CN110628409B - 一种二氧化碳响应性流体及其在非均质油层中的智能调剖方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种二氧化碳响应性流体，由以下重量份的原料组成：增稠剂2‑25份，热稳定剂0.01‑0.1份，余量为水。同时，本发明还公开所述二氧化碳响应性流体在非均质油层中的智能调剖方法，包括步骤：（1）将目标层位分为若干段，计算封堵所需二氧化碳响应性流体的用量；（2）将二氧化碳响应性流体注入目标层位第一段；（3）注入二氧化碳流体，压力突增继续注入1吨二氧化碳流体后暂停注入；（4）再次注入二氧化碳响应性流体解堵；（5）目标层位第二段开始，重复步骤（3）‑（4）至目标层位第N段。本发明提供的智能调剖方法，扩大了二氧化碳驱在目标层的波及体积，提高了驱替效果。
Description
技术领域
本发明属于二氧化碳驱油调剖技术领域，具体涉及一种二氧化碳响应性流体及其在非均质油层中的智能调剖方法。
技术背景
目前，在油田开发中，二氧化碳流体在非均质油层驱油过程中，由于天然裂缝、人工裂缝、渗透率不均一等原因，造成注入流体大部分沿大孔道高渗透区域通过或泄露。同时，受注入水长期冲刷，加剧了非均质性特征，使得注入流体无效循环，降低了波及体积，剩余油无法有效驱出。因此，调剖技术对解决这些问题至关重要。
但是，目前的调剖技术普遍存在以下问题：（1）只能一次性封堵高渗层优势通道，无法最大程度一次性波及高渗层优势通道以及其后的二级、三级...N级存在渗透率级差的非均质层；（2）需要通过大量地质资料计算注入流体粘度及注入量再配制合适的多段塞流体注入地层，各段塞流体粘度不能改变，误差较大；（3）注水井及油井同时作业，使得注入流体用量较大，便捷性较差，成本升高；（4）某些调剖方法需要关井，影响生产；（5）某些调剖剂可能对油层产生堵塞和污染。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种二氧化碳响应性流体及其在非均质油层中的智能调剖方法，所述二氧化碳响应性流体在遇到二氧化碳后能产生响应效果，扩大了二氧化碳驱在目标层的波及体积，提高了驱替效果。
一种二氧化碳响应性流体，按照重量份100计，由以下重量份的原料组成：增稠剂2-25份，热稳定剂0.01-0.1份，余量为水；其中，所述增稠剂为阴离子表面活性剂与四甲基丙二胺按照摩尔比2:1形成的混合物。
优选地，所述热稳定剂为纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝、纳米氧化钙或纳米氧化镁中的任意一种。
优选地，所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十四烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠或十八烷基硫酸钠中的任意一种。
按照重量份100计，所述二氧化碳响应性流体由以下重量份的原料组成：增稠剂2-10份，热稳定剂0.01-0.1份，余量为水；其中，所述增稠剂为阴离子表面活性剂与四甲基丙二胺按照摩尔比2:1形成的混合物。
所述二氧化碳响应性流体在非均质油层中的智能调剖方法，包括以下步骤：
（1）根据目标层位的实际情况及施工要求，将目标层位分为若干段，分别定义为第一段、第二段、……、第N段，计算封堵目标层位所需二氧化碳响应性流体的用量；
（2）将二氧化碳响应性流体注入目标层位第一段；
（3）然后注入二氧化碳流体，二者发生反应对目标层位第一段的高渗层产生封堵效果，二氧化碳流体从目标层位第一段的低渗层通过，对目标层位第一段的低渗层产生驱替，扩大了目标层位第一段的波及体积；压力突增后继续注入1吨二氧化碳流体然后暂停注入；
（4）再次注入二氧化碳响应性流体，注入量为第一段用量的5-10%，解堵，在地层压力下，二氧化碳响应性流体向目标层位第二段高渗层推进；
（5）目标层位第二段开始，重复步骤（3）-（4）至目标层位第N段。
步骤（2）中二氧化碳响应性流体的注入量按照现场施工条件计算，依据每段长度、油层厚度、孔隙度平均值计算所需体积，进而换算出注入量。
本发明提供的二氧化碳响应性流体单独存在时，粘度接近于水，不具备封堵能力；当与二氧化碳反应后形成弹性流体，对地层产生封堵效果；在用于非均质油层中的智能调剖时，首先利用二氧化碳响应性流体与二氧化碳反应形成封堵剂堵住目标层位第一段的高渗层，二氧化碳流体从未被封堵的孔道中通过，对低渗层产生驱替；在二氧化碳流体注完后，第一段低渗层驱替完成，再注入少量二氧化碳响应性流体，第一段的高渗层解堵，使得二氧化碳响应性流体在地层压力下，继续向第二段的高渗层推进，重复之前的工艺流程至第N段。如此往复，使得二氧化碳流体驱替在目标地层中几乎所有的孔道，扩大了二氧化碳驱的波及体积，提高二氧化碳驱的采收率。
本发明的优点：
（1）在第一段注入二氧化碳响应性流体后，后续每段仅需补充第一段用量的5-10%，减少了调剖注剂二氧化碳响应性流体的注入总量和施工费用；
（2）二氧化碳响应性流体遇到二氧化碳后产生发生响应，进行智能调剖，使地层保持所需压力，防止二氧化碳窜漏，同时，二氧化碳驱替低渗层，扩大了二氧化碳驱在目标地层的波及体积，提高了驱替效果；
（3）二氧化碳响应性流体中含有高浓度起泡剂，调剖结束后，在地层停留一段时间，经地层水稀释浓度降低，在后续施工中，通入气体时，仍能够产生泡沫，产生次级调驱效果；
（4）二氧化碳响应性流体解堵时，不需加入其它化学药剂，仅需降低二氧化碳浓度或者再次注入二氧化碳响应性流体，封堵效果即可消失。
附图说明
图1 二氧化碳响应性流体在不同浓度下的粘度变化；
图2 单通道封堵驱替流程图；
图3 气驱调剖驱替流程图。
具体实施方式
实施例1
一种二氧化碳响应性流体，按照重量份100计，由以下重量份的原料组成：增稠剂2份，热稳定剂0.01份，余量为水；其中，所述增稠剂为阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠与四甲基丙二胺按照摩尔比2:1形成的混合物，所述热稳定剂为纳米二氧化硅。
实施例2
一种二氧化碳响应性流体，按照重量份100计，由以下重量份的原料组成：增稠剂5份，热稳定剂0.05份，余量为水；其中，所述增稠剂为阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠与四甲基丙二胺按照摩尔比2:1形成的混合物，所述热稳定剂为纳米三氧化二铝。
实施例3
一种二氧化碳响应性流体，按照重量份100计，由以下重量份的原料组成：增稠剂10份，热稳定剂0.1份，余量为水；其中，所述增稠剂为阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠与四甲基丙二胺按照摩尔比2:1形成的混合物，所述热稳定剂为纳米氧化钙。
实施例4
一种二氧化碳响应性流体，按照重量份100计，由以下重量份的原料组成：增稠剂6份，热稳定剂0.03份，余量为水；其中，所述增稠剂为阴离子表面活性剂十四烷基硫酸钠与四甲基丙二胺按照摩尔比2:1形成的混合物，所述热稳定剂为纳米氧化镁。
实施例5
一种二氧化碳响应性流体，按照重量份100计，由以下重量份的原料组成：增稠剂4份，热稳定剂0.04份，余量为水；其中，所述增稠剂为阴离子表面活性剂十六烷基硫酸钠与四甲基丙二胺按照摩尔比2:1形成的混合物，所述热稳定剂为纳米氧化镁。
实施例6
一种二氧化碳响应性流体，按照重量份100计，由以下重量份的原料组成：增稠剂2份，热稳定剂0.02份，余量为水；其中，所述增稠剂为阴离子表面活性剂十八烷基硫酸钠与四甲基丙二胺按照摩尔比2:1形成的混合物，所述热稳定剂为纳米氧化镁。
实施例7
一种二氧化碳响应性流体，按照重量份100计，由以下重量份的原料组成：增稠剂25份，热稳定剂0.1份，余量为水；其中，所述增稠剂为阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠与四甲基丙二胺按照摩尔比2:1形成的混合物，所述热稳定剂为纳米氧化镁。
以增稠剂在二氧化碳响应性流体中所占的浓度来标记二氧化碳响应性流体的浓度，比如，实施例1的二氧化碳响应性流体的浓度为2%，实施例2的二氧化碳响应性流体的浓度为5%，实施例3的二氧化碳响应性流体的浓度为10%。
检测本发明提供的二氧化碳响应性流体在不同浓度下的粘度，结果见图1，由图1可知，本发明提供的二氧化碳响应性流体随着浓度的降低，其粘度也会降低。
实施例6
实验室模拟单通道试验，具体如下：
选取三块人造岩心：
岩心：1#：直径2.5cm×长7.0cm，渗透率198md；
岩心：2#：直径2.5cm×长6.1cm，渗透率153md；
岩心：3#：直径2.5cm×长7.0cm，渗透率180md；
室温模拟饱和地层水：矿化度100000mg/L，其中钙镁离子总量为2000mg/L；
实施例1、实施例2、实施例3提供的浓度为2%、5%、10%的二氧化碳响应性流体作为实验用二氧化碳响应性流体；
实验前准备工作：配置饱和地层水，打开跟踪环压；
将驱替泵、驱替容器、岩心夹持器、计量容器依次相连，岩心夹持器侧面连接环压，具有连接关系的上述装置之间均设置有阀门，岩心夹持在岩心夹持器中；
向所述二氧化碳响应性流体内分别通入二氧化碳气体，5-10min，二者发生反应，粘度增高，然后倒入驱替容器密封，用驱替泵以0.5PV的驱替体积开始驱替，同时对岩心保持跟踪环压，得到驱替数据见表1，驱替流程图见图2。
表1 驱替实验数据
其中，P突破-26℃、P突破-40℃为在26℃和40℃条件下，二氧化碳响应性流体被驱替出至压力平衡的突破压力数值；
由表1可知，二氧化碳响应性流体在不同浓度下，随着温度的升高，突破压力会降低，1#、2#、3#岩心在不同浓度的二氧化碳响应性流体下，从26℃升至40℃突破压力均有下降；
通常现场CO2注入压力均小于45MPa，10%浓度的封堵压力基本已经满足大部分封堵的要求。可见，本发明提供的二氧化碳响应性流体，在2%-10%浓度下，突破压力均达到大部分低渗油田环境下高渗层/低渗层级差在1000倍以内所需的高渗层封堵压力，可以满足现场应用要求。
实施例7
实验室模拟双通道驱替，具体如下：
人造岩心：1#：直径2.5cm×长6.1cm，渗透率153md，孔隙度22%，作为高渗岩心；
人造岩心：2#：直径2.5cm×长7.0cm，渗透率180md，孔隙度24%，作为高渗岩心；
陕北某区块天然岩心：3#：直径2.5cm×长6.4cm，渗透率0.2md，孔隙度8%，作为低渗岩心；
陕北某区块天然岩心：4#：直径2.5cm×长7.0cm，渗透率0.18md，孔隙度7%，作为低渗岩心；
室温模拟饱和地层水：矿化度40000mg/L，其中钙镁离子总量为1000mg/L；
二氧化碳响应性流体为实施例2提供的浓度为5%的二氧化碳响应性流体；
按照图3所述驱替流程图连接好试验装置；其中，容器一和容器二均作为驱替容器，气源用来供应二氧化碳气体；
1. 气驱（作为对比例）：仅打开气源，在40℃、未注入二氧化碳响应性流体的条件下，进行二氧化碳气体驱替，打开阀门1、4、5、6、8、9、10、11、13、14，气源压力控制在1-4MPa之间，观察岩心后出液情况，并收集计算总量；结果见表2；
2. 使用二氧化碳响应性流体进行气驱调剖（智能调剖）：
向二氧化碳响应性流体内通入CO2气体，5-10min，二者发生反应，粘度增大，倒入驱替容器一。向驱替容器二中倒入未通入二氧化碳气体的二氧化碳响应性流体,密封，在40℃条件下，第一步，按1、4、2、6、10、12、5、11顺序打开阀门，驱替泵一以0.5PV的驱替体积进行驱替，气体压力控制在1-4MPa之间，逐渐降低驱替泵速度，观察岩心后出液情况，当11、12后计量容器不再出液，关闭2、4、12，（相当于说明书中步骤（2）-（3））；第二步，打开3、7、8、14，打开驱替泵二以0.2PV驱替体积推进容器二中未通入二氧化碳气体的二氧化碳响应性流体（相当于说明书中步骤（4）），待压力降至接近于0MPa，观察到阀门14排出液体时，打开阀门4、6、9、13，收集计算液体总量；结果见表2。
表2 调剖实验数据
由表2可知，使用二氧化碳响应性流体进行气驱调剖，相对于单纯气驱，驱出液体能增加23%，可增加地层23%的波及体积；
假设地层驱替段共分为N段，那么利用智能调剖通过气体窜动自动寻找封堵大孔道，驱替小孔道，增加波及体积；在该渗透率条件下，每一段地层的波及体积都会在该地层原有基础上增加23%，且调剖剂一次注入，后续补充仅补充第一次注入量的5-10%，用量少，对剩余油的开采具有很大的意义。
Claims (4)
1.一种二氧化碳响应性流体，其特征在于：按照重量份100计，由以下重量份的原料组成：增稠剂2-25份，热稳定剂0.01-0.1份，余量为水；其中，所述增稠剂为阴离子表面活性剂与四甲基丙二胺按照摩尔比2:1形成的混合物；
所述热稳定剂为纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝、纳米氧化钙或纳米氧化镁中的任意一种；所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十四烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠或十八烷基硫酸钠中的任意一种。
2.根据权利要求1所述二氧化碳响应性流体，其特征在于：按照重量份100计，由以下重量份的原料组成：增稠剂2-10份，热稳定剂0.01-0.1份，余量为水；其中，所述增稠剂为阴离子表面活性剂与四甲基丙二胺按照摩尔比2:1形成的混合物。
3.权利要求1所述二氧化碳响应性流体在非均质油层中的智能调剖方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将目标层位分为若干段，分别定义为第一段、第二段、……、第N段，计算封堵目标层位所需二氧化碳响应性流体的用量；
（2）将二氧化碳响应性流体注入目标层位第一段；
（3）然后注入二氧化碳流体，二者发生反应对目标层位第一段的高渗层产生封堵效果，二氧化碳流体从目标层位第一段的低渗层通过，压力突增后继续注入1吨二氧化碳流体然后暂停注入；
（4）再次注入二氧化碳响应性流体，注入量为第一段用量的5-10%，解堵；
（5）目标层位第二段开始，重复步骤（3）-（4）至目标层位第N段。
4.根据权利要求3所述二氧化碳响应性流体在非均质油层中的智能调剖方法，其特征在于：所述二氧化碳流体为液态二氧化碳、气态二氧化碳、或者超临界二氧化碳。
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