CN114214365B - 一种植物纤维颗粒调驱剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种植物纤维颗粒调驱剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于调驱剂技术领域，特别涉及一种植物纤维颗粒调驱剂及其制备方法和应用。本发明提供了一种植物纤维颗粒调驱剂的制备方法，包括以下步骤：将植物茎秆颗粒在工业成品油中进行浸油处理和水选分层，得到水下层的预发酵颗粒；将所述预发酵颗粒进行微生物半固态发酵，得到发酵颗粒；将所述发酵颗粒和碳酸氢钠混合，得到所述植物纤维颗粒调驱剂。实施例表明，本发明提供的植物纤维颗粒调驱剂能够长效实现油藏高渗透带的中长期封堵，可以不断扩大注入流体波及体积，提高原油采收率。

Description

一种植物纤维颗粒调驱剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于调驱剂技术领域，特别涉及一种植物纤维颗粒调驱剂及其制备方法和应用。
背景技术
调驱剂是一种在油气开采时用以提高原油采收率的助剂，包括连续相调驱剂和非连续相调驱剂。非连续相调驱剂(现有非连续相调驱剂主要包括有机类的聚合物微球和预交联凝胶颗粒)主要依靠作为溶质的固相颗粒在非均质岩石孔道中的动态滞留和水化膨胀，来调控微观非均质性，迫使携带液驱替之前未波及区域；而且，作为溶质的固相颗粒在渗流过程中主要选择性进入高渗透层或大孔道，对中低渗透层或小孔道的物性影响较小，比连续相调驱剂更适用于化学调驱油田以提高采收率。
随着长期的注水开发，老油田会进入高含水阶段，油田开发面临非均质性加剧、水窜严重、采收率低等问题，常规调驱剂难以达到稳油控水的要求，往往需要深部液流转向调剖剂。目前常用的深部液流转向调驱剂有两类，一是凝胶类，二是有机颗粒类。凝胶类调驱剂在地层条件下，受现场配制、剪切、降解、矿化度、温度、水质、交联剂地层吸附和溶解状况等各种因素影响，成胶稳定性差，有效期短；有机颗粒类深部调驱剂存在耐温耐盐性差，抗剪切能力低，高压油藏条件下易水化、破碎，很难有效长时间封堵厚油层内的高渗透区域，导致存在有效期短的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种植物纤维颗粒调驱剂及其制备方法，本发明提供的植物纤维调驱剂能够长效实现油藏高渗透带的中长期封堵，有效期长，可以不断扩大注入流体波及体积，提高原油采收率。
为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种植物纤维颗粒调驱剂的制备方法，包括以下步骤：
将植物茎秆颗粒在工业成品油中进行浸油处理和水选分层，得到水下层的预发酵颗粒；
将所述预发酵颗粒进行微生物半固态发酵，得到发酵颗粒；
将所述发酵颗粒和碳酸氢钠混合，得到所述植物纤维颗粒调驱剂。
优选的，所述植物茎秆颗粒为禾本科竹亚科植物茎秆颗粒；
所述植物茎秆颗粒的粒径为20～850μm。
优选的，所述浸油处理的压力为3～6MPa。
优选的，所述微生物半固态发酵为：将所述预发酵颗粒、发酵粉和水混合，进行发酵；
所述发酵粉由载体和好氧微生物菌组成；所述好氧微生物菌为枯草芽孢杆菌。
优选的，所述发酵粉中载体和好氧微生物菌的质量比为1：(1～10)；
所述预发酵颗粒与发酵粉的质量比为(80～100)：(3～5)。
优选的，所述发酵的温度为33～38℃，时间为2～4天。
优选的，所述发酵颗粒和碳酸氢钠的质量比为100：(0.05～0.1)。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备的植物纤维颗粒调驱剂。
本发明还提供了上述技术方案所述植物纤维颗粒调驱剂在驱油的应用。
优选的，所述应用包括以下步骤：
将所述植物纤维颗粒调驱剂悬浮分散于聚合物溶液中，将所得的调驱剂悬浮体系注入油层进行调剖作业；
或者，将所述植物纤维颗粒调驱剂直接随注聚合物区块的聚合物溶液注入油层进行调驱作业。
本发明提供了一种植物纤维颗粒调驱剂的制备方法，包括以下步骤：将植物茎秆颗粒在工业成品油中进行浸油处理水力分级和水选分层，得到水下层的预发酵颗粒；将所述预发酵颗粒进行微生物半固态发酵，得到发酵颗粒；将所述发酵颗粒和碳酸氢钠混合，得到所述植物纤维颗粒调驱剂。在本发明中，植物茎秆颗粒发酵颗粒不像聚合物微球呈圆形，而是呈不规则形状，是与油层孔隙形状类似，调驱剂颗粒随聚合物溶液进入油藏后，在孔隙喉道处封堵，在孔隙中沉积，试验中检测到注入压力呈现高频率大幅度的压力波动，有利于油藏中的微观压力场的产生以及局部油藏中剩余油的启动。调驱剂颗粒在孔隙中产生了沉积-堆卡-封堵-突破的连锁不间断的作用，局部至波及区域内压力场变化导致剩余油启动。本发明提供的植物纤维颗粒调驱剂可以长时间悬浮于聚合物溶液中，有效期长；可以长距离在油藏中运移，随着压力梯度的下降封堵于孔隙中；同时可以通过多级颗粒缠绕堵塞高渗透层的孔隙喉道，实现注得进、堵得住、走得远，持久性长，且逐步扩大波及体积的目标。特别的，本发明提供的植物纤维颗粒调驱剂对平均渗透率≥500mD的油层具有优异的封堵性能。
实施例测试结果表明，本发明提供的植物纤维颗粒调驱剂形貌和强度稳定，注入、封堵、运移和辅助驱油性能优良。
附图说明
图1为实施例1所得植物纤维颗粒调驱剂的直径为2cm、长度为50cm填砂管注入单纯聚合物溶液实验曲线图；
图2为实施例1所得植物纤维颗粒调驱剂的直径为2cm、长度为50cm填砂管注入聚合物颗粒体系溶液实验曲线图；
图3为实施例1所得植物纤维颗粒调驱剂的直径为2cm、长度为50cm填砂管注入1PV产出颗粒照片；
图4为实施例1所得植物纤维颗粒调驱剂的非均质单支填砂管聚合物溶液驱油试验曲线图；
图5为含实施例1所得植物纤维颗粒调驱剂的非均质单支填砂管聚合物颗粒体系驱油试验曲线图。
具体实施方式
本发明提供了一种植物纤维颗粒调驱剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将植物茎秆颗粒在工业成品油中进行浸油处理和水选分层，得到水下层的预发酵颗粒；
将所述预发酵颗粒进行微生物半固态发酵，得到发酵颗粒；
将所述发酵颗粒和碳酸氢钠混合，得到所述植物纤维颗粒调驱剂。
在本发明中，若无特殊限定，所述制备方法中各组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
本发明将植物茎秆颗粒在工业成品油中进行浸油处理和水选分层，得到水下层的预发酵颗粒。
在本发明中，所述植物茎秆颗粒优选为禾本科竹亚科植物茎秆颗粒，更优选为毛竹茎秆颗粒、淡竹茎秆颗粒或刚竹茎秆颗粒。在本发明中，所述植物茎秆颗粒的粒径优选为20～850μm，更优选为20～40μm、40～80μm、40～80μm、80～120μm、120～200μm、200～300μm、300～500μm和500～850μm中的一种或多种。所述浸油处理前，本发明优选将所述植物茎秆颗粒干燥；所述干燥的温度优选为50～80℃，时间优选为4～6h。
在本发明中，所述工业产品油优选包括白油或煤油，具体的，如航空煤油或工业白油。
在本发明中，所述浸油处理的压力优选为3～6MPa，更优选为3.5～5.5MPa，再优选为4～5MPa。本发明通过浸油处理，使工业成品油充分进入植物茎秆颗粒的维管中。
在本发明中，所述水选分层优选包括以下步骤：将浸油处理所得浸油颗粒置于水中，振荡后静止，出现颗粒分层，得到沉降于水底部的预发酵颗粒。
在本发明中，所述预发酵颗粒的含水率优选为40～60％，更优选为45～55％。
得到预发酵颗粒后，本发明将所述预发酵颗粒进行微生物半固态发酵，得到发酵颗粒。
在本发明中，所述微生物半固态发酵优选为：将所述预发酵颗粒、发酵粉和水混合，进行发酵。
在本发明中，所述预发酵颗粒、发酵粉和水的混合优选为将发酵粉和水混合，再将所得的发酵粉溶液和预发酵颗粒混合。
在本发明中，所述发酵粉优选由载体和好氧微生物菌组成。在本发明中，所述载体优选为膨润土。在本发明中，所述好氧微生物菌优选为枯草芽孢杆菌。在本发明中，所述发酵粉中载体和好氧微生物菌的质量比优选为1：(1～10)，更优选为1：(2～9)。
在本发明中，所述预发酵颗粒与发酵粉的质量比优选为(80～100)：(3～5)，更优选为(85～95)：(3.5～4.5)。
在本发明中，所述发酵粉与水的质量比优选为(0.04～0.06)：100，更优选为(0.045～0.055)：100。
在本发明中，所述发酵的温度优选为33～38℃，更优选为34～37℃；时间优选为2～4天，更优选为2.5～3.5天。
在本发明中，所述发酵颗粒的含水率优选≤50％。
得到发酵颗粒后，本发明将所述发酵颗粒和碳酸氢钠混合，得到所述植物纤维颗粒调驱剂。
在本发明中，所述发酵颗粒和碳酸氢钠的质量比优选为100：(0.05～0.1)，更优选为100：(0.06～0.09)。
本发明对所述发酵颗粒和碳酸氢钠的混合没有特殊限定，以能够将所述发酵颗粒和碳酸氢钠混合均匀为准。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备的植物纤维颗粒调驱剂。
本发明还提供了上述技术方案所述植物纤维颗粒调驱剂在驱油的应用。
在本发明中，所述应用优选包括以下步骤：
将所述植物纤维颗粒调驱剂悬浮分散于聚合物溶液中，将所得的调驱剂悬浮体系注入油层进行调驱作业；
或者，将所述植物纤维颗粒调驱剂直接随注聚合物区块的聚合物溶液注入油层进行调驱作业。
本发明将所述植物纤维颗粒调驱剂悬浮分散于聚合物溶液中，得到调驱剂悬浮体系。
在本发明中，所述聚合物溶液的粘度优选≥40mPa·s。
在本发明中，所述聚合物溶液优选包括聚丙烯酰胺水溶液。
在本发明中，所述调驱剂悬浮体系中植物纤维颗粒调驱剂的浓度优选为0.5～1.5wt.％，更优选为0.7～1.3wt.％。在本发明中，所述调驱剂悬浮体系中聚合物的浓度优选≥500mg/L。
得到调驱剂悬浮体系后，本发明将所得的调驱剂悬浮体系注入油层进行调剖作业。
本发明对所述注入的操作以及调驱作业没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的注入的操作和水驱油藏中的调剖作业即可。
在本发明中，所述油层的油藏温度优选≤100℃，更优选为30～90℃；油藏水的pH值优选为4～11，更优选为5～10。在本发明中，所述油层的储层平均渗透率优选≥500mD。
在本发明中，随着调驱剂悬浮体系注入到油藏中，油藏区域完成调剖。
或者所述应用包括，将所述植物纤维颗粒调驱剂直接随注聚合物区块的聚合物溶液注入油层进行调驱作业。
本发明在实施聚合物驱区块聚合物驱油过程，将所述植物纤维颗粒调驱剂直接分散于聚合物溶液中，随注聚合物区块的聚合物溶液注入油层进行调驱作业。
在本发明中，应用在聚合物实施驱油的区块中时，所述聚合物溶液的浓度优选为1500～2500mg/L，更优选为1700～2300mg/L。
在本发明中，所述聚合物溶液优选包括聚丙烯酰胺水溶液。
本发明对所述注入的操作以及调驱作业没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的注入的操作和聚合物驱油中的调驱作业即可。
在本发明中，所述植物纤维颗粒调驱剂和聚合物溶液的质量比优选为(0.5～1)：100，更优选为(0.6～0.9)：100。
在本发明中，所述油层的油藏温度优选≤100℃，更优选为30～90℃；油藏水的pH值优选为4～11，更优选为5～10。在本发明中，所述油层的储层渗透率优选≥500mD。
在本发明中，随着聚合物驱中聚合物注入驱油的同时，所述植物纤维颗粒调驱剂不断沉积在孔隙中，封堵聚合物驱过或水驱过的区域，增加阻力扩大后续流体的波及体积，提高采收率。
在本发明中，所述应用优选还包括将所述预调驱剂和表面活性剂混合，然后再将所得的调驱剂-表面活性剂悬浮分散于聚合物溶液中直接注入油层，或者随注聚合物区块的聚合物溶液注入油层进行调驱作业。
在本发明中，所述表面活性剂优选包括非离子表面活性剂和/或阴离子表面活性剂。在本发明中，所述非离子表面活性剂优选包括天津博弘油田化学公司生产的BHS-01A或BHS-01B。在本发明中，所述阴离子表面活性剂优选包括十二烷基苯磺酸钠或脂肪酸盐。在本发明中，所述植物纤维颗粒调驱剂和聚合物溶液的总质量，与表面活性剂的质量比优选为100：(0.05～0.1)，更优选为100：(0.06～0.09)。在本发明中，所述表面活性剂有利于降低植物纤维颗粒调驱剂注入过程中颗粒运移阻力，延长运移距离。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种植物纤维颗粒调驱剂及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。显然，所描述的实施例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。
实施例1
将粒径为20～140μm的植物茎秆颗粒毛竹颗粒在50℃下干燥4h，将所得的干燥的植物茎秆颗粒置于工业成品油航空煤油中，于3MPa下进行浸油处理，将所得的浸油颗粒置于水中，振荡后静止，出现颗粒分层，得到得到沉降于水底部的预发酵颗粒；
将发酵粉(膨润土和枯草芽孢杆菌的质量比为1：1)和水按照0.04：100的质量比混合，将所得发酵粉溶液和预发酵颗粒混合，其中，预发酵颗粒与发酵粉的质量比为100：3，在35℃下进行微生物半固态发酵4天，得到发酵颗粒；
将所述发酵颗粒和碳酸氢钠按照质量比100：0.05混合，得到所述植物纤维颗粒调驱剂。
实施例2
将粒径为20-140μm的植物茎秆颗粒毛竹颗粒在60℃下干燥5h，将所得的干燥的植物茎秆颗粒置于航空煤油中，于5MPa下进行浸油处理，将所得的浸油颗粒置于水中，振荡后静止，出现颗粒分层，得到得到沉降于水底部的预发酵颗粒；
将发酵粉(膨润土和枯草芽孢杆菌的质量比为1：1)和水按照0.05：100的质量比混合，将所得发酵粉溶液和预发酵颗粒混合，其中，预发酵颗粒与发酵粉的质量比为100：4，在36℃下进行微生物半固态发酵3天，得到发酵颗粒；
将所述发酵颗粒和碳酸氢钠按照质量比100：0.07混合，得到所述植物纤维颗粒调驱剂。
实施例3
将粒径为20-140μm的植物茎秆颗粒毛竹颗粒在80℃下干燥6h，将所得的干燥的植物茎秆颗粒置于航空煤油中，于6MPa下进行浸油处理，将所得的浸油颗粒置于水中，振荡后静止，出现颗粒分层，得到得到沉降于水底部的预发酵颗粒；
将发酵粉(膨润土和枯草芽孢杆菌的质量比为1：1)和水按照0.06：100的质量比混合，将所得发酵粉溶液和预发酵颗粒混合，其中，预发酵颗粒与发酵粉的质量比为100：5，在37℃下进行微生物半固态发酵2天，得到发酵颗粒；
将所述发酵颗粒和碳酸氢钠按照质量比100：0.1混合，得到所述植物纤维颗粒调驱剂。
对实施例1～3所得植物纤维颗粒调驱剂的耐温性、耐盐性和适应酸碱度进行评价，实施例1～3所得植物纤维颗粒调驱剂颗粒的耐温性≤100℃，耐盐性≥30％，适应酸碱度为4～11，性能接近，均适合92％的油田调驱。
应用例1
将实施例2所得的植物纤维颗粒调驱剂分散悬浮于用饮用自来水配制的浓度为500mg/L(饮用自来水：聚丙烯酰胺＝100：0.05)聚丙烯酰胺溶液中，得到调驱剂悬浮体系，注入油层进行调驱作业。
测试：
1、注入性能
将不同粒径的植物纤维颗粒调驱剂体系在均质填砂管中进行注入性试验，填砂管的渗透率为10000～30000mD，室温(26℃)条件，粒径为60～110μm，浓度为1％，注入速度为0.5mL/min，测试注入性和压力变化关系，测试结果见图1和图2。
图1为植物纤维颗粒调驱剂的直径2cm、长度50cm填砂管注入单纯聚合物溶液实验曲线图。由图1可见，注水后转注聚合物驱的聚合物溶液，由于聚合物溶液有一定粘度，单纯聚合物溶液注入过程中，注入压力缓慢升高，注入1PV后趋于平稳；然后在注入1.73PV时转注水，注水后压力缓慢下降，直至压力平稳。
图2为实施例1所得植物纤维颗粒调驱剂的直径2cm、长度50cm填砂管注入聚合物颗粒体系溶液实验曲线图。由图2可见，注水稳定后注入浓度为1％的颗粒体系0.1PV后压力升高幅度明显，且注入压力频繁快速波动，呈现逐渐抬升注入压力下限，注入1.07PV后转注水，压力下降趋于平稳，注入体系回复注水后压力稳定在0.1atm，高于注入体系前10倍，说明注入体系后不仅增加了注入压力、产生了颗粒的而移动产生微观压差，且有较高的阻力。由图1结合图2可见，采用本发明提供的植物纤维颗粒调驱剂进行驱采作业，明显好于单纯注入同等浓度的聚合物溶液。
2、封堵性能
由图2可见，随着注入压力的增加，高渗透孔隙被封堵，说明使用了本发明提供的植物纤维颗粒调驱剂注入聚合物驱体系，具有良好的封堵性。
3、运移性能
由图2可见，聚合物驱的聚合物颗粒可以注入一个PV(孔隙体积)，植物纤维颗粒调驱剂颗粒产生的频繁的压力波动，说明在压力的作用下，颗粒具有可移动性，并产生微观压力场的变化。图3为实施例1所得植物纤维颗粒调驱剂的长度为50cm、直径为2cm填砂管注入1PV产出颗粒照片，量筒中上部淡黄色为产出颗粒，说明本发明提供的植物纤维颗粒调驱剂可以通过长距离的运移，不仅注得进而且走得远，若继续注入仍然可以继续产出，实际应用中处于成本的考虑注入量一般不超过1PV。
4、植物纤维颗粒调驱剂的颗粒的强度与持久性
将植物纤维颗粒调驱剂的颗粒放入水中，用100℃水蒸煮30min，然后于70℃恒温水浴中连续30天高温浸泡后观察颗粒的形态，挤压后观察颗粒的形态和强度，植物纤维颗粒调驱剂颗粒形态和强度保持良好，说明经过高温的处理后，植物纤维颗粒调驱剂颗粒在高温处理后的持久性良好。
5、驱油效果
对实施例1所得植物纤维颗粒调驱剂进行非均质单支填砂管聚合物溶液驱油试验和非均质单支填砂管聚合物颗粒体系驱油试验，所得测试图见图4和图5，图4为实施例1所得植物纤维颗粒调驱剂的非均质单支填砂管聚合物溶液驱油试验曲线图，图5为实施例1所得植物纤维颗粒调驱剂的非均质单支填砂管聚合物颗粒体系驱油试验曲线图。
由图4和图5对比可见，注入植物纤维颗粒调驱剂体系后注入压力最高升高了142倍，恢复注水后注入压力仍有波动，采收率较水驱提高了47.24％；而单纯聚合物溶液驱油注入压力提高了9.17倍，采收率较水驱提高了26.32％，颗粒的采收率增加了20.92％，调驱效果明显。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种植物纤维颗粒调驱剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将植物茎秆颗粒在工业成品油中进行浸油处理和水选分层，得到水下层的预发酵颗粒；
将所述预发酵颗粒进行微生物半固态发酵，得到发酵颗粒；
将所述发酵颗粒和碳酸氢钠混合，得到所述植物纤维颗粒调驱剂；
所述植物茎秆颗粒为禾本科竹亚科植物茎秆颗粒；
所述植物茎秆颗粒的粒径为20～850μm；
所述浸油处理的压力为3～6MPa；
所述微生物半固态发酵为：将所述预发酵颗粒、发酵粉和水混合，进行发酵；
所述发酵粉中载体和好氧微生物菌的质量比为1：(1～10)；
所述预发酵颗粒与发酵粉的质量比为(80～100)：(3～5)；
所述发酵颗粒和碳酸氢钠的质量比为100：(0.05～0.1)。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述发酵粉由载体和好氧微生物菌组成；所述好氧微生物菌为枯草芽孢杆菌。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述发酵的温度为33～38℃，时间为2～4天。
4.权利要求1～3任一项所述制备方法制备的植物纤维颗粒调驱剂。
5.权利要求4所述植物纤维颗粒调驱剂在驱油的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述应用包括以下步骤：
将所述植物纤维颗粒调驱剂悬浮分散于聚合物溶液中，将所得的调驱剂悬浮体系注入油层进行调剖作业；
或者，将所述植物纤维颗粒调驱剂直接随注聚合物区块的聚合物溶液注入油层进行调驱作业。
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