聚驱后利用地层中残留聚合物深部调驱技术Word下载.docx
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88.8
7.5
6.56
0.87
10.21
6.43
5
T229
10.9
122.4
9.4
7.55
0.8
11.23
6.73
6
4072
24.7
273.6
10.5
8.1
0.77
11.08
7.31
7
S215
27.6
218
8.3
8.2
8
XB51
76.8
8.9
9.14
8.64
9
4022
26.8
194.4
8.5
7.36
7.25
10.14
10
H224
15.1
110.4
9.1
7.72
0.85
10.56
11
J208
8.6
14.4
12.84
10.33
12.43
12
T222
24.5
117.6
7.8
7.16
0.92
4.8
14.92
13
S202
15.6
9.5
8.45
4.92
17.17
平均:
14.64
141
9.26
7.88
10.92
8.83
表2下二门核二段Ⅲ油组注水井按归整PI9010的大小排列（2003年5月）
日注量
（m3）
T5-223
124.8
6.36
0.71
16
3.98
F5-122
112
14.6
6.68
0.46
12.87
5.19
J5-122
17.6
148.8
6.05
0.7
5-123
33
7.6
4.94
0.65
3.56
13.88
6-132
14.7
64.8
8.17
0.95
4.41
18.53
T4-222
24.2
10.6
7.74
0.73
2.68
28.88
平均:
17.67
105.47
9.85
6.66
12.94
表3适合注絮凝剂的水井及其PI值
注絮凝剂井
PI9010/MPa
所在区块
双河北块Ⅱ4-5层系
3.70
双河北断块Ⅱ4-5层系
下二门核二段Ⅲ油组
3、调查分析了适合注絮凝剂8口注水井对应所有油井的生产状况。
包括聚合物驱前、聚合物驱见效高峰及目前的日产液量、日产油量、含水率、产聚浓度和生产层位、剩余油饱和度等。
4、通过对两区块27口注聚井的注聚数据处理和对应40口油井的产聚数据处理，计算出上述两区块不同时间的地层残留聚合物的绝对量和相对量，结果见表4。
表4地层残留聚合物的绝对量和相对量
区块
注聚总量
t
注聚结束时残留聚合物
2002年12月时残留聚合物
绝对量t
残留率%
3628.48
3195.35
88.06
3103.8
85.54
709.57
647.50
91.25
637.12
89.79
从上述的数据可以看到，聚合物驱期间和后水驱过程中，都有大量聚合物残留在地层中。
这些聚合物可用于深部调剖，为水驱波及系数的提高发挥它们的潜力。
5、对聚驱后地层中残留聚合物的存在状态进行了研究。
6、选择了适合河南油田条件的残留聚合物再利用剂----GY340-1絮凝剂配方。
7、编制了2353、J5-122、S215、S206、4072先导实验井的技术方案及施工设计，并进行S215井的现场先导实验。
二、取得的主要成绩
1、对聚驱后地层中残留聚合物的存在状态进行了定量描述。
1、聚合物不可入孔隙体积的研究
研究了河南油田聚合物驱条件下，聚合物的不可入孔隙体积（VIP）。
分别用双段塞法测定了郑州正力HPAM在不同渗透率岩心中的VIP。
图1为下二门条件下，用双段塞法作出的郑州正力HPAM和硫氰酸根的出口质量浓度剖面图，由此可以计算得到郑州正力HPAM的VIP。
图1郑州正力HPAM和CNS—的出口质量浓度剖面图
1—HPAM归一化浓度曲线；
2—硫氰酸根归一化浓度曲线
表5岩心渗透率对VIP的影响
岩心编号
直径/cm
长度/cm
孔隙体积/mL
水测渗透率/m
VIP×
10-2
1#
2.564
5.248
7.10
17.87
2#
2.570
5.430
1.07
11.67
3#
2.536
4.452
5.58
2.52
8.22
试验条件：
下二门污水；
55℃；
郑州正力HPAM
通过试验结果可以看出：
随着岩心渗透率的增加，郑州正力HPAM的VIP逐渐减小。
这是因为随着岩心渗透率的增加，岩心孔隙半径随之增加，使相同回转半径的HPAM分子可进入的孔隙百分数增加，因此HPAM的VIP减小。
同理，研究了双河试验条件下，郑州正力HPAM和3630SHPAM的VIP。
结果如表6所示。
表6HPAM类型对VIP的影响
HPAM种类
HPAM相对分子质量×
106
郑州正力
15.80
12.58
3630S
15.83
18.64
双河污水；
70℃；
岩心渗透率为0.65m
通过试验结果可以看出，在双河试验条件下，由于温度较高，HPAM分子内能较高，能够克服分子内旋转的阻力而产生更多的构象，使分子更为蜷曲，因此分子回转半径较小，使VIP减小；
但是由于岩心渗透率较低，又使得VIP增加，因此试验结果为上述两种作用的结果。
2、聚合物在岩心中的滞留量
用物质平衡法测定河南油田地层聚合物的滞留量，即按河南油田聚合物驱条件，向岩心中注入聚合物，直至注入的质量浓度与产出质量浓度相等，然后恢复水驱，直至聚合物产出质量浓度可以忽略，由下式计算聚合物在岩心中的滞留量：
式中：
—HPAM在岩心中的滞留量，gg-1；
—注入HPAM溶液的质量浓度，mgL-1；
—累积注入HPAM溶液的体积，mL；
—岩心出口端第
个流出样品的HPAM质量浓度，mgL-1；
—第
个流出样品的体积，mL；
—岩心出口端收集的流出样品的数目；
—岩心干质量，g。
根据孤岛油田的研究，聚合物在地层中的吸附量与捕集量接近相等，从而得出郑州正力聚合物的质量浓度对吸附量和捕集量的影响，结果见表7。
表7聚合物的质量浓度对吸附量和捕集量的影响
聚合物质量浓度/（mg·
L-1）
滞留量/（μg·
g-1）
吸附量/（μg·
捕集量/（μg·
200
3.8
400
12.8
6.4
600
13.6
6.8
800
20.0
10.0
1000
25.2
12.6
③、对地层中残留聚合物的分布进行了研究，绘制了双河北断块Ⅱ4-5油组14个小层在注聚期间、注聚结束时、注聚结束一年时及目前的地层残留聚合物的分布场图。
2、对下二门核二段Ⅲ油组及双河北断块Ⅱ4-5油组的水样、油样及岩心进行了定量分析，结果见表8、9、10。
表8河南油田水样分析结果
水样
pH
离子含量/（mgL-1）
水型
OH－
CO3－
HCO3－
Cl－
Ca2+
Mg2+
SO42-
K++Na+
矿化度
下二门污水
60
1143.7
160.4
34.9
3.03
98.15
582.52
2082.8
Na2SO4型
双河清水
8.0
244
89.16
69.9
18.1
82.21
601.60
NaHCO3型
双河污水
90
1616.5
1194.
49.9
253.7
1517.82
4722.7
MgCl2型
表9河南油田油样分析结果
油样
密度（g·
cm-3）
粘度/（mPa·
s）
凝点
/℃
酸值/（mg·
胶质含量×
102
沥青质含量×
50℃
地层温度*
双河北块油样
0.8532
0.8331
14.0
0.9
38.0
0.2885
1.59
12.42
下二门油样
0.8675
0.8615
28.0
19.5
0.4385
7.96
10.99
*双河地层温度为70℃，下二门地层温度为55℃。
表10河南油田岩样的X射线衍射分析
岩心类型
×
石英
方解石
斜长石
钾长石
粘土
高岭石
绿泥石
伊利石
伊/蒙混层
下二门5-123井（1062~1068m）
41
－
34
21
19
下二门5-123井（1100~1107m）
30
15
20
14
53
下二门5-123井（1107~1112m）
50
24
63
双河T225井（1428~1435m）
31
22
25
54
36
双河T225井（1435~1442m）
27
37
23
由分析数据可以看到：
①、河南油田的地层水和注入水矿化度不高。
②、河南油田的聚合物驱用的聚合物属于特高分子量和中等水解度的聚合物。
③、河南油田的原油属于中粘、中凝原油。
④、河南油田地层的粘土矿物含量不高，而粘土矿物中伊蒙混层含量也不高，不存在粘土膨胀问题，但存在粘土微粒运移问题。
3、研究选择了适合河南油田条件的残留聚合物再利用剂。
为了减少施工时注入工作液的体积，絮凝剂的含量应选大些，但以保证其可泵性为度。
在30℃，170s-1条件下絮凝剂分散体的粘度在50~200mPa·
s范围均可保证施工时有良好的可泵性，并有足够大的絮凝剂含量。
在双河、下二门的实验条件下，通过对絮凝剂种类、含量的选择、及聚合物质量浓度对絮凝剂沉降体积的影响，从而确定适合河南油田特点的YG340-1絮凝剂，投加浓度以3%~5%的范围为宜，实验结果如表11、12及图2、3所示：
表11双河污水配制的絮凝剂（YG340-1）分散体的粘度随絮凝剂含量的变化（30℃）
w（YG340-1）×
流动行为指数
稠度指数/（mPa·
sn）
170s-1粘度/（mPa·
0.8420
0.0777
34.5
0.8766
0.1058
56.1
0.8143
0.2643
110.8
0.5906
2.0556
251.1
0.5258
5.7737
505.6
表12下二门污水配制的絮凝剂（YG340-1）分散体的粘度随絮凝剂含量的变化（30℃）
0.9994
0.0201
0.8475
0.1294
59.1
0.5846
1.6005
189.6
0.4592
6.9972
435.2
0.1854
82.0068
1250.0
图2郑州正力HPAM质量浓度对YG340-1絮凝剂悬浮性能的影响（下二门污水，55℃）
HPAM质量浓度：
1—50mgL-1；
2—100mgL-1；
3—150mgL-1；
4—200mgL-1；
5—400mgL-1；
6—600mgL-1；
7—800mgL-1；
8—1000mgL-1
图3郑州正力HPAM质量浓度对YG340-1絮凝剂悬浮性能的影响（双河污水，70℃）
从以上结果可以看到，HPAM质量浓度越小，絮凝速度越快；
矿化度越高，絮凝速度越快。
同时，研究还发现郑州正力HPAM在高矿化度污水中絮凝速度明显加快，说明矿化度对郑州正力HPAM的絮凝效果影响较为显著。
综上所述，对于河南油田低质量浓度HPAM溶液，絮凝剂YG340-1可以有较好的絮凝效果。
②、絮凝剂对地层的封堵实验
用残余阻力系数法评价絮凝剂对地层的封堵作用。
残余阻力系数（FRR）是指工作液通过岩心前后的渗透率的比值，即先取一支填砂管（1#）水驱后注入3%YG340-10.33Vp，然后恢复水驱，待压力稳定后，测FRR；
再取一支填砂管（2#）水驱后注入质量浓度为400mg·
L-1的HPAM溶液0.30Vp，然后注入3%YG340-10.33Vp，候凝6h再恢复总水驱，待压力稳定后，测FRR。
双河和下二门试验条件下用3630S和郑州正力聚合物试验所取得的结果如表13、14：
表13双河试验条件下两支填砂管的FRR
HPAM类型
填砂管
6.82
32.85
5.38
29.54
双河试验条件：
70℃
表14下二门试验条件下两支填砂管的FRR
5.75
26.22
4.45
24.43
下二门试验条件：
55℃
从表13和表14说明，絮凝剂对地层有固有的封堵作用，但聚合物存在将使它的封堵作用得到强化。
考虑到聚合物存在对絮凝剂封堵作用的影响，研究了不同质量浓度聚合物条件下，絮凝剂的封堵作用，得表15和表16的结果。
表15双河试验条件*下聚合物质量浓度对YG340-1絮凝剂封堵作用的影响
残余阻力系数
22.56
18.36
30.25
27.39
36.62
32.04
39.28
33.59
*双河试验条件是指用双河污水配工作液，试验温度为70℃。
表16下二门试验条件*下聚合物质量浓度对YG340-1絮凝剂封堵作用的影响
18.71
15.42
24.35
22.22
30.45
27.08
33.60
28.71
*下二门试验条件是指用下二门污水配工作液，试验温度为55℃。
表15和表16说明，尽管絮凝剂可用在低聚合物质量浓度下，但聚合物质量浓度越高，絮凝剂的封堵作用越大。
4、对双河北块Ⅱ4-5与下二门核二段Ⅲ选择的8口水井的絮凝剂用量、注入压力进行测算并根据下式计算：
V=β·
h·
ΔPI
式中，V—絮凝剂用量，m3；
β—用量系数，m3·
MPa-1·
m-1；
h—注水层厚度，m；
ΔPI—注絮凝剂前后PI值的变化，MPa。
根据同条件油藏的实测值，水井的β值可在50~80m3·
MPa·
m-1范围选择；
注絮凝剂前后PI值的变化一般控制在2~4MPa范围。
由此可计算出各注絮凝剂井的絮凝剂用量（见表17）。
表17注絮凝剂井的絮凝剂用量
注絮凝剂井
β/（m3·
h/m
ΔPI/MPa
絮凝剂体积/m3
YG340-1用量/t
80
4.0
1600.0
48.0
双河北块Ⅱ4-5
2448.0
73.4
2088.0
62.6
4020.0
120.6
1680.0
50.4
小计
11836.0
355.0
2496.0
下二门核二段Ⅲ
75
1957.0
58.7
70
2464.0
73.9
6917.0
207.5
絮凝剂的注入速度控制在10m3·
h-1。
施工时，实测该注入速度下的注入压力（约需注污水20m3）。
随后絮凝剂注入引起注入压力的升高均不应高于注水干线压力与注水井注水压力差值的60%。
结果见表18。
表18施工条件下注入压力上升值
注入井
注水干线压力/MPa
（1）
注水压力/MPa
（2）
（1）-
（2）/MPa
注絮凝剂时允许的压力升高/MPa
16.6
5.2
16.4
7.2
4.3
16.2
15.5
7.0
4.2
6.7
6.0
5.16
11.8
2.8
1.68
14.5
5.0
3.00
5、对双河北块Ⅱ4-5和下二门核二段Ⅲ油组现场施工工艺流程进行了研究。
施工工艺流程示意图
6、通过室内实验研究确定了絮凝剂的配方。
表19、20为用双河污水和下二门污水配制的絮凝剂（YG340-1）分散体粘度随絮凝剂含量的变化。
从表19、20可以看到，絮凝剂（YG340-1）的含量以3%~5%范围为宜。
表19双河污水配制的（YG340-1）分散体的粘度随絮凝剂含量的变化（30℃）
0.842
表20下二门污水配制的絮凝剂（YG340-1）分散体的粘度随絮凝剂含量的变化（30℃）
7、定量分析了聚合物的降解和水解对絮凝剂沉降体积的影响。
聚合物溶液在油层中的渗流，可引起聚合物的降解，聚合物的降解是指聚合物分子量下降，在油层温度和地层水PH值的影响下，聚合物可产生降解。
聚合物水解是指聚合物与水反应产生化合物的现象。
聚丙烯酰胺水解产生聚丙烯酸或聚丙烯酸钠。
1）、聚合物降解对絮凝剂沉降体积的影响
①、在双河北块Ⅱ4-5层系地层温度为70℃配制用水矿化度为4722.7mg.L-1条件下研究了降解程度不同的郑州正力HPAM对絮凝剂的影响。
为了得到降解程度不同的郑州正力HPAM，先用双河污水配制了4000mg.L-1HPAM（郑州正力），用混调器将此溶液剪切不同时间，得到不同分子量的聚丙烯酰胺（表21），可以看出，HPAM剪切降解是严重的。
表21由剪切产生的不同分子量的聚丙烯酰胺
剪切时间/min
分子量
15.8*106
9.8*106
6.8*106
4.5*106
3.6*106
若将表19的剪切降解后的的聚丙烯酰胺用双河污水配成400mg.L-1，然后与3.0％的YG340-1
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