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微納米顆粒三相泡沫體系的溶液特性、界面性能和驅(qū)油效果(一)
來源: 《中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)》 瀏覽 273 次 發(fā)布時(shí)間:2024-10-23
摘要:為進(jìn)一步提高聚驅(qū)后采收率,結(jié)合聚驅(qū)后油藏特征,構(gòu)筑具有自適應(yīng)堵調(diào)驅(qū)功能的微納米顆粒三相泡沫體系,通過黏度、界面、泡沫和堵調(diào)驅(qū)性能試驗(yàn),研究微納米顆粒三相泡沫體系特性,應(yīng)用歸一化和權(quán)重系數(shù)方法,分析三相泡沫體系溶液特性與驅(qū)油效果的相關(guān)性。結(jié)果表明:軟體微米顆粒三相泡沫體系的特性參數(shù)較好,具有超低界面張力,剖面改善率超過82%,聚驅(qū)后可提高采收率超過14%;硬質(zhì)納米顆粒三相泡沫體系的特性參數(shù)相對較差,但聚驅(qū)后仍可提高采收率超過10%;三相泡沫體系泡沫綜合指數(shù)和運(yùn)動黏度是驅(qū)油效果的主要影響因素,而剪切黏度和界面張力是次要影響因素。
大慶油田聚驅(qū)逐漸進(jìn)入后續(xù)水驅(qū)開發(fā)階段,開采難度極大。聚驅(qū)后油藏非均質(zhì)更加嚴(yán)重,優(yōu)勢滲流通道發(fā)育,導(dǎo)致驅(qū)油劑低效、無效循環(huán)嚴(yán)重;聚驅(qū)后剩余油飽和度低、激活聚并難度大。三相泡沫體系能夠有效封堵高滲層,提高中、低滲層的波及體積,同時(shí)可提高洗油效率,適用于聚驅(qū)后提高采收率。驅(qū)油用顆粒泡沫體系主要有二氧化硅、粉煤灰等,水驅(qū)后取得較好的驅(qū)油效果。膨潤土、淀粉和凝膠顆粒三相泡沫體系的相關(guān)研究較少。筆者應(yīng)用二氧化硅、膨潤土、淀粉、凝膠微納米顆粒與聚合物和表面活性劑構(gòu)筑具有自適應(yīng)堵調(diào)驅(qū)功能的三相泡沫體系,利用黏度性能、界面性能、泡沫性能和堵調(diào)驅(qū)性能試驗(yàn),研究三相泡沫體系的溶液特性和驅(qū)油效果,分析三相泡沫體系溶液特性與驅(qū)油效果的相關(guān)性。
1試驗(yàn)材料與方法
1.1試驗(yàn)材料
部分水解聚丙烯酰胺,相對分子質(zhì)量為1 600萬和2 500萬,大慶煉化公司;非離子表面活性劑(DWS),遼河譽(yù)達(dá)公司;預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒(DPCG、PPCG)粒徑小于50μm,大慶油田自制;膨潤土顆粒(BNP)粒徑為800~2 000 nm,騰瑞礦產(chǎn)公司;二氧化硅顆粒(SNP)粒徑為400~800 nm,玉米淀粉顆粒(ANP)徑為500~1 000 nm,上海阿拉丁生化公司;大慶脫水原油,大慶油田注入污水,氮?dú)獯髴c雪龍氣體公司;人造巖心厚度為2.0、4.5、1.8 cm,長度、寬度均為30、4.5 cm,對應(yīng)滲透率為800×10-3、2 000×10-3、4 000×10-3μm 2;黏度計(jì),美國BROOKFIELD公司;界面張力儀,美國彪為公司;泡沫掃描儀,法國TECLIS公司,毛細(xì)管黏度計(jì)和驅(qū)油裝置,江蘇華安石油儀器公司。
1.2試驗(yàn)方法
(1)剪切黏度試驗(yàn)。在45℃條件下,采用黏度計(jì)測量三相泡沫體系液相的黏度。三相泡沫體系中聚合物相對分子質(zhì)量為2 500萬,質(zhì)量濃度為1 000 mg/L,DWS質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%,選用不同顆粒和濃度用污水配制,以下試驗(yàn)三相泡沫體系中聚合物和DWS的組成相同。
(2)運(yùn)動黏度試驗(yàn)。毛細(xì)管黏度計(jì)毛細(xì)管內(nèi)徑為0.5 mm,長度為20 m。在回壓10 MPa、溫度45℃條件下,向毛細(xì)管注入氣液比1∶1的三相泡沫體系,試驗(yàn)過程中記錄毛細(xì)管前后壓差,應(yīng)用泊肅葉公式計(jì)算運(yùn)動黏度。三相泡沫體系中DPCG或PPCG質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.06%,SNP、BNP或ANP質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%。
(3)界面性能試驗(yàn)。采用界面張力儀測量三相泡沫體系液相與原油的界面張力,試驗(yàn)溫度45℃,轉(zhuǎn)速6 000 r/min。
(4)泡沫性能試驗(yàn)。在45℃條件下,采用泡沫掃描儀測量三相泡沫體系的起泡體積和攜液量隨時(shí)間變化,根據(jù)泡沫綜合指數(shù)計(jì)算方法,計(jì)算泡沫綜合指數(shù)。
(5)驅(qū)油效果試驗(yàn)。采用800、2 000、4 000均質(zhì)巖心并聯(lián),巖心分別飽和水、飽和油,老化24 h。并聯(lián)巖心水驅(qū)至含水95%;再注入0.6VP(VP為孔隙體積)聚合物(相對分子質(zhì)量為1 600萬,質(zhì)量濃度為1 000 mg/L),后續(xù)水驅(qū)至含水98%;最后注入氣液比1∶1的三相泡沫體系0.6VP,后續(xù)水驅(qū)至含水98%。計(jì)算不同階段采收率。
(6)剖面改善效果試驗(yàn)。在驅(qū)油效果試驗(yàn)過程中,記錄不同階段每支巖心的產(chǎn)液量,根據(jù)巖心厚度和產(chǎn)液量計(jì)算分流率。通過剖面改善率計(jì)算公式,得到3種滲透率剖面改善率計(jì)算公式:
式中,F(xiàn)HPR-MLPR為高滲層相對中低滲層剖面改善率;FHMPR-LPR為高中滲層相對低滲層剖面改善率;QHW、QMW、QLW分別為高、中、低滲層注水壓力平穩(wěn)時(shí)分流率;QHF、QMF、QLF分別為高、中、低滲層注三相泡沫體系后注水壓力平穩(wěn)時(shí)分流率。