CN104263337A - 一种用于中温油藏三元复合驱后的深部调剖剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于中温油藏三元复合驱后的深部调剖剂，以质量百分比计，其成分组成包括：丙烯酰胺均聚物或共聚物0.05-1.0％和水余量。以质量百分比计，该深部调剖剂的成分组成还包括无机盐1.0％以下。该调剖剂注入时初始粘度低，利用三元复合驱后波及地层孔隙中残留碱产生的高pH值环境，在油藏温度作用下，聚合物溶液粘度逐渐增加，增粘时间可持续3d-180d，通过调节驱替液在不同孔隙中的粘度比，达到改变深部液流转向，扩大波及体积，最终实现提高采收率的效果。

Description

一种用于中温油藏三元复合驱后的深部调剖剂
技术领域
本发明涉及一种用于中温油藏三元复合驱后的深部调剖剂，尤其涉及一种用于中温砂岩油气藏三元复合驱后的深部调剖剂，属于石油开采技术领域。
背景技术
在我国的大庆、新疆、吉林及辽河等油田，三元复合驱已经分别进入工业化试验和先导试验阶段，取得了提高采收率幅度18％以上的开发效果，目前已经成为中国石油下一步三次采油的主体方向。
三元复合驱是由碱、聚合物和表面活性剂组成的复合体系，通过复配形成与地层原油的超低界面张力，提高驱油效率，达到提高采收率的目的。目前在三元复合驱中主要使用氢氧化钠或碳酸钠作碱剂，由于碱在地层的吸附，形成了三元复合驱波及孔隙的高pH值(大于10.5)环境。在三元复合驱过程中，由于地层的非均质性，驱替体系沿着高渗层或高渗条带指进，与同粘度的聚合物驱相比突进现象更为明显，因此三元复合驱后进一步提高波及体积是提高采收率的主要方向。
针对三元复合驱后的提高波及体积技术，国内外开展了多项技术研究与现场试验，但由于三元复合驱后地层的高pH值环境，能够适应的调剖体系受到了很大的限制。张丽梅提出了采用耐碱聚合物微球和树脂类凝胶调剖剂在三元复合驱后进行调剖的方法，该方法对高pH值环境有一定的适应性(张丽梅，耐碱聚合物微球调剖技术在三元复合驱的应用[J]；科学技术与工程；2012年22期)。樊文钢提及了能耐受pH值13以上的铬凝胶体系配方，但是由于凝胶体系的三维网状结构特性，难以在基岩油藏实现深部运移，且对低渗层伤害较大，因此还难以用于三元复合驱后的深部液流转向(樊文钢，一种适合三元复合驱的新型调剖剂，中外能源，2011年9期，51-53)。在US3759857中提出了次氯酸钠催化交联聚丙烯酰胺的凝胶配方体系，该体系虽然能在pH值13以上形成凝胶，但适应范围有限，只能适应较低的油藏温度，超过30℃后由于次氯酸钠发生剧烈降解聚丙烯酰胺的副反应，难以形成凝胶体系。
另外，US3687200公开了利用pH环境形成无机氢氧化铝凝胶来调剖的方法。US4783492公开了采用柠檬酸铝和聚丙烯酰胺的凝胶体系进行深部调剖的方法，该方法主要针对的是酸性的较低pH环境，但其提出的利用地层pH环境促进凝胶形成来实现调剖的思路值得借鉴。
在文献SPE99656中，Choi采用注入酸性的聚合物溶液，初始时聚合物溶液pH值较低，随着酸与岩石矿物反应，体系的pH值逐渐增加，聚合物溶液粘度逐渐增加，利用聚合物在pH值5-8之间粘度急剧变化的敏感特性来实现深部调剖(S.K.Choi,Transport of a pH-Sensitive Polymer in Porous Media for Novel Mobility-ControlApplications,22-26April2006)。
综上所述，针对三元复合驱后的特殊环境，要实现选择性调剖、达到深部液流转向的目的，还需要进一步探索新的技术和方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于中温油藏三元复合驱后的深部调剖剂。本发明的深部调剖剂能够通过粘度的变化在不同波及层段实现不同的流度调节，进而提高波及体积。
为达到上述目的，本发明提供一种用于中温油藏三元复合驱后的深部调剖剂，以质量百分比计，其成分组成包括：丙烯酰胺均聚物或共聚物0.05-1.0％和水余量。
在上述的深部调剖剂中，优选地，以质量百分比计，所述丙烯酰胺均聚物或共聚物的含量为0.1-0.3％。
根据本发明的具体实施方式，优选地，以质量百分比计，上述深部调剖剂的成分组成还包括：无机盐1.0％以下。
在上述的深部调剖剂中，优选地，所述丙烯酰胺均聚物或共聚物的水解度为0％-20％。更优选地，所述丙烯酰胺均聚物或共聚物的水解度为1％-5％。
在上述的深部调剖剂中，优选地，所述丙烯酰胺均聚物或共聚物的分子量为600-2500万。更优选地，所述丙烯酰胺均聚物或共聚物的分子量为1000-1800万。
在上述的深部调剖剂中，优选地，所述丙烯酰胺均聚物或共聚物为部分水解聚丙烯酰胺。
三元复合驱体系在注入地层后沿着高渗层或高渗条带指进，在不同的孔隙中存在不同的pH环境，在高渗层或高渗条带中存在高pH值环境。本发明的深部调剖剂具有选择性流度调节作用，它在三元驱波及到的高pH值环境下比在未波及地层的较低pH值环境条件下具有更高的粘度，能够实现三元复合驱后深部液流转向。
本发明的调剖剂采用碱增稠性的聚合物水溶液，优选为具有低水解度的部分水解聚丙烯酰胺溶液(水解度为0％-20％，优选为1％-5％；分子量为600-2500万，优选为1000-1800万)。部分水解聚丙烯酰胺分子链上含有羧酸负离子、羧酸基和酰胺基，羧基负离子和羧酸基形成共轭离子对会快速反应形成平衡，酰胺基只有在一定温度及pH值环境中才会发生缓慢水解变成羧基，在pH值变化时不同基团的摩尔含量比会快速变化，这就形成了本发明的具有低水解度的部分水解聚丙烯酰胺溶液粘度随pH值变化而剧烈变化的特点。在三元复合驱后利用波及孔隙中的碱性环境，本发明注入碱增稠性的聚合物溶液，在地层温度作用下，碱增稠性聚合物的酰胺基水解后溶液粘度变大，随着驱替液进入深部，在高pH值环境中粘度逐渐增加，而在较低pH值环境中粘度保持不变，通过粘度调节作用，使高渗层流动阻力增加，增加了未波及地层的分流率，实现深部液流转向，达到扩大波及体积的效果。
在上述的深部调剖剂中，优选地，所述无机盐包括碱金属的无机盐中的一种或几种的组合。更优选地，所述无机盐包括碱金属的氯盐中的一种或几种的组合。
盐浓度增加会使聚电解质分子链更加卷曲，也会降低分子水动力学半径，从而降低聚合物溶液的粘度。随着盐浓度增加，部分水解聚丙烯酰胺溶液的粘度逐渐下降，本发明研究得出在总矿化度小于0.3％时下降很快，在0.3-1.0％之间时下降趋缓，大于1.0％后下降幅度很小。在三元复合驱后的高pH值环境中，随着碱浓度的增加矿化度也会同时增加，而本发明通过在调剖剂中根据注入水的性质加入碱金属的无机盐来调节矿化度，能够克服矿化度增加后聚合物溶液粘度大幅降低的影响，达到控制粘度比的效果。
在上述的深部调剖剂中，优选地，所采用的水可以为地层水或模拟地层水等。
在上述的深部调剖剂中，优选地，所述中温油藏的温度为30-75℃。本发明的深部调剖剂适用的油藏温度范围在30-75℃，温度过高会使水解速度加快，不利于把体系注入油藏深部；温度低于30℃后水解速度很慢，流体在油藏运移过程中达到相应粘度增幅的时间会很长，在驱替时效内起不到调节液流转向的作用。
另外，根据聚合物溶液受高矿化度影响大的特点，本发明的调剖剂也不适用于原始地层水中含有高浓度钙镁的油藏。
本发明的深部调剖剂可以采用常规的将丙烯酰胺均聚物或共聚物和水混合的方法，或者将丙烯酰胺均聚物或共聚物、无机盐和水混合的方法制备得到。
本发明的深部调剖剂是一种适合用于三元复合驱后的中温油藏的可深部注入的调剖剂。本发明的调剖剂的初始注入粘度低，可注入油藏深部，在三元复合驱溶液驱过的地层中调剖剂的粘度大幅度增加，通过本发明的调剖剂的配方调整可控制增粘时间和调节粘度增比倍数，使后续水驱发生转向，实现深部调剖。本发明的深部调剖剂注入初始粘度低，具有显著的碱增稠性能，碱增稠后的溶液粘度能高于初始粘度的3-30倍，增粘时间可持续3d-180d，且在长期老化考察6个月后能保持粘度比，用于三元复合驱后的油藏，通过调节驱替液在不同孔隙中的粘度比，在不同波及层段实现不同的流度调节，达到改变深部液流转向，显著提高波及体积，最终实现提高采收率的效果，并能有效解决高流度驱替液的注入性问题，是一种三元复合驱后很有应用前景的深部液流转向技术。
附图说明
图1为氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液的pH值随浓度变化曲线。
图2为不同氢氧化钠浓度下碱增稠聚合物的长期老化性能曲线。
图3为不同碳酸钠浓度下碱增稠聚合物的长期老化性能曲线。
图4为不同盐浓度下碱增稠聚合物的长期老化性能曲线。
图5为不同温度下碱增稠聚合物的长期老化性能曲线。
图6为不同氢氧化钠浓度下常规聚合物的长期老化性能曲线。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
以下实验中所用的模拟水的成分组成如表1所示。
表1 模拟水成分组成(g/L)
Na2SO4 KCl CaCl2 MgCl2·6H2O NaHCO3 TDS
0.0503 0.0382 0.036 0.0502 0.7435 0.918
在模拟水的条件下，分别配置质量浓度0.01、0.05、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0％的氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液，测定这些溶液的pH值，结果如图1所示。
实施例1
在模拟水的条件下，选取不同水解度和分子量的部分水解聚丙烯酰胺NJ-1(分子量1000万，水解度1％)和NJ-2(分子量2000万，水解度10％)，分别配置质量浓度0.15％的NJ-1聚合物水溶液和质量浓度0.1％的NJ-2聚合物水溶液。再分别取一部分上述两种聚合物水溶液，分别向其中加入氢氧化钠并使氢氧化钠的质量浓度为0.2％。保留另一部份不加碱的上述两种聚合物水溶液。用布氏粘度计在45℃、7.34s－1的条件下测定这四种溶液的初始粘度，将这四种溶液放入45℃烘箱中老化1d后测定其粘度，以不加碱的溶液粘度为基准计算粘度调节倍数，结果如表2所示。表2的结果表明，加碱的NJ-1和NJ-2聚合物溶液老化1d后粘度均会增加，低水解度的NJ-1聚合物具有较强的碱增稠能力，粘度增比倍数高。
表2 不同类型碱增稠聚合物的增粘性能(mPa·s)
实施例2
在模拟水的条件下，配置质量浓度为0.2％的NJ-1聚合物水溶液，再向其中加入氢氧化钠配成不同氢氧化钠质量浓度(0、0.05、0.2、1.0％)的溶液，然后将配制的溶液放入45℃烘箱老化，在不同时间(0、1、3、7、15、30、60、90、120、180天)后取出，用布氏粘度计在45℃、7.34s－1条件下定期测定溶液粘度，以不加碱的溶液粘度为基准计算粘度调节倍数，结果如图2所示。
由图2可以看出，在180天考察期内，在不同氢氧化钠浓度条件下，NJ-1耐碱聚合物可延迟增粘1个月，实现粘度比最高达30倍的调节，随氢氧化钠浓度增加，增粘倍数降低。
实施例3
在模拟水的条件下，配置质量浓度为0.2％的NJ-1聚合物水溶液，再向其中加入碳酸钠配成不同碳酸钠质量浓度(0、0.05、0.2、1.0％)的溶液，然后将配制的溶液放入45℃烘箱老化，在不同时间(0、1、3、7、15、30、60、90、120、180天)后取出，用布氏粘度计在45℃、7.34s－1条件下定期测定溶液粘度，以不加碱的溶液粘度为基准计算粘度调节倍数，结果如图3所示。
由图3可以看出，在碳酸钠条件下，在180天考察期内，NJ-1耐碱聚合物可实现粘度比10倍的调节，随碳酸钠浓度增加，增粘倍数先增加后降低。
相比较不同碱型，由于氢氧化钠较碳酸钠碱性强，碱增稠聚合物的溶液粘度达到最高增粘倍数的时间更快，在碳酸钠条件下具有缓慢增粘的特性，尤其是对于质量浓度0.05％碳酸钠的体系，该NJ-1耐碱聚合物溶液的增粘期贯穿于整个180天考察期，是应用于油藏的理想增稠聚合物。
实施例4
在模拟水的条件下，配置质量浓度为0.2％的NJ-1聚合物水溶液，再向其中加入氯化钠配成不同氯化钠质量浓度(0、0.2％、0.5％、1.0％)的溶液，然后将配制的溶液放入45℃烘箱老化，再分别加入氢氧化钠并使氢氧化钠的质量浓度为0.2％，在不同时间(0、1、5、15、30天)后取出，用布氏粘度计在45℃、7.34s－1条件下定期测定溶液粘度，结果如图4所示。
由图4可以看出，随着配置水矿化度增加，增粘倍数会逐渐降低，现场根据粘度倍数调整需要，选择加入合适的盐量。
实施例5
在模拟水的条件下，配置质量浓度为0.2％的NJ-1聚合物水溶液，再向其中加入碳酸钠并使碳酸钠的质量浓度为0.2％，然后将配制的溶液分别放入30、45、60、75℃烘箱老化，在不同时间(0、1、3、7、15、30天)后取出，用布氏粘度计测定溶液粘度，结果如图5所示。
由图5可以看出，随着温度的升高，碱增稠聚合物溶液的增粘速度增快，在75℃和60℃条件下，聚合物溶液粘度于2d和7d达到峰值；而在较低温30℃条件下，碱增稠聚合物溶液的粘度增加较慢，在一个月后的增粘倍数仅为初始空白值的3倍。
对比例1
在模拟水的条件下，采用常规高分子聚合物(分子量2300万，水解度27％)进行对比试验，配置质量浓度为0.2％的聚合物水溶液，再向其中加入氢氧化钠配成不同氢氧化钠质量浓度(0、0.05、0.2、1.0％)的溶液，然后将配制的溶液放入45℃烘箱老化，在不同时间(0、1、3、7、15、30天)后取出，用布氏粘度计在45℃、7.34s－ 1条件下定期测定溶液粘度，结果如图6所示。
由图6可以看出，在45℃条件下，常规聚合物溶液初始粘度高，老化过程中粘度基本保持不变，且随着碱浓度的增加，粘度逐渐降低。通过与实施例2对比可以看出，本发明的碱增稠聚合物体系解决了常规聚合物溶液初始粘度高注入困难的问题，并且在不同碱浓度范围内具有粘度调节的功能，具备三元复合驱后油藏选择性调节的能力，是一种三元复合驱后有效的深部调剖技术。

Claims (10)

1.一种用于中温油藏三元复合驱后的深部调剖剂，以质量百分比计，其成分组成包括：丙烯酰胺均聚物或共聚物0.05-1.0％和水余量。
2.根据权利要求1所述的深部调剖剂，以质量百分比计，所述丙烯酰胺均聚物或共聚物的含量为0.1-0.3％。
3.根据权利要求1所述的深部调剖剂，以质量百分比计，其成分组成还包括：无机盐1.0％以下。
4.根据权利要求1所述的深部调剖剂，其中，所述丙烯酰胺均聚物或共聚物的水解度为0％-20％。
5.根据权利要求1或4所述的深部调剖剂，其中，所述丙烯酰胺均聚物或共聚物的水解度为1％-5％。
6.根据权利要求1所述的深部调剖剂，其中，所述丙烯酰胺均聚物或共聚物的分子量为600-2500万。
7.根据权利要求1或6所述的深部调剖剂，其中，所述丙烯酰胺均聚物或共聚物的分子量为1000-1800万。
8.根据权利要求3所述的深部调剖剂，其中，所述无机盐包括碱金属的无机盐中的一种或几种的组合。
9.根据权利要求3或8所述的深部调剖剂，其中，所述无机盐包括碱金属的氯盐中的一种或几种的组合。
10.根据权利要求1所述的深部调剖剂，其中，所述丙烯酰胺均聚物或共聚物为部分水解聚丙烯酰胺。
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