对低渗透油藏进行二氧化碳非混相气驱也会面临着以下问题：一方面低渗透油藏在开采初期注气压力高，随着注汽压力的升高容易形成局部高压，而造成非混相二氧化碳在地层上部过早形成窜流通道；另一方面在正常的非混相二氧化碳开发过程中可能发生少量的二氧化碳“逸窜”，甚至出现“气窜”现象，这些问题使得二氧化碳非混相气驱开发难以达到理想的开发效果。目前针对二氧化碳非混相驱气窜问题主要利用以下三种技术手段：一是对于未形成“气窜”通道的油藏，开展二氧化碳非混相气水交注作业，利用气液重力分异的作用抑制二氧化碳非混相气体的气窜；二是开展凝胶调驱技术，封堵已形成二氧化碳非混相“气窜”大通道；三是开展泡沫调驱技术，封堵二氧化碳非混相“气窜”通道。但是针对二氧化碳非混相“气窜”问题以上三种技术均具有较强的局限性，其中气水交注过程，对于未形成“气窜”通道的二氧化碳非混相气驱过程有一定的抑制效果，然而对于部分已形成“气窜”通道的低渗透油藏，注汽压力接近于0，气水交注作业已无法起到抑窜的效果；对于凝胶和泡沫封堵，凝胶由于存在严重的重力分异作用，对于已形成气窜通道的低渗透油藏，其封堵范围有限，而泡沫封堵虽然能够沿气体通道进行封堵，但是其强度较低。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑窜封堵体系及封堵方法。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱正常注气或高压注气时用气润湿反转剂溶液，该气润湿反转剂溶液中气润湿反转剂所占的质量分数为0.2％～0.25％；

所述气润湿反转剂为氟碳Gemini两性磷酸酯表面活性剂，其结构式如下：

一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑气窜封堵剂，其是由以下原料制成的：微细矿物颗粒、复合交联剂、表面活性剂、聚合物、缓凝剂、除氧剂和水；各原料用量如下：微细矿物颗粒的质量分数为1％～2％，复合交联剂的质量分数为0.01％～0.02％，表面活性剂的质量分数为0.1％～0.5％，聚合物的质量分数为0.2％～0.3％，缓凝剂的质量分数为0.04％～0.1％，除氧剂的质量分数为0.01％，其它为水，各组分的质量分数之和为100％。

优选的，所述的微细矿物颗粒为硅灰石或蛇纹石，颗粒目数为360目；所述的复合交联剂为醋酸铬和酚醛树脂的混合物，醋酸铬和酚醛树脂的重量比为0.05～0.2。

优选的，所述的表面活性剂为氟碳Gemini两性磷酸酯表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或非离子型两嵌段聚氨酯表面活性剂中的一种；

所述的氟碳Gemini两性磷酸酯表面活性剂，其结构式如下：

所述的非离子型两嵌段聚氨酯表面活性剂，其结构式如下：

式中n为丙氧基团的加合数，m为乙氧基团的加合数，其中n，m为整数。

优选的，所述的聚合物为聚丙烯酰胺，分子量范围为1200万～1600万；所述的缓凝剂为酒石酸钠或草酸钠；所述的除氧剂为亚硫酸钠；所述的水为自来水或经水质处理后的回注污水。

一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑逸窜封堵剂，其是由以下原料制成的：复合交联剂、表面活性剂、聚合物、缓凝剂、除氧剂和水；各原料用量如下：复合交联剂的质量分数为0.01％～0.02％，表面活性剂的质量分数为0.1％～0.5％，聚合物的质量分数为0.2％～0.3％，缓凝剂的质量分数为0.04％～0.1％，除氧剂的质量分数为0.01％，其它为水，各组分的质量分数之和为100％。

优选的，所述的复合交联剂为醋酸铬和酚醛树脂的混合物，醋酸铬和酚醛树脂的重量比为0.05～0.2；所述的聚合物为聚丙烯酰胺，分子量范围为1200万～1600万；所述的缓凝剂为酒石酸钠或草酸钠；所述的除氧剂为亚硫酸钠；所述的水为自来水或经水质处理后的回注污水。

优选的，所述的表面活性剂为氟碳Gemini两性磷酸酯表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或非离子型两嵌段聚氨酯表面活性剂中的一种；

所述的氟碳Gemini两性磷酸酯表面活性剂，其结构式如下：

所述的非离子型两嵌段聚氨酯表面活性剂，其结构式如下：

式中n为丙氧基团的加合数，m为乙氧基团的加合数，其中n，m为整数。

一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑窜封堵体系，其是由上述气润湿反转剂溶液、抑气窜封堵剂与抑逸窜封堵剂组成。

一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑窜封堵方法，步骤如下：

在对低渗透油藏进行二氧化碳非混相气驱作业时，对注入井注入压力进行监测，并根据注入压力情况实时调整作业步骤；

(101)在注气作业过程中，当注入井井口注气压力显示正常或注汽压力高于14MPa时，采取二氧化碳非混相气液交注作业，其中所注入液体选用上述气润湿反转剂溶液；

(102)在注气作业过程中，当注入井井口注气压力显示较低达到4-5Mpa，此时判断气体可能存在少量“逸窜”，采取二氧化碳非混相气液交注作业，其中所注入液体选用上述抑逸窜封堵剂；

(103)在注气作业过程中，当注入井井口注气压力显示较低达到0-3Mpa，此时判断气体可能沿大孔道发生“气窜”，采取注液作业，所注入液体选用上述抑气窜封堵剂。

本发明的有益技术效果是：

1、本发明中所涉及到的低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑窜封堵体系包括抑气窜封堵剂与抑逸窜封堵剂，相比于抑逸窜封堵剂，抑气窜封堵剂的成分中增加了微细矿物颗粒；微细矿物颗粒能够实现对CO₂气体固化，实现对“气窜”大通道中CO₂的固定化作用，随着通道内CO₂量的增大，微细矿物颗粒能够将二氧化碳碳酸化形成CaCO₃,所形成的CaCO₃一方面在大通道内形成无机沉淀，另一方面能够与微细矿物颗粒共同起到提高有机凝胶体系的机械强度的作用，从而提高凝胶对CO₂“气窜”通道的封堵性能。

2、本发明中所涉及到的表面活性剂中，包括气润湿反转剂、高效起泡剂和具有极低界面张力的非离子表面活性剂，其中气润湿反转剂能够改变岩石的气润湿性能，在非混相开发初期，提高气体在储层中的波及体积，改善气体的流动通道，抑制非混相二氧化碳气体的局部突进；起泡剂能够与有机凝胶体系复合形成泡沫凝胶，提高对气窜通道的封堵性能；具有极低界面张力的非离子表面活性剂能够在较低浓度下提高凝胶对深部“气窜”通道的封堵。

3、本发明中所涉及到的低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑窜封堵体系具有延迟交联的特性，聚合物母液交联之前粘度为30～40mPa·S，交联时间为2～3天，成胶后凝胶的粘度可以达到10000～20000mPa·S。

4、本发明中所涉及到的低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑窜封堵体系具有较好的分级治理效果，当注气作业过程中出现“气窜”或“逸窜”现象时，通过采用抑气窜封堵剂及抑逸窜封堵剂可实现对“气窜”或“逸窜”孔道的有效封堵，从而提高低渗透油藏二氧化碳非混相气驱的作用时间和提高采收率效果。本发明中的抑气窜封堵剂(CO₂固化凝胶)对气窜通道的有效封堵率达86％以上，CO₂固化转化率15％以上。

5、本发明中所涉及到的低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑窜封堵体系可根据二氧化碳非混相驱替过程中注入压力的变化实现适时调整封堵体系的配方和注入方法，实现对气窜大通道及可能存在的逸窜通道等的抑制与封堵。

附图说明

图1是低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑窜封堵体系实施方法的工艺流程图。

图2是气润湿反转前后模拟岩心气水两相渗透率曲线。

图3是气润湿反转前后产水量曲线。

图4是气润湿反转前后模拟岩心油水两相渗透率曲线。

图5是气润湿反转前后产油量曲线。

图6是剪切速率与粘度变化曲线。

图7是流变性能曲线。

具体实施方式

本发明具体涉及到一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑窜封堵体系及封堵方法；主要针对低渗透油藏二氧化碳非混相驱替过程中可能存在的气窜、逸窜等问题；通过实时监控井口注入压力改变注入封堵体系的配方和注入方法，从而有效地抑制低渗透油藏二氧化碳非混相驱替过程中存在的气窜、逸窜等问题，提高低渗透油藏二氧化碳非混相气驱的作用时间和提高采收率效果。

实施例1

一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑气窜封堵剂，其是由以下原料制成的：微细矿物颗粒、复合交联剂、表面活性剂、聚合物、缓凝剂、除氧剂和水；各原料用量如下：微细矿物颗粒的质量分数为1％，复合交联剂的质量分数为0.02％，表面活性剂的质量分数为0.5％，聚合物的质量分数为0.2％，缓凝剂的质量分数为0.1％，除氧剂的质量分数为0.01％，其它为水，各组分的质量分数之和为100％。

其中，微细矿物颗粒为硅灰石，颗粒目数为360目。复合交联剂为醋酸铬和酚醛树脂的混合物，醋酸铬和酚醛树脂的重量比为0.05。聚合物为聚丙烯酰胺，分子量范围为1200万～1600万。缓凝剂为酒石酸钠。除氧剂为亚硫酸钠。水为自来水。表面活性剂为氟碳Gemini两性磷酸酯表面活性剂，其结构式如下：

实施例2

一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑气窜封堵剂，其是由以下原料制成的：微细矿物颗粒、复合交联剂、表面活性剂、聚合物、缓凝剂、除氧剂和水；各原料用量如下：微细矿物颗粒的质量分数为2％，复合交联剂的质量分数为0.01％，表面活性剂的质量分数为0.1％，聚合物的质量分数为0.3％，缓凝剂的质量分数为0.04％，除氧剂的质量分数为0.01％，其它为水，各组分的质量分数之和为100％。

其中，微细矿物颗粒为蛇纹石，颗粒目数为360目。复合交联剂为醋酸铬和酚醛树脂的混合物，醋酸铬和酚醛树脂的重量比为0.2。聚合物为聚丙烯酰胺，分子量范围为1200万～1600万。缓凝剂为草酸钠。除氧剂为亚硫酸钠。水为经水质处理后的回注污水。表面活性剂为非离子型两嵌段聚氨酯表面活性剂，其结构式如下：

式中n为丙氧基团的加合数，m为乙氧基团的加合数，其中n，m为整数。

实施例3

一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑逸窜封堵剂，其是由以下原料制成的：复合交联剂、表面活性剂、聚合物、缓凝剂、除氧剂和水；各原料用量如下：复合交联剂的质量分数为0.02％，表面活性剂的质量分数为0.3％，聚合物的质量分数为0.2％，缓凝剂的质量分数为0.06％，除氧剂的质量分数为0.01％，其它为水，各组分的质量分数之和为100％。

其中，复合交联剂为醋酸铬和酚醛树脂的混合物，醋酸铬和酚醛树脂的重量比为0.1。聚合物为聚丙烯酰胺，分子量范围为1200万～1600万。缓凝剂为酒石酸钠。除氧剂为亚硫酸钠。水为自来水。表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。

实施例4

一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱正常注气用气润湿反转剂溶液，该润湿反转剂溶液中气润湿反转剂所占的质量分数为0.2％。

所述气润湿反转剂为氟碳Gemini两性磷酸酯表面活性剂，其结构式如下：

一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑窜封堵方法，具体步骤如下：

在对低渗透油藏进行二氧化碳非混相气驱作业时，对注入井注入压力进行监测，并根据注入压力情况实时调整作业步骤；

(101)在注气作业过程中，当注入井井口注气压力显示正常或注汽压力高于14MPa时，采取二氧化碳非混相气液交注作业，其中所注入液体选用气润湿反转剂溶液；

(102)在注气作业过程中，当注入井井口注气压力显示较低达到4-5Mpa，此时判断气体可能存在少量“逸窜”，采取二氧化碳非混相气液交注作业，其中所注入液体选用抑逸窜封堵剂；

(103)在注气作业过程中，当注入井井口注气压力显示较低达到0-3Mpa，此时判断气体可能沿大孔道发生“气窜”，采取注液作业，所注入液体选用抑气窜封堵剂。

上述实施例中所使用的材料、试剂等，均可从商业途径得到。

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

在注气作业过程中，当注入井井口注气压力显示正常或注汽压力高于14MPa时，采取二氧化碳非混相气液交注作业，其中所注入液体选用气润湿反转剂溶液，气润湿反转剂为阳离子氟碳表面活性剂，优选的，为氟碳Gemini两性磷酸酯表面活性剂，其质量分数为0.2％,其余为水，总的质量分数为100％。用两块人造岩心进行物理模拟实验，验证体系的气润湿反转效果。如图2、3所示，其中人造岩心A，孔隙度为35.31％，渗透率为433.5mD，经过浓度为0.2％的氟碳Gemini两性磷酸酯表面活性剂溶液处理后,气相相对渗透率下降,水相相对渗透率增加,水相相对渗透率的增大幅度明显大于气相相对渗透率的减小幅度。岩石润湿性改变为气润湿后,束缚水饱和度降低了74.5％。如图4、5所示，其中人造岩心B，孔隙度为34.87％，渗透率为419.8mD，经过浓度为0.2％的氟碳Gemini两性磷酸酯表面活性剂溶液处理后,气相相对渗透率下降,油相相对渗透率增加,油相的流动性显著增强。岩石润湿性改变为气润湿后,残余油饱和度降低了60.3％。

地层中发生少量二氧化碳“逸窜”时，所采用的低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑窜封堵体系(抑逸窜封堵剂)主要包括：聚合物、复合交联剂、缓凝剂、除氧剂、表面活性剂和水；聚合物为分子量为质量分数为0.2％的1200万的聚丙烯酰胺，复合交联剂为质量分数为0.02％的醋酸铬和酚醛树脂的混合物，混合比例为0.15，缓凝剂为质量分数为0.05％的草酸钠，除氧剂为质量分数为0.01％的亚硫酸钠，表面活性剂为质量分数为0.5％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，余量为水，总的质量分数为100％。

室温下，称取0.01g复合交联剂和0.05g缓凝剂，用9.23g水在机械搅拌的作用下搅拌均匀；称取0.2g聚合物和0.01g除氧剂，用90g水在机械搅拌的作用下配制聚合物母液，称取0.5g表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，并加入已配制好的聚合物母液，利用Warning搅拌法对聚合物母液进行发泡，发泡后加入配置好的复合交联剂和缓凝剂溶液，置于50℃烘箱内成胶，成胶时间在24小时以上。本实施例中用Physica MCR301旋转流变仪，对体系的流变性能进行测定，如图6、7所示，在剪切速率为100S-1时，其表观粘度为95400mPa·S，50Hz时，粘性模量为1950Pa。

地层中发生二氧化碳“气窜”时，低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑窜封堵体系(抑气窜封堵剂)主要包括：聚合物、微细矿物颗粒、复合交联剂、缓凝剂、除氧剂、表面活性剂和水；聚合物为分子量为质量分数为0.2％的1600万的聚丙烯酰胺，微细矿物颗粒为质量分数为1％的360目硅灰石，复合交联剂为质量分数为0.02％的醋酸铬和酚醛树脂的混合物，混合比例为0.10，缓凝剂为质量分数为0.05％的草酸钠，除氧剂为质量分数为0.01％的亚硫酸钠，表面活性剂为质量分数为0.3％的非离子型两嵌段聚氨酯表面活性剂，余量为水，总的质量分数为100％。

室温下，称取0.02g复合交联剂和0.05g缓凝剂，用9.23g水在机械搅拌的作用下搅拌均匀；称取0.2g聚合物、0.01g除氧剂和0.3g非离子型两嵌段聚氨酯表面活性剂，用90g水在机械搅拌的作用下配制聚合物母液，搅拌均匀后，加入1g360目硅灰石继续搅拌，然后加入复合交联剂和缓凝剂溶液，置于50℃烘箱内成胶，成胶时间在48小时以上。体系中的非离子型两嵌段聚氨酯表面活性剂具有超低的界面张力，当质量浓度为0.3％时，其界面张力可达35.52mN·m^-1，封堵体系能够进入到气窜通道深部；进一步，体系中的硅灰石能够与二氧化碳发生反应，生成碳酸钙和二氧化硅。抑制二氧化碳在气窜通道中的流动，形成的CaCO₃颗粒能够随着二氧化碳抑窜量不断增多而增强体系对二氧化碳非混相气窜的封堵强度，在50℃，4MPa的条件下，CO₂的转化率可以达到16.3％以上。

Claims (10)

1.一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱正常注气或高压注气时用气润湿反转剂溶液，其特征在于：气润湿反转剂溶液中气润湿反转剂所占的质量分数为0.2％～0.25％；

所述气润湿反转剂为氟碳Gemini两性磷酸酯表面活性剂，其结构式如下：

2.一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑气窜封堵剂，其特征在于是由以下原料制成的：微细矿物颗粒、复合交联剂、表面活性剂、聚合物、缓凝剂、除氧剂和水；各原料用量如下：微细矿物颗粒的质量分数为1％～2％，复合交联剂的质量分数为0.01％～0.02％，表面活性剂的质量分数为0.1％～0.5％，聚合物的质量分数为0.2％～0.3％，缓凝剂的质量分数为0.04％～0.1％，除氧剂的质量分数为0.01％，其它为水，各组分的质量分数之和为100％。

3.根据权利要求2所述的一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑气窜封堵剂，其特征在于：所述的微细矿物颗粒为硅灰石或蛇纹石，颗粒目数为360目；所述的复合交联剂为醋酸铬和酚醛树脂的混合物，醋酸铬和酚醛树脂的重量比为0.05～0.2。

4.根据权利要求2所述的一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑气窜封堵剂，其特征在于：所述的表面活性剂为氟碳Gemini两性磷酸酯表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或非离子型两嵌段聚氨酯表面活性剂中的一种；

所述的氟碳Gemini两性磷酸酯表面活性剂，其结构式如下：

所述的非离子型两嵌段聚氨酯表面活性剂，其结构式如下：

式中n为丙氧基团的加合数，m为乙氧基团的加合数，其中n，m为整数。

5.根据权利要求2所述的一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑气窜封堵剂，其特征在于：所述的聚合物为聚丙烯酰胺，分子量范围为1200万～1600万；所述的缓凝剂为酒石酸钠或草酸钠；所述的除氧剂为亚硫酸钠；所述的水为自来水或经水质处理后的回注污水。

6.一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑逸窜封堵剂，其特征在于是由以下原料制成的：复合交联剂、表面活性剂、聚合物、缓凝剂、除氧剂和水；各原料用量如下：复合交联剂的质量分数为0.01％～0.02％，表面活性剂的质量分数为0.1％～0.5％，聚合物的质量分数为0.2％～0.3％，缓凝剂的质量分数为0.04％～0.1％，除氧剂的质量分数为0.01％，其它为水，各组分的质量分数之和为100％。

7.根据权利要求6所述的一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑逸窜封堵剂，其特征在于：所述的复合交联剂为醋酸铬和酚醛树脂的混合物，醋酸铬和酚醛树脂的重量比为0.05～0.2；所述的聚合物为聚丙烯酰胺，分子量范围为1200万～1600万；所述的缓凝剂为酒石酸钠或草酸钠；所述的除氧剂为亚硫酸钠；所述的水为自来水或经水质处理后的回注污水。

8.根据权利要求6所述的一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑逸窜封堵剂，其特征在于：所述的表面活性剂为氟碳Gemini两性磷酸酯表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或非离子型两嵌段聚氨酯表面活性剂中的一种；

所述的氟碳Gemini两性磷酸酯表面活性剂，其结构式如下：

所述的非离子型两嵌段聚氨酯表面活性剂，其结构式如下：

式中n为丙氧基团的加合数，m为乙氧基团的加合数，其中n，m为整数。

9.一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑窜封堵体系，其特征在于：是由上述气润湿反转剂溶液、抑气窜封堵剂与抑逸窜封堵剂组成。

10.一种低渗透油藏二氧化碳非混相驱抑窜封堵方法，其特征在于步骤如下：

在对低渗透油藏进行二氧化碳非混相气驱作业时，对注入井注入压力进行监测，并根据注入压力情况实时调整作业步骤；

(101)在注气作业过程中，当注入井井口注气压力显示正常或注汽压力高于14MPa时，采取二氧化碳非混相气液交注作业，其中所注入液体选用上述气润湿反转剂溶液；

(102)在注气作业过程中，当注入井井口注气压力显示较低达到4-5Mpa，此时判断气体可能存在少量“逸窜”，采取二氧化碳非混相气液交注作业，其中所注入液体选用上述抑逸窜封堵剂；

(103)在注气作业过程中，当注入井井口注气压力显示较低达到0-3Mpa，此时判断气体可能沿大孔道发生“气窜”，采取注液作业，所注入液体选用上述抑气窜封堵剂。