CN115746809A

CN115746809A - 一种超高温高盐油藏用木质素强化乳液聚合物凝胶调驱剂

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Publication number: CN115746809A
Application number: CN202211444419.7A
Authority: CN
Inventors: 杨光; 张健; 朱玥珺; 刘玉洋; 华朝; 王姗姗; 杜虹; 梁丹
Original assignee: Beijing Research Center of CNOOC China Ltd; CNOOC China Ltd
Current assignee: Beijing Research Center of CNOOC China Ltd; CNOOC China Ltd
Priority date: 2022-11-18
Filing date: 2022-11-18
Publication date: 2023-03-07

Abstract

本发明公开了一种超高温高盐油藏用木质素强化乳液聚合物凝胶调驱剂。所述凝胶调驱剂由乳液聚合物、交联剂、增强剂和水制成；交联剂为醋酸铬和氯化钙；增强剂为木质素磺酸钠。本发明抗盐型聚合物凝胶调驱剂可用于高温和高矿化度油田，所述“高温”指的是130～150℃的温度条件，所述“高矿化度”指的是20000～40000mg/L的矿化度。本发明木质素强化乳液聚合物凝胶调驱剂在成胶后具有较好的封堵效果、良好的稳定性和耐冲刷性，能够很好地满足调驱的有效期。经本发明非均质岩心中的堵水驱油能力实验证明，本发明木质素强化乳液聚合物凝胶调驱剂能够显著提高油田的注水采收率。

Description

一种超高温高盐油藏用木质素强化乳液聚合物凝胶调驱剂

技术领域

本发明涉及一种超高温高盐油藏用木质素强化乳液聚合物凝胶调驱剂，属于石油开发技术领域。

背景技术

南海西部油藏储层平面及纵向各层物性差异大，产能差异大；流体性质以轻质低粘原油为主，储层温度高：温度梯度3～3.4℃/100m，85～153℃；海水、生产水矿化度高，钙镁离子含量高(366+1171)mg/L。储层控制储量中高渗、低渗各占一半。涠洲4个油田已进入中含水阶段，自然递减超过20％；压力保持低。油田急需注水调驱提高采收率技术。但是，南海西部油田高温高盐条件会导致常规有机凝胶和微球封窜体系失效，加上油藏连通性复杂，并未对大孔道起到有效封堵作用；目标区块没有形成有效的高温封窜体系。对于超高温高盐油藏，凝胶技术的应用还有很大的局限性，主要表现为随温度和矿化度增加，极易使聚合物凝胶强度达不到要求和过早脱水，导致凝胶体系的封堵强度变差，甚至消失。

发明内容

本发明的目的是提供一种木质素强化乳液聚合物凝胶调驱剂，用于高温、高矿化度油田的调驱。

本发明提供的超高温高盐油藏用木质素强化乳液聚合物凝胶调驱剂，由乳液聚合物、交联剂、增强剂和水制成；

所述交联剂为醋酸铬和氯化钙；

所述增强剂为木质素磺酸钠。

所述乳液聚合物为聚丙烯酰胺乳液。

所述聚丙烯酰胺乳液中，聚丙烯酰胺的摩尔含量为50～57％。

所述聚丙烯酰胺乳液的分子量为1000万～1400万；

所述水的矿化度为20000～40000mg/L。

所述凝胶调驱剂的组成如下：

乳液聚合物15000～30000mg/L；

木质素磺酸钠35000～60000mg/L；

醋酸铬6000～10000mg/L；

氯化钙4000～10000mg/L；

余量的水。

本发明凝胶调驱剂的组成优选为下述1)或2)：

1)各组分的浓度如下：

乳液聚合物15000～20000mg/L；

木质素磺酸钠35000～45000mg/L；

醋酸铬6000～8000mg/L；

氯化钙4000～6000mg/L；

余量的水；

2)各组分的浓度如下：

乳液聚合物20000～30000mg/L；

木质素磺酸钠45000～60000mg/L；

醋酸铬8000～10000mg/L；

氯化钙6000～10000mg/L；

余量的水；

本发明凝胶调驱剂的组成更优选a)-c)：

a)乳液聚合物30000mg/L、木质素磺酸钠60000mg/L、醋酸铬10000mg/L、氯化钙6000mg/L、余量的水；

b)乳液聚合物20000mg/L、木质素磺酸钠45000mg/L、醋酸铬8000mg/L、氯化钙5000mg/L、余量的水；

c)乳液聚合物15000mg/L、木质素磺酸钠35000mg/L、醋酸铬6000mg/L、氯化钙4000mg/L、余量的水。

配制本发明凝胶调驱剂时，可按照下述步骤进行：

采用所述水分别配制所述乳液聚合物、所述交联剂和所述增强剂的溶液，然后混合，搅拌均匀即得。

本发明抗盐型聚合物凝胶调驱剂可用于高温和高矿化度油田，所述“高温”指的是130～150℃的温度条件，所述“高矿化度”指的是20000～40000mg/L的矿化度。

本发明木质素强化乳液聚合物凝胶调驱剂在成胶后具有较好的封堵效果、良好的稳定性和耐冲刷性，能够很好地满足调驱的有效期。经本发明非均质岩心中的堵水驱油能力实验证明，本发明木质素强化乳液聚合物凝胶调驱剂能够显著提高油田的注水采收率。

附图说明

图1为本发明实施例2中凝胶体系1-3储能模量G′随时间的变化曲线。

图2为本发明实施例3注水冲刷过程中填砂管封堵率变化曲线。

图3为本发明实施例4凝胶体系3驱替过程中压力的变化曲线。

图4为本发明实施例4中含水率和采收率随注入孔隙体积的变化曲线。

图5为本发明对比例1中凝胶体系4-6储能模量G′随时间的变化曲线。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、制备木质素强化乳液聚合物凝胶调驱剂

(1)配制一定矿化度的模拟水，矿化度为28029.54mg/L，Ca²⁺：366mg/L，Mg²⁺：1171mg/L。

(2)使用所配制的模拟水分别配制乳液聚丙烯酰胺(分子量为1200万)水溶液、木质素磺酸钠和交联剂的水溶液，然后将2种溶液混合并搅拌均匀即得。

本实施例得到下述3种调驱剂：

凝胶体系1：乳液聚合物(30000mg/L)+木质素磺酸钠(60000mg/L)+醋酸铬

(10000mg/L)+氯化钙(6000mg/L)。

凝胶体系2：乳液聚合物(20000mg/L)+木质素磺酸钠(45000mg/L)+醋酸铬

(8000mg/L)+氯化钙(5000mg/L)。

凝胶体系3：乳液聚合物(15000mg/L)+木质素磺酸钠(35000mg/L)+醋酸铬

(6000mg/L)+氯化钙(4000mg/L)。

实施例2、本发明木质素强化乳液聚合物凝胶调驱剂的强度和长期稳定性评价测定130℃条件下，90天内3种不同凝胶体系储能模量G′随时间的变化，实验结果如图1所示。

由图1可以看出，储能模量G′数值显示3种聚合物凝胶体系在该矿化度和温度下均能形成凝胶。其中，体系1在第二天即可形成强凝胶，储能模量G′达到11.3Pa，在第5天达到最大值，随着时间的延长，储能模量G′逐渐降低，90天后，储能模量G′为5.7Pa，依然是中等强度凝胶；体系2在形成凝胶后的储能模量G′在1.0～3.1Pa内变化，体系介于强凝胶和弱凝胶之间；体系3属于典型的弱凝胶，数据显示该体系在4天以后开始成胶，第6天成胶完全，此时的储能模量G′为0.88Pa，90天后，凝胶强度保持较好，储能模量G′为0.49Pa。

实施例3、本发明木质素强化乳液聚合物凝胶调驱剂的封堵性能和耐冲刷能力

(1)凝胶体系的封堵性能

将填砂管模型(直径2.5cm，长度19.5cm)抽空饱和水，测试注凝胶体系前填砂管的水测渗透率；挤入0.3PV的凝胶体系，然后在130℃恒温，候凝一定时间；注水驱替，测试封堵后岩心稳定渗流时的水测渗透率。

本发明测试3种凝胶体系在填砂管模型中的封堵能力(即在岩心中的成胶能力和稳定性)，实验结果如表1所示，可以看出，3种聚合物凝胶体系的封堵率均达到90％以上，且残余阻力系数较高，其中体系1的封堵率高达96.91％，残余阻力系数32.37，3种聚合物凝胶体系在成胶后有较好的封堵效果。

表1凝胶封堵物理模拟试验结果

序号	配方	k<sub>wi</sub>/μm<sup>2</sup>	k<sub>wa</sub>/μm<sup>2</sup>	E/％	F<sub>RR</sub>
						1<sup>#</sup>	体系1	6.15	0.19	96.91	32.37
2<sup>#</sup>	体系2	6.71	0.32	95.23	20.97
						3<sup>#</sup>	体系3	6.53	0.53	91.82	12.32

(2)耐冲刷性能

为考察聚合物凝胶的耐冲刷性，本发明选择高强度凝胶体系1和低强度凝胶体系3进行耐冲刷性评价。

测试步骤：

实验在填砂管(直径2.5cm，长度19.5cm，填砂渗透率约3.5μm²)中进行木质素强化乳液聚合物凝胶体系的耐冲刷性能评价。首先向填砂管中分别注入0.3PV的体系1和体系3，之后将填砂管置于130℃的恒温箱中，待凝胶形成后分别水驱至40倍孔隙体积，监测注入压力，计算封堵率。

对于强凝胶体系，因为成胶强度较高，在被水冲刷以后，凝胶强度并不会发生太大变化，体系依然保持较高的封堵率；对于弱凝胶体系，水驱开始阶段封堵率有一定幅度的降低，原因在于一部分弱凝胶被驱替出来，降低了体系的封堵能力。注水3PV以后，变化幅度较小，最终体系的封堵率在90％以上(如图2所示)，说明本发明凝胶体系具有良好的稳定性和耐冲刷性，能够很好地满足调驱的有效期。

实施例4、本发明木质素强化乳液聚合物凝胶调驱剂在非均质岩心中的堵水驱油能力

为考察聚合物凝胶体系在3层非均质岩心中的堵水驱油能力，测试选用低强度凝胶体系3进行驱油实验。

(1)实验步骤

①选用3层非均质岩心(岩心参数见表2)，称干重，抽真空饱和水，称湿重，计算孔隙体积；

②130℃下以1mL/min的速度水驱测平均渗透率，以0.2mL/min的速度饱和油，并计算含油饱和度；

③老化24h后水驱，水驱速度1mL/min，水驱至含水90％后注入0.3PV的体系3；

④体系3成胶后再水驱至含水至95％，最后计算综合采收率。

表2非均质岩心基本参数表

(2)结果分析

驱替过程中压力的变化如图3所示，含水率和采收率随注入孔隙体积的变化如图4所示，可以看出，随着注入孔隙体积的增加，水驱压力先增加，当注水突破后压力下降。与此同时，含水率迅速增加，当水驱含水率到达90％时，水驱采收率为33.22％。在注入0.3PV体系3的过程中，压力迅速增加，同时含水率下降，采收率增加至42.56％。待体系3成胶后进行后续水驱，水驱压力先是迅速增加至0.66Mpa，然后缓慢增加。与此同时，含水率则较大幅度降低，当水驱含水率为95％后，采收率增加至56％，采收率比注水采收率提高13.44％。

对比例1、制备不含木质素磺酸钠凝胶体系

(2)使用所配制的模拟水分别配制乳液聚丙烯酰胺(分子量为1200万)水溶液和交联剂的水溶液，然后将2种溶液混合并搅拌均匀即得。

本对比例得到下述3种调驱剂：

凝胶体系4：乳液聚合物(30000mg/L)+醋酸铬(10000mg/L)+氯化钙(6000mg/L)。

凝胶体系5：乳液聚合物(20000mg/L)+醋酸铬(8000mg/L)+氯化钙(5000mg/L)。

凝胶体系6：乳液聚合物(15000mg/L)+醋酸铬(6000mg/L)+氯化钙(4000mg/L)。

测定130℃条件下，90天内3种不同凝胶体系储能模量G′随时间的变化，实验结果如图5所示(由下至上依次为体系4-6)。

由图5可以看出，储能模量G′数值显示3种聚合物凝胶体系在该矿化度和温度下均能形成凝胶。其中，体系4在第二天即可形成凝胶，在第8天强度达到峰值，但是与添加木质素磺酸钠凝胶体系相比，储能模量G′明显降低，只有4.1Pa，且该凝胶体系8天后明显脱水，不具备使用性能。同样，体系5和体系6在不添加木质素磺酸钠的情况下，成胶均偏弱，且5天后脱水明显。

Claims

1.一种超高温高盐油藏用木质素强化乳液聚合物凝胶调驱剂，由乳液聚合物、交联剂、增强剂和水制成；

所述交联剂为醋酸铬和氯化钙；

所述增强剂为木质素磺酸钠。

2.根据权利要求1所述的凝胶调驱剂，其特征在于：所述乳液聚合物为聚丙烯酰胺乳液。

3.根据权利要求2所述的凝胶调驱剂，其特征在于：所述聚丙烯酰胺乳液中，聚丙烯酰胺的摩尔含量为50～57％。

4.根据权利要求2或3所述的凝胶调驱剂，其特征在于：所述聚丙烯酰胺乳液的分子量为1000万～1400万；

所述水的矿化度为20000～40000mg/L。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的凝胶调驱剂，其特征在于：所述凝胶调驱剂的组成如下：

乳液聚合物15000～30000mg/L；

木质素磺酸钠35000～60000mg/L；

醋酸铬6000～10000mg/L；

氯化钙4000～10000mg/L；

余量的水。

6.权利要求1-5中任一项所述的凝胶调驱剂的制备方法，包括如下步骤：

7.权利要求1-5中任一项所述凝胶调驱剂在作为油田调驱剂中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述油田为高温、高矿化度油田。