CN1807831B

CN1807831B - 新型聚合物微球调剖堵水工艺的室内评价方法

Info

Publication number: CN1807831B
Application number: CN2006100423251A
Authority: CN
Inventors: 肖建洪; 王涛; 曹正权; 陈辉; 宋岱锋
Original assignee: GUDAO OIL PRODUCTION PLANT CHINA PETRO-CHEMICAL SHENGLI OIL FIELD
Current assignee: GUDAO OIL PRODUCTION PLANT CHINA PETRO-CHEMICAL SHENGLI OIL FIELD; Sinopec Shengli Oilfield Co Gudao Oil Extraction Plant
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2026-01-26
Also published as: CN1807831A

Abstract

一种新型聚合物微球调剖堵水工艺的室内评价方法，其特征在于包括室内微观评价和宏观评价方法，室内微观评价系统包括微量泵、模拟地层孔喉真实情况的微观模型、用以观测微观模型中介质流动状况的显微镜、将显微镜下真实状况进行记录和采集的摄像头和采集卡、以及最终存储并对图像进行处理的计算机；宏观评价系统包括微量泵、模拟地质条件的岩芯、测定岩芯不同位置压力的压力测量装置、将压力数据传输到电脑的采集卡、以及最终存储数据并进行处理的计算机。

Description

新型聚合物微球调剖堵水工艺的室内评价方法

一、技术领域

本发明涉及石油开采领域，具体是为新型聚合物微球调剖堵水工艺的室内评价方法，以便为其矿场试验的进行提供一定的理论依据。

二、背景技术

聚合物微球技术是在对深部调剖理论的深刻理解基础上发展出的一项新型调剖堵水工艺。该工艺依靠纳米级和微米级遇水可膨胀的微球来逐级封堵地层孔喉实现其逐级深部调剖堵水的效果。

聚合物微球是以丙烯酰胺、丙烯酸、吐温表面活性剂、交联剂、工业白油或柴油为主要原料，通过乳液聚合或微乳液聚合方法制备，成品是以白油或柴油为外相的胶乳。该制备方法，一次聚合即可制备出粒径分布从几十纳米到几微米的微球颗粒，通过水解度与交联程度的调整，可以有效地控制微球颗粒在水中散膨胀后的粒径大小，从而能够很好的满足较宽渗透率范围条件下含油地层的调剖堵水需要。

聚合物微球调培堵水体系是胶乳在水中的分散体系。聚合物微球本质上是一种水溶性高分子聚合物微凝胶，但该种微凝胶和现有的调剖堵水凝胶性质大不相同。现有凝胶如聚丙烯酰胺/铬凝胶、锆凝胶、铝离子凝胶以及水膨体等，具有较大粘度和强度。因此可以利用粘度计或微孔滤膜技术来测定体系不同时刻的粘度或过滤因子，以判断体系是否成胶，用筛网法测定凝胶耐压强度；水膨体是不溶于水的高分子树脂，可以通过吸水系数及吸水后自身体积的变化来评价水膨体的性质。而聚合物微球在水溶液中粘度接近于水，并且随着时间的增长，体系的粘度不发生变化；微球水溶液为均匀溶液体系，水中加入微球后，溶液体积不会发生变化，微球与水不可分离，因此现有的微凝胶室内评价方法不能适用于聚合物微球的理化性质、调剖堵水性质的评价，也不适用于调剖堵水机理的研究确定。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种新型聚合物微球调剖堵水工艺的室内评价方法。通过室内评价结果为矿场试验的进行，提供一定的理论依据。

本发明所述的新型聚合物微球调剖堵水工艺的室内评价方法，其特征在于包括室内微观评价和宏观评价方法。室内微观评价系统包括微量泵、模拟地层孔喉真实情况的微观模型、用以观测微观模型中介质流动状况的显微镜、将显微镜下真实状况进行记录和采集的摄像头和采集卡、以及最终存储并对图像进行处理的计算机，流程图如图1；宏观评价系统包括微量泵、模拟地质条件的岩芯、测定岩芯不同位置压力的压力测量装置、将压力数据传输到电脑的采集卡、以及最终存储数据并进行处理的计算机，流程图如图2。

聚合物微球室内微观评价方法使用步骤如下：

1、测量聚合物微球微观调剖机理及形态的方法：将微观模型按照常规的方法进行抽真空、形成饱和水；然后将模型放入显微镜下，打开电脑，启动视频程序，在电脑屏幕上按常规方法进行放大倍数的选择及调焦；将聚合物微球溶液用微量泵注入到微观模型中，在电脑屏幕上观测微观模型中微球的形态、大小及在孔喉处的封堵性能，并进行视频连续采集。如不观测封堵孔喉的情况，可简化为将微球乳液倾倒在载玻片上一薄层，用显微镜直接观测不同温度、不同矿化度、不同膨胀时间等条件下微球的形态和膨胀情况。

2、聚合物微球在微观模型中提高采收率的测定方法：将微观模型按照常规的方法进行抽真空、形成饱和水；再将模型按常规方法进行抽真空，形成饱和油；再将模型放入显微镜下，打开电脑，启动视频程序，在电脑屏幕上进行放大倍数的选择及调焦；先将一定数量的水用微量泵注入到微观模型中，再将一定量数的聚合物微球溶液注入到微观模型中，在电脑屏幕上观测微观模型中原油的流动状况，并进行视频连续采集；最终通过图像分析程序将采集的视频图片进行处理，以计算水驱采收率、微球乳液提高的采收率。该装置可进行聚合物微球乳液与其它一种或多种驱替液进行采收率的比较。

聚合物微球室内宏观评价方法的使用步骤如下：

1、测量聚合物微球宏观调剖堵水性质的方法：对于具有多测压点未知渗透率的填砂管岩芯，需先启动微量泵，以一定流速向岩芯中注入水，打开压力采集软件，当第一测压点压力稳定超过半小时后，计算出岩芯的渗透率大小；然后注入一定数量的聚合物微球溶液，再注入一定数量的水，通过不同测压点压力曲线的变化来判断微球在岩芯中的位置、封堵、运移情况。通过前后渗透率的大小，计算出聚合物微球对岩芯的封堵效率大小；当测堵水效果时，则测完渗透率后，通入微球，注入一定量的顶替液，密封后，恒温3～6天，反向注水，测定各测压点压力大小及最终封堵效率大小。

2、测量聚合物微球在长管岩芯中提高采收率的方法：该实验可以根据具体情况选用单管岩芯、双管岩芯、三管岩芯及多管岩芯来进行，启动微量泵，按常规方法对岩芯先饱和水，再饱和原油；然后进行水驱至采出液含水98％，注入一定PV数量的聚合物微球乳液，再水驱至含水98％，以确定最终微球提高采收率。该装置同样可进行聚合物微球乳液与其它一种或多种驱替液进行采收率的比较。

本发明的室内评价系统及评价方法，为新型聚合物微球深部调剖堵水工艺提供了一种易于实施的室内评价手段。该发明可以较好的反应微球在水溶液中的膨胀性质、微观形态、以及微观调剖堵水机理；并在宏观驱替装置模拟不同性质的聚合物微球与地层的匹配关系。该发明使得不同种类聚合物微球之间有共同的标准进行比较，可以在室内筛选出与相应地质条件的地层相匹配的微球体系进入矿场试验，并为矿场试验的参数确定提供一定的理论依据。另外，本发明对于与聚合物微球性质相近的其它调剖堵水技术的评价有一定的参考作用。

四、附图说明

图1为聚合物微球室内微观评价方法流程图

图2为聚合物微球室内宏观评价方法流程图

图1所述的显微镜为现有的生物显微镜，体视显微镜，倒置生物、金相显微镜，金相显微镜，测量显微镜，万能工具显微镜等。

图1所述的摄像头为现有的模拟摄像头，具有不同象素的数据摄像头等。

图1所述的采集卡为现有的图像采集卡，视频采集卡等。

图1和图2所述的电脑为现有的不同配置的戴尔电脑、联想电脑、方正电脑、同方电脑等。

图2所述的多测压点岩芯为人造岩芯、天然岩芯、填砂管岩芯等；测压点位置以岩芯入口端为1，而后按顺序再次设置n-1个测压点，将岩芯均分成长度相等的n份，其中1≤n≤10。

图2所述的压力测量装置为陶瓷压力传感器、半导体压力传感器、不锈钢压力传感器等、不同量程的压力表等。

图2所述的采集卡为现有的数据采集卡。

五、具体实施方式

为理一步公开本实用新型的技术方案，下面结合说明书附图1、2通过实施例作详细说明：

本发明所述的新型聚合物微球调剖堵水工艺的室内评价方法，其特征在于包括室内微观评价方法和宏观评价方法。室内微观评价系统包括室内微量泵、模拟地层孔喉真实情况的微观模型、用以观测微观模型中介质流动状况的显微镜、将显微镜下真实状况进行记录和采集的摄像头和采集卡、以及最终存储并对图像进行处理的计算机，流程图如图1；宏观评价系统包括微量泵、模拟地质条件的岩芯、测定岩芯不同位置压力的压力测量装置、将压力数据传输到电脑的采集卡、以及最终存储数据并进行处理的计算机，流程图如图2。

实施例1(如图1所示)

聚合物微球微观下形态的测定：将浓度为600ppm、60℃下膨胀1天的聚合物微球纯净水溶液，用滴管滴在薄的载玻片上，放在放大倍数为10000倍的生物显微镜上，选择大恒图像采集卡，启动相应的视频采集软件进行图片采集，采集出一系列的图片，图片均为近似规则的球状颗粒如附图3，用电脑进行处理，确定出平均粒径0.5微米；在60℃下膨胀7天的溶液同样可以采集出与图3类似的照片，用电脑处理后，确定出平均粒径为4.5微米。从该实验可以确定微球的形状的确为球形，而7天的膨胀倍数为9倍。

实施例2(如图1所示)

聚合物微球微观调剖机理的测定：将孔隙体积为0.02ml的玻璃刻蚀模型，按照常规的方法进行抽真空、饱和水的过程；然后将模型放在光学显微镜下，打开电脑，启动视频程序，在电脑屏幕上按常规方法进行放大倍数的选择及调焦于模型的某一直径20微米的孔喉处；将聚合物微球溶液以0.001ml/min的泵度注入到玻璃刻蚀模型中，在电脑屏幕上观测孔喉处的微球的封堵过程情况，并进行视频连续采集。如图4为没有微球通过时的孔喉，图5为四个微球在该孔喉处架桥封堵。还有很多类似的图片，微球在一个孔喉处封堵，增加压力时微球会通过，而到下一个合适的孔喉处，微球会再次封堵，这样依次封堵、突破、再封堵、再突破，逐级调剖，从而直观地说明该技术的微观调剖机理。

实施例3(如图1所示)

聚合物微球在微观模型中提高采收率的测定方法：将孔隙体积为0.016ml的玻璃刻蚀模型，按照常规的方法进行抽真空、饱和水的过程；再将模型按常规方法进行饱和油的过程；然后将模型放在体式显微镜下，打开电脑，启动视频程序，在电脑屏幕上按常规方法进行放大倍数的选择及调焦；微量泵以0.001ml/min的速度先对饱和油的玻璃刻蚀模型进行水驱20min，再用600ppm的聚合物微球溶液进行驱替8min，然后用水驱40min。最终通过图片处于程序将采集的视频图片进行处理，计算水驱采收率为50％，注入微球乳液后，最终采收率为71％，采收率提高值为21％。

实施例4(如图2所示)

聚合物微球宏观调剖堵水性质的测量：用50-80目的石英砂填充具有三个测压点的岩芯管，岩芯管直径2.54cm，长50cm，填满后按图2连结起来，启动微量泵，以2ml/min的速度向岩芯中注入矿化度为6000ppm的地层水，打开压力采集软件，第一测压点压力值稳定在0.016Mpa时40min，根据渗透率计算公式，计算出渗透率为2.11达西。此时，注入一定0.5PV数的600ppm的聚合物微球溶液，后再注入一定4PV的水，压力维持在0.036Mpa，水驱渗透率为0.94dc，封堵效率为55.4％。根据采集的压力数据，作出三点压力与注入PV数的对应图。根据图中压力曲线波动来判断微球在岩芯中的位置和调堵、运移情况。例如刚开始通水时，第一测压点压力为0.016Mpa，通0.5PV微球后，压力上升至0.025Mpa，改通水0-0.5PV后，压力持续上升至0.030Mpa，0.51PV时压力下降为0.024Mpa，0.52-1.5PV压力继续上升至0.033Mpa，1.51PV后压力下降至0.028Mpa，之后1.52PV-4PV压力持续上升为0.036Mpa。这些压力波动主要是微球在岩芯管测压点1至2间的运移造成的，当微球在孔喉封堵时，压力上升，当压力大到一定时，微球发生形变通过孔喉，此时压力下降，微球向深部运移，在深部孔喉再次封堵，反应在压力曲线上是压力再次上升，微球就是这样封堵、突破、运移、再封堵、突破，逐渐向内部运移，逐渐调剖堵水。可根据同样道理分析测压点2、3的压力曲线波动。

实施例5(图2所示)

聚合物微球在长管岩芯中提高采收率的测定：选择渗透率分别为3达西和1达西的两根岩芯，并联连结在图2所示的系统中。60℃下，启动微量泵1ml/min按常规方法对岩芯先饱和水，以8ml/min速度再饱和原油；然后用1.5ml/min进行水驱，用带刻度试管每隔5min收集高低渗岩芯管的采出液，至采出液总含水98％，注入0.3PV数的HPAM，再水驱至采出液总含水98％，再注入0.3PV的聚合物微球乳液，再水驱至采出液总含水98％，以确定最终两种驱替方式提高采收率的多少。最终将试管中的采出液收集并分析油水含量，高渗岩芯水驱采收率为54％，聚合物HPAM提高至62％，微球继续提高至68％；低渗岩芯水驱采收率为31％，聚合物HPAM提高至43％，微球继续提高至52％。

实施例6

室内试验结果与矿产试验参数的关系：将渗透率为3.5达西的人造短岩芯，注入60℃膨胀15天100ppm的聚合物微球乳液50PV时阻力系数为40，同样条件下注入300ppm、600ppm、1000ppm的阻力系数分别为60、80、90，因此综合考虑矿产试验可选300ppm-600ppm的浓度注入；在渗透率为1.7dc的填砂岩芯中，注入60℃膨胀15天600ppm的聚合物微球乳液0.1PV、0.2PV、0.3PV、0.4PV、0.5PV、0.6PV的微球乳液时的封堵效率为15％、24％、35％、38％、40％、41％，因此现场注入时可综合经济利益选择注入0.3PV或适当根据实际情况减少。

Claims

1.一种新型聚合物微球调剖堵水工艺的室内评价方法，其特征在于包括室内微观评价和宏观评价方法，室内微观评价系统包括微量泵、模拟地层孔喉真实情况的微观模型、用以观测微观模型中介质流动状况的显微镜、将显微镜下真实状况进行记录和采集的摄像头和采集卡、以及最终存储并对图像进行处理的计算机；宏观评价系统包括微量泵、模拟地质条件的岩芯、测定岩芯不同位置压力的压力测量装置、将压力数据传输到电脑的采集卡、以及最终存储数据并进行处理的计算机；所述微观评价方法是测量聚合物微球微观调剖机理及形态的方法：将微观模型按照常规的方法进行抽真空、形成饱和水；然后将模型放入显微镜下，打开电脑，启动视频程序，在电脑屏幕上按常规方法进行放大倍数的选择及调焦；将聚合物微球溶液用微量泵注入到微观模型中，在电脑屏幕上观测微观模型中微球的形态、大小及在孔喉处的封堵性能，并进行视频连续采集；如不观测封堵孔喉的情况，可简化为将微球乳液倾倒在载玻片上一薄层，用显微镜直接观测不同温度、不同矿化度、不同膨胀时间条件下微球的形态和膨胀情况；所述宏观评价方法是测量聚合物微球宏观调剖堵水性质的方法：对于具有多测压点未知渗透率的填砂管岩芯，需先启动微量泵，以一定流速向岩芯中注入水，打开压力采集软件，当第一测压点压力稳定超过半小时后，计算出岩芯的渗透率大小；然后注入一定数量的聚合物微球溶液，再注入一定数量的水，通过不同测压点压力曲线的变化来判断微球在岩芯中的位置、封堵、运移情况；通过前后渗透率的大小，计算出聚合物微球对岩芯的封堵效率大小；当测堵水效果时，则测完渗透率后，通入微球，注入一定量的顶替液，密封后，恒温3～6天，反向注水，测定各测压点压力大小及最终封堵效率大小。

2.根据权利要求1所述的新型聚合物微球调剖堵水工艺的室内评价方法，其特征在于所述聚合物微球在微观模型中提高采收率的测定方法：将微观模型按照常规的方法进行抽真空、形成饱和水；再将模型按常规方法进行抽真空，形成饱和原油；再将模型放入显微镜下，打开电脑，启动视频程序，在电脑屏幕上进行放大倍数的选择及调焦；先将一定数量的水用微量泵注入到微观模型中，再将一定数量的聚合物微球溶液注入到微观模型中，在电脑屏幕上观测微观模型中原油的流动状况，并进行视频连续采集；最终通过图像分析程序将采集的视频图片进行处理，以计算水驱采收率、微球乳液提高的采收率；所述聚合物微球在微观模型中提高采收率的测定方法，可进行聚合物微球乳液与其它一种或多种驱替液进行采收率的比较。

3.根据权利要求1所述的新型聚合物微球调剖堵水工艺的室内评价方法，其特征在于测量聚合物微球在长管岩芯中提高采收率的方法：该实验可以根据具体情况选用单管岩芯、双管岩芯、三管岩芯及多管岩芯来进行，启动微量泵，按常规方法对岩芯先饱和水，再饱和原油；然后进行水驱至采出液含水98％，注入一定聚合物微球数量的聚合物微球乳液，再水驱至含水98％，以确定最终微球提高采收率；测量聚合物微球在长管岩芯中提高采收率的方法同样可进行聚合物微球乳液与其它一种或多种驱替液进行采收率的比较。