CN114922586A - 一种油藏深部聚集封堵调控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种油藏深部聚集封堵调控方法，包括以下步骤：S1.向油藏中注入粒径小于水窜通道直径的纳米颗粒调剖剂；S2.分散于地层水中的纳米颗粒运移至油藏深部后，注入纳米颗粒的自聚集调控剂，使纳米颗粒聚集形成与水窜通道直径尺寸相匹配的纳米颗粒簇，封堵高渗区。本发明通过先向油藏中注入纳米颗粒，再注入纳米颗粒自聚集调控剂，使纳米颗粒聚集形成与水窜通道尺寸相匹配的纳米颗粒簇，来封堵高渗区，实现深部调剖。
Description
技术领域
本发明属于油气田开发技术领域，具体涉及一种油藏深部聚集封堵调控方法。
背景技术
低渗油藏储层物性差，不仅储层渗透率低，其孔喉也细小、复杂，而且整个地层均质性也较差，所以，在水驱开采过程中，注水压力高、水窜、油井见水早等问题也尤为常见，这也使低渗油藏的开发结果不甚理想。因此，如何有效防治低渗油藏注入水的窜流，扩大波及体积，挖潜剩余油，是其高效开采的重要目标。另外，老油田在多轮次注入水长时间的冲蚀下，其非均质性矛盾日益突出，对这种老油田采取何种稳油、控水的措施，也已成为油气田开发领域的一个科研焦点。
应用粘弹性颗粒进行深部调剖是目前油田稳油控水的有效方法之一，它是以无机颗粒调剖堵水技术为基础，结合如今油藏实际情况而形成的一种新型油藏深部调剖技术，其封堵机理为桥接封堵及弹性变形。虽然，粘弹性颗粒调剖剂在中高渗油藏应用效果较为理想，但在低渗油藏中，粘弹性颗粒的注入性与其深部封堵的矛盾尤为突出，调剖剂难以注入，易在注入端附近形成污染堵塞。
发明内容
为解决上述低渗油藏中粘弹性颗粒的调剖剂难以注入，易在注入端附近形成污染堵塞的技术问题，本发明提供一种油藏深部聚集封堵调控方法。
本发明采用如下技术方案
一种油藏深部聚集封堵调控方法，包括以下步骤：
S1.向油藏中注入以纳米颗粒作为调剖剂的调剖体系，其中纳米颗粒的粒径小于水窜通道直径；
S2.分散于地层水中的纳米颗粒运移至油藏深部后，注入纳米颗粒的自聚集调控剂，使纳米颗粒聚集形成与水窜通道直径尺寸相匹配的纳米颗粒簇，封堵高渗区。
进一步地，步骤S1所述纳米颗粒是由苯乙烯和丙烯酰胺单体聚合而成的核壳结构纳米材料。
进一步地，步骤S1所述纳米颗粒以丙烯酰胺单体为外相，苯乙烯为内相。
进一步地，步骤S1所述调剖体系是纳米颗粒的水溶液。
进一步地，所述调剖体系是纳米颗粒浓度为1000-4000mg/L的纳米颗粒水溶液。
进一步地，步骤S2所述自聚集调控剂包括强阳离子聚电解质和无机高分子聚合物。
进一步地，步骤S2中加入的自聚集调控剂各组分相对于调剖体系的质量百分数为：强阳离子聚电解质0.01～0.2wt%，无机高分子聚合物0.01～0.3wt%。。
进一步地，所述强阳离子聚电解质是聚胺或聚二甲基二烯丙基氯化铵。
进一步地，所述无机高分子聚合物是聚铝或聚铁。
本发明的有益效果：
本发明通过先向油藏中注入纳米颗粒，再注入纳米颗粒自聚集调控剂，调控剂中的阳离子聚电解质和无机高分子聚合物，可以通过吸附电中、链粘架桥和压缩胶团双电层，使分散的纳米颗粒聚集成团簇，使纳米颗粒的聚集时间控制在0.5～50h，从而保证调剖体系中分散的纳米颗粒，能够顺利运移至目标水窜通道，并产生聚集团簇，实现深部封堵。
附图说明
图1是本发明实施例中的聚苯乙烯-丙烯酰胺纳米颗粒的透射电镜图。
图2是本发明实施例的实验流程和测压点布置位置关系图。
图3是本发明实施例中纳米颗粒在岩心中的注入封堵性能及封堵效果数据图。
图4是本发明实施例中纳米颗粒在岩心孔喉中的聚集形态示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的描述，实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他替代手段，均在本发明权利要求范围内。
以下实施例使用的聚胺为环氧氯丙烷二甲胺与乙二胺共聚物，CAS号为42751-79-1，重均分子量Mw为300000Da，购买于无锡市田鑫化工有限公司；聚二甲基二烯丙基氯化铵的CAS号为26062-79-3，重均分子量Mw为300000Da，购买于成都市新津县凯太化工厂厂品；聚铁为聚合硫酸铁，CAS号为35139-28-7，铁含量：21%，购买于长隆科技有限公司；聚铝为聚合氯化铝，CAS号为1327-41-9，盐基度为40%，购买于长隆科技有限公司。
以下实施例使用的纳米颗粒由苯乙烯和丙烯酰胺聚合而成的核壳结构纳米材料，外壳以聚丙烯酰胺链段为主；内核为聚苯乙烯链段。苯乙烯和丙烯酰胺通过乳液聚合形成核壳结构的纳米颗粒，其中苯乙烯是内相，丙烯酰胺及其水溶液为外相，通过自由基聚合，内相的苯乙烯聚合形成核，丙烯酰胺被捕集，然后聚合，从而形成纳米颗粒的壳。
实施例1
用蒸馏水配置浓度为4000mg/L的纳米颗粒调剖体系样品，超声分散处理10min使其分散均匀，然后加入自聚集调控剂，并密封置于60℃恒温水浴中，老化一定时间直至纳米颗粒发生聚集。自聚集调控剂包括聚胺和聚铝，其中聚胺加量为调剖体系的0.1wt %，聚铝加量为调剖体系的0.05wt%～0.25wt%，纳米颗粒的聚集时间在2～46h。具体对应的时间如表1所示：
表1不同聚铝加量下纳米颗粒聚集时间
实施例2
与实施例1步骤基本相同，区别在于本实施例中用蒸馏水配置浓度为1000mg/L的纳米颗粒调剖体系样品。
实施例3
用蒸馏水配置浓度为4000mg/L的纳米颗粒调剖体系样品，超声分散处理10min使其分散均匀，然后加入自聚集调控剂，并密封置于60℃恒温水浴中，老化一定时间直至纳米颗粒发生聚集。自聚集调控剂包括聚胺和聚铁，其中聚胺加量为0.1wt %，聚铁加量为0.01wt%～0.2wt%，纳米颗粒的聚集时间在1～51h。具体对应的时间如表2所示：
表2 不同聚铁加量下纳米颗粒聚集时间
实施例4
与实施例3步骤基本相同，区别在于本实施例中用蒸馏水配置浓度为1000mg/L的纳米颗粒调剖体系样品。
实施例5
用蒸馏水配置浓度为4000mg/L的纳米颗粒调剖体系样品，超声分散处理10min使其分散均匀，然后加入自聚集调控剂，并密封置于60℃恒温水浴中，老化一定时间直至纳米颗粒发生聚集。自聚集调控剂包括聚二甲基二烯丙基氯化铵和聚铝，其中聚二甲基二烯丙基氯化铵加量为0.05wt %，聚铝加量为0.01wt%～0.25wt%，纳米颗粒的聚集时间在3～55h。具体对应的时间如表3所示：
表3不同聚铝加量下纳米颗粒聚集时间
实施例6
用蒸馏水配置浓度为4000mg/L的纳米颗粒调剖体系样品，超声分散处理10min使其分散均匀，然后加入自聚集调控剂，并密封置于60℃恒温水浴中，老化一定时间直至纳米颗粒发生聚集。自聚集调控剂包括聚二甲基二烯丙基氯化铵和聚铁，其中聚二甲基二烯丙基氯化铵加量为0.05wt %，聚铁加量为0.01wt%～0.25wt%，纳米颗粒的聚集时间在3～57h。具体对应的时间如表4所示：
表4不同聚铁加量下纳米颗粒聚集时间
纳米颗粒聚集机理为：调控剂中的阳离子聚电解质和无机高分子聚合物，可以通过吸附电中、链粘架桥和压缩胶团双电层，使分散的纳米颗粒聚集成团簇。通过向纳米颗粒调剖体系中加入聚集调控剂，可使纳米颗粒的聚集时间控制在0.5～50h，从而保证调剖体系中分散的纳米颗粒，能够顺利运移至目标水窜通道，并产生聚集团簇，实现深部封堵。
纳米颗粒自聚集封堵性能评价
为了解决调剖剂的注入性与其深部封堵的矛盾，本发明提出利用纳米颗粒自聚集形成的颗粒团簇对水窜通道进行封堵，并研发出纳米颗粒聚集调控剂。为了考察纳米颗粒自聚集封堵的效果，本实施例使用由苯乙烯和丙烯酰胺聚合而成的核壳结构纳米材料，以粒径为250nm的纳米颗粒为例，如图1所示为核壳结构纳米材料的TEM图，并采用30cm岩心多测点模型评价其封堵性能，如图2所示为此模型的实验流程及测压点布置位置关系图。岩心模型长30cm，直径2.5cm，平均渗透率320×10 -3μm2，测压点如图2所示，有入口（P0）、5cm处（P1）、10cm处（P2）、 15cm处（P3）、20cm处（P4）和25cm处（P5），分别连接至压力传感器。
在实验过程中，首先对实验用岩心抽真空，然后饱和原始地层水，并通过平流泵以1mL/min的注入速度水测渗透率，各点压力平衡后，以相同速度注入0.5PV以纳米颗粒作为调剖剂的调剖体系，其中纳米颗粒含量为4000mg/L，然后注入0.3PV自聚集调控剂段塞，调控剂段塞中包含聚胺0.1wt%、聚铝0.25wt%，待纳米颗粒聚集之后进行后续水驱，直至各测压点压力平衡后停止实验。实验结果如图3和表5所示。
由图3及表5可知，注入纳米颗粒（胶粒段）时，压力曲线与注水时（水驱段）几乎无差别，阻力系数始终在1.5以下，这表明纳米颗粒在此岩心中具有良好的注入性；当注入0.3PV调控剂后再次水驱，各监测点的压力值都显著上升，这表明调控剂已使分散的纳米颗粒在岩心聚集，产生的团粒簇能够构成封堵，并且后续水驱3PV后，水驱压力曲线始终维持稳定，并且岩心各段残余阻力系数在4.0以上，这也表明了纳米颗粒团簇形成封堵的较为稳定；纳米颗粒在岩心前20cm处，封堵率始终在80%以上，并且总体封堵率83.30%。
以上结果说明利用调控剂能够实现纳米颗粒间的自聚集，形成的纳米颗粒团簇能够封堵水窜通道，利用纳米颗粒自聚集封堵的方法，不仅能够保证纳米颗粒调剖剂的有效注入，而且产生的聚集团簇能够产生有效封堵，并且形成的团粒簇尺寸与水窜通道孔隙具有一定适应性，这一技术思路有效解决了调剖剂的注入性与其深部封堵的矛盾。
表5纳米颗粒注入性及封堵效果数据结果
对封堵后的岩心取样，进行扫描电镜（SEM）观察，由图4可清楚观察到纳米颗粒在岩心中的聚集状态，在较大的孔喉处，纳米颗粒堆积团聚在一起，并产生有效封堵，并且纳米颗粒具有一定的适应性，对于一定粒径的纳米颗粒和孔隙，纳米颗粒能够依据孔隙尺寸的大小聚集形成不同的团簇。在调堵施工时，可先向水窜通道中注入纳米颗粒，然后注入调控剂段塞，在地层中形成定位聚集，实现对水窜通道封堵部位的控制。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种油藏深部聚集封堵调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.向油藏中注入以纳米颗粒作为调剖剂的调剖体系，其中纳米颗粒的粒径小于水窜通道直径；
S2.分散于地层水中的纳米颗粒运移至油藏深部后，注入纳米颗粒的自聚集调控剂，使纳米颗粒聚集形成与水窜通道直径尺寸相匹配的纳米颗粒簇，封堵高渗区。
2.根据权利要求1所述的油藏深部聚集封堵调控方法，其特征在于，步骤S1所述纳米颗粒是由苯乙烯和丙烯酰胺单体聚合而成的核壳结构纳米材料。
3.根据权利要求2所述的油藏深部聚集封堵调控方法，其特征在于，步骤S1所述纳米颗粒以丙烯酰胺单体为外相，苯乙烯为内相。
4.根据权利要求1所述的油藏深部聚集封堵调控方法，其特征在于，步骤S1所述调剖体系是纳米颗粒的水溶液。
5.根据权利要求4所述的油藏深部聚集封堵调控方法，其特征在于，所述调剖体系是纳米颗粒浓度为1000-4000mg/L的纳米颗粒水溶液。
6.根据权利要求1所述的油藏深部聚集封堵调控方法，其特征在于，步骤S2所述自聚集调控剂包括强阳离子聚电解质和无机高分子聚合物。
7.根据权利要求6所述的油藏深部聚集封堵调控方法，其特征在于，步骤S2中加入的自聚集调控剂各组分相对于调剖体系的质量百分数为：强阳离子聚电解质0.01～0.2wt%，无机高分子聚合物0.01～0.3wt%。
8.根据权利要求6或7所述的油藏深部聚集封堵调控方法，其特征在于，所述强阳离子聚电解质是聚胺或聚二甲基二烯丙基氯化铵。
9.根据权利要求6或7所述的油藏深部聚集封堵调控方法，其特征在于，所述无机高分子聚合物是聚铝或聚铁。
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-
2022
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