CN107402286A - 一种聚合物微球岩心内缓膨性能测试实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油藏开发技术领域，具体涉及一种聚合物微球岩心内缓膨性能测试实验方法。1、人造岩心制作：采用石英砂环氧树脂胶结法制作人造均质岩心；2、岩心抽空饱和水：测量岩心实际外形尺寸和计算岩心外形体积，称量干重，抽空饱和水，称湿重，计算饱和水体积和孔隙度；3、岩心水测渗透率，建立注入压差与速度关系曲线，计算水测渗透率；4、聚合物微球缓膨效果测试；5、聚合物微球缓膨能力评价：从步骤三所建立水驱“注入压差与速度关系曲线”上查获注入速度0.3mL/min或0.5mL/min对应注入压差δP0，计算不同时刻微球封堵率。
Description
技术领域：
本发明属于油藏开发技术领域，具体涉及一种聚合物微球岩心内缓膨性能测试实验方法。
背景技术：
目前，国内主要油田生产已经进入中高含水开发阶段，调剖调驱、堵水和化学驱已经成为油田提高采收率的重要技术手段之一。近年来，聚合物微球以其独特渗流特性、优良液流转向效果和简便注入工艺受到油田开发工作者和科技人员高度重视。与聚合物微球矿场试验和应用规模相比较，微球室内研究工作起步较晚，现有实验方法仍主要采用聚合物溶液性能评价方法，而二者性能特性却存在较大差异，亟待建立与微球性能特征相符合的实验室评价方法。
在室内实验和矿场试验中，通常采用水作为聚合物微球的携带液，但由于微球密度略大于水，而实验室岩心驱替实验耗时较长，实验过程中部分微球会从携带液中沉淀和分离出来，降低微球溶液有效浓度，进而影响评价效果的客观性。为了减小或消除微球沉淀对评价效果的影响，室内岩心实验中除采用实时搅拌型中间容器外，提高注入液速度即减小微球溶液进入岩心前停留时间也是一个有效措施。此外，聚合物微注入岩心过程中球易于在岩心端面形成“桥堵”滞留效应，尤其是较低注入速度情况下滞留效应更加严重。这些影响因素长期困扰聚合物微球在岩心孔隙内缓膨和液流转向性能评价结论的客观性，亟待建立新的微球岩心孔隙内缓膨和液流转向效果评价方法。
发明内容：
为了实现微球岩心孔隙内缓膨和液流转向效果评价，本发明提出了一种聚合物微球岩心内缓膨性能测试实验方法。
本发明采用的技术方案为：一种聚合物微球岩心内缓膨性能测试实验方法，该实验方法步骤如下：
步骤一、人造岩心制作
采用石英砂环氧树脂胶结法制作人造均质岩心，设计外形尺寸为宽×高×长=4.5cm×4.5cm×（30cm～60cm），率Kg=50×10-3μm2～30000×10-3μm2；
步骤二、岩心抽空饱和水
1）、测量岩心实际外形尺寸和计算岩心外形体积，称量干重；
2）、抽空饱和水，称湿重；
3）、计算饱和水体积和孔隙度；
步骤三、岩心水测渗透率
将抽空饱和水岩心放入夹持器【普通夹持器（30cm长岩心）或多测压点夹持器（60cm长岩心）】，分别以0.5mL/min、1.0mL/min、3.0mL/min和5.0mL/min注入速度水驱，稳定后记录注入压差，建立注入压差与速度关系曲线，计算水测渗透率；
步骤四、聚合物微球缓膨效果测试
1）、采用油田注入水配制设计浓度聚合物微球溶液，将微球溶液装入实时搅拌型中间容器内，保持中间容器内搅拌桨一直处于工作状态，以避免微球发生沉淀；
2）、将平流泵、中间容器和岩心夹持器用管线连接在一起，其中夹持器放置在油藏温度条件下恒温箱内，其它部件置于保温箱外；
3）、提高夹持器环压压力到5MPa以上，确保环压压力大于注入压力1MPa以上；
4）、启动平流泵，以3mL/min～6mL/min超高速度将设计PV（岩心孔隙体积倍数）数微球溶液注入岩心，停泵；
5）、将岩心从夹持器取出，切掉岩心注入端1.5cm～3.0cm长度（消除微球在岩心端面附近区域形成的“桥堵”效应），再将岩心按原状态放回夹持器；
6）、以正常注入速度0.3mL/min或0.5mL/min进行水驱，记录初期水驱稳定时注入压差δP1；
7）、将夹持器继续保留在恒温箱内，定期（1d、2d、3d、5d和7d）进行水驱，记录稳定时注入压差δP2、δP3、δP4、δP5和δP6；
步骤五、聚合物微球缓膨能力评价
1）、从步骤三所建立水驱“注入压差与速度关系曲线”上查获注入速度0.3mL/min或0.5mL/min对应注入压差δP0，计算不同时刻微球封堵率：η=（δP0-δPi）/δP0（i=1、2、3、4、5和6）；
2）、对比不同厂家或不同配方组成或不同合成工艺聚合物微球封堵率，确定不同聚合物微球在岩心孔隙内缓膨效果和性能相对优劣程度。
本发明的有益效果：实验操作简单，实验数据可靠，解决了室内实验和矿场试验中采用水携带聚合物微球所产生的沉淀和分离现象而引起的微球溶液有效浓度降低，评价效果的客观性差的问题。本发明不仅在室内岩心实验中采用实时搅拌型中间容器，提高了注入液速度即减小微球溶液进入岩心前停留时间，而且再以超高速度将设计PV（岩心孔隙体积倍数）数微球溶液注入岩心后切掉岩心注入端1.5cm～3.0cm长度，进而消除微球在岩心端面附近区域形成的“桥堵”效应，实验后期以正常注入速度0.3mL/min或0.5mL/min进行水驱，记录不同时期（1d、2d、3d、5d和7d）水驱稳定时注入压差δP1、δP2、δP3、δP4、δP5和δP6，从水驱“注入压差与速度关系曲线”上查获注入速度0.3mL/min或0.5mL/min对应注入压差δP0，即可计算不同时刻微球封堵率：η=（δP0-δPi）/δP0（i=1、2、3、4、5和6），进而确定不同聚合物微球在岩心孔隙内缓膨效果和性能相对优劣程度。
附图说明：
图1是本发明的实验设备及工作流程示意图；
图2是聚合物微球“B”、“Y”和“D”注入压力与注入PV数关系；
具体实施方式：
一、实验条件
1、药剂和油水
实验药剂包括3种微米级聚合物微球（包括渤海油田提供聚合物微球，有效含量为100%，代号为“B”；中海油研究总院聚合物微球，有效含量100%，代号为“Y”和实验室自制聚合物微球，有效含量为100%，代号为“D”）。
实验用水为LD10-1油田模拟注入水，离子组成见表1。采用水源水配制母液，采用混合水稀释至目标浓度（混合水为水源水：污水=1：1）。
2、岩心
实验岩心为石英砂环氧树脂胶结人造均质岩心，外观几何尺寸：宽×高×长=4.5cm×4.5cm×60cm，气测渗透率为Kg=2000×10-3μm2。
3、仪器设备和步骤
（1）、仪器设备
采用岩心驱替实验装置进行聚合物微球封堵率测试，装置包括平流泵、压力传感器、岩心夹持器、手摇泵和中间容器等部件。除平流泵和手摇泵外，其它部分置于65℃保温箱内，实验设备及流程见图1。
（2）、实验步骤
①、抽真空饱和模拟注入水，确定孔隙体积和孔隙度；
②、连接实验设备流程；
③、测岩心渗透率，排量分别取0.5mL/min、1.0mL/min、3.0mL/min和5.0mL/min，建立“注入压差与注入速度关系”曲线；
④、以5.0mL/min恒速注入聚合物微球溶液1PV，记录压力数据；
⑤、岩心放置恒温箱内（65℃）3d、5d和7d，分别以0.3mL/min恒速后续水驱2PV～4PV，记录压力变化数据。
上述实验过程压力记录间隔为30min。
（3）、聚合物微球溶液配制方法
①、配制溶液前,采用摇动和搅动方式使试剂瓶中聚合物微球母液分散均匀；
②、采用移液管抽取一定量聚合物微球母液，慢慢滴入盛有水的烧杯中，并置于磁力搅拌器上匀速搅拌15min,得到微球目的液（3000mg/L）；
③、将微球目的液放入实时搅拌型中间容器内并接入实验流程中。
4、实验原理
阻力系数和残余阻力系数是描述化学剂在多孔介质内滞留量大小的技术指标，通常
用符号F R 和F RR 来表示，其定义为：
其中，dP 1 为岩心水驱压差，dP 2 为调驱剂注入压差，dP 3 为后续水驱压差。
实践表明，注入压力与注入PV数关系、阻力系数和残余阻力系数代表着调驱剂在多孔介质内的滞留量水平，可以用以评价调驱剂注入能力或液流转向能力。
5、方案设计
方案1：注入1PV聚合物微球“B”，分别在第3d、5d和7d进行后续水驱（气测岩心渗透率K g=2013×10-3μm2）。
方案2：注入1PV聚合物微球“Y”，分别在第3d、5d和7d进行后续水驱（气测岩心渗透率K g=2022×10-3μm2）。
方案3：注入1PV聚合物微球“D”，分别在第3d、5d和7d进行后续水驱（气测岩心渗透率K g=2017×10-3μm2）。
二、结果分析
1、阻力系数、残余阻力系数和封堵率
聚合物微球岩心阻力系数和残余阻力系数实验结果见表2。从表2可知，在岩心渗透率相同（相近）条件下，聚合物微球类型和测试时刻对阻力系数和残余阻力系数存在影响。对于同一种聚合物微球，随时间增加，残余阻力系数逐渐增加。对于同一测试时刻，聚合物微球“D”阻力系数（FR）较大，其次为微球“Y”，再其次为微球“B”，而残余阻力系数（FRR）变化规律恰恰相反。由此可见，聚合物微球“B”膨胀和封堵性能较优，其次为微球“Y”，再其次为微球“D”。
聚合物微球岩心封堵率实验结果见表3。从表3可知，当岩心气测渗透率在2000×10-3μm2条件下，三种微球的封堵率都在99%以上，说明微球对低渗透率岩心封堵效果较好。对比发现，聚合物微球“B”封堵性能优于微球“Y”和微球“D”。
2、微球注入岩心过程注入压力变化特征
在岩心渗透率相同条件下，聚合物微球“B”、“Y”和“D”注入压力与注入PV数关系见图2。从图2可知，在微球注入过程中，微球“D”注入压力较高，其次为微球 “Y”，再其次为微球“B”。在后续水驱阶段，注入压力大小顺序发生变化，最终稳定时微球“B”压力值较高，其次为微球 “Y”，再其次为微球“D”。
表1 溶剂水离子组成
| 来源 | K+,Na+ | Ca2 + | Mg2 + | CO3 2- | HCO3 - | SO4 2- | Cl- | 总矿化度 |
| 水源水 | 2549.84 | 684 | 166 | 0 | 162 | 0.11 | 5340 | 8901.95 |
| 污水 | 1908.4 | 111 | 37.3 | 0 | 696 | 0.39 | 3100 | 5853.09 |
表2 阻力系数和残余阻力系数
表3 岩心封堵率测试结果
Claims (1)
1.一种聚合物微球岩心内缓膨性能测试实验方法，其特征在于：该实验方法步骤如下：
步骤一、人造岩心制作
采用石英砂环氧树脂胶结法制作人造均质岩心，设计外形尺寸为宽×高×长=4.5cm×4.5cm×（30cm～60cm），率Kg=50×10-3μm2～30000×10-3μm2；
步骤二、岩心抽空饱和水
1）、测量岩心实际外形尺寸和计算岩心外形体积，称量干重；
2）、抽空饱和水，称湿重；
3）、计算饱和水体积和孔隙度；
步骤三、岩心水测渗透率
将抽空饱和水岩心放入夹持器，分别以0.5mL/min、1.0mL/min、3.0mL/min和5.0mL/min注入速度水驱，稳定后记录注入压差，建立注入压差与速度关系曲线，计算水测渗透率；
步骤四、聚合物微球缓膨效果测试
1）、采用油田注入水配制设计浓度聚合物微球溶液，将微球溶液装入实时搅拌型中间容器内，保持中间容器内搅拌桨一直处于工作状态，以避免微球发生沉淀；
2）、将平流泵、中间容器和岩心夹持器用管线连接在一起，其中夹持器放置在油藏温度条件下恒温箱内，其它部件置于保温箱外；
3）、提高夹持器环压压力到5MPa以上，确保环压压力大于注入压力1MPa以上；
4）、启动平流泵，以3mL/min～6mL/min超高速度将设计PV数微球溶液注入岩心，停泵；
5）、将岩心从夹持器取出，切掉岩心注入端1.5cm～3.0cm长度，再将岩心按原状态放回夹持器；
6）、以正常注入速度0.3mL/min或0.5mL/min进行水驱，记录初期水驱稳定时注入压差δP1；
7）、将夹持器继续保留在恒温箱内，定期进行水驱，记录稳定时注入压差δP2、δP3、δP4、δP5和δP6；
步骤五、聚合物微球缓膨能力评价
1）、从步骤三所建立水驱“注入压差与速度关系曲线”上查获注入速度0.3mL/min或0.5mL/min对应注入压差δP0，计算不同时刻微球封堵率：η=（δP0-δPi）/δP0（i=1、2、3、4、5和6）；
2）、对比不同厂家或不同配方组成或不同合成工艺聚合物微球封堵率，确定不同聚合物微球在岩心孔隙内缓膨效果和性能相对优劣程度。
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