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非均质稠油油藏复合调驱技术实验研究

秦国伟

   世界稠油资源极为丰富,稠油资源的开发在石油工业当中占据了重要的地位,但大部分稠油资源分布在疏松砂岩中;稠油本身物性决定了以强化采油为主,目前只有蒸汽热采(蒸汽吞吐和蒸汽驱)用于工业性开采。在稠油热采过程中,稠油油藏的疏松砂岩储层特征和蒸汽本身性质及其冲刷,造成了开发中出砂、汽窜等现象,严重影响了开发效果;针对蒸汽热采中出砂、汽窜等问题,本文提出了具有温度自适应性的复合调驱技术,即在前置液成胶固化后的防砂/封堵基础上,结合温敏凝胶体系可逆温敏增稠特性。 本文首先采用自由基水溶液聚合法合成了三元共聚物P(A-AM-B)和离子型四元共聚物P(A-AM-NaAA-B),利用IR等技术对三元/四元共聚物进行了表征,确定了其组成和结构,且此三元/四元共聚物具有可逆热增稠特性,即在低温下粘度小为聚驱、高温下粘度增大具有封堵作用。温敏行为研究结果表明,在浓度高于一定值(质量浓度为2.0%),温度高于低临界溶解温度LCST时,体系形成具有三维网络结构的凝胶体系,且粘度随温度增加而增大,外界离子的加入增强了体系的温敏效果,表明合成出的三元/四元共聚物具有较好的抗温抗盐能力;但P(A-AM-NaAA-B)增粘效果好于P(A-AM-B),而稀溶液体系不存在LCST。同时结合DSC、DLS、荧光光谱等技术,利用渗透压动力学模型从理论角度探讨了该凝胶的温敏机理。 利用HAAKE流变仪研究了P(A-AM-NaAA-B)凝胶体系的动静态剪切性能,结果表明该凝胶体系具有剪切变稀性,属于假塑性流体。温度范围内损耗角从56.27°递减到31.04°,此时亚溶液从粘性流体转变为粘弹性流体,并利用改进橡胶理论模型分析了体系的力学强度。在蠕变研究基础上,结合实验结果推导出了该凝胶的动力学模型。通过室内岩心驱替实验评价了温敏凝胶体系的封堵性能及驱替效果,指出高温下封堵率高于50%,而低温下只有9.8%,说明此凝胶体系具有温度自适应性;温度为65℃时,室内物理模拟实验结果表明提高采收率最高值可达18%左右。同时建立了笼统注入下对非目地层的损害程度数学模型,并评价了低温下(30℃)该凝胶的伤害程度;利用动态注入多轮次蒸汽压力反映了该凝胶封堵性能,结果表明在多轮次后仍对蒸汽具有封堵性。 考虑到稠油油层出砂及合成的四元共聚物用量大等问题,提出了利用水溶性酚醛树脂与无机硅化物在酸性下复配作为防砂/封堵的前置液。通过正交实验优选出了前置液的最佳配方,并考察了稳定性、抗盐性及耐酸碱性等,结果表明330℃下比较稳定,Ca2+>0.5%或pH>11下90h不能成胶固化,但能基本满足蒸汽热采要求;为了保证前置液固化后具有一定渗透性,在前置液中加入了增孔剂,加量>40%时渗透率高于1.17×10-3μm2。对添加增孔剂的前置液进行了岩心流动实验,表明前置液固化后具有较高的封堵率(>95%)和突破压力梯度(>9.3MPa/m),但选择性注入较差,渗透率极差在17.64时剖面改善率才为87.9%。同时利用前置液动静态防砂实验研究了其防砂效果,并从键能和纳米级颗粒间作用分析了其耐温性和防砂功能的机理。 最后室内研究了前置液与温敏凝胶相结合的复合调驱技术,通过正交实验测试了不同注入方式下的调驱效果,并利用软件拟合了实验结果,结果表明复合体系具有较好的温度自适应性,并预测了调驱指标,分析了实验值与拟合值间的误差(最大为5.10%);根据地质情况利用拟合关系式可以确定前置液与温敏凝胶的用量,从微观上探讨了温敏凝胶的自适应性复合调驱机理。针对温敏凝胶对温度敏感性效应,建立了温度场对流体渗流运动影响下的多场耦合动力学模型,在理论分析基础上详细推导了蒸汽热采中汽窜体积,并分析了调堵参数优化原理,为现场施工提供理论依据。……   
[关键词]:稠油油藏;汽窜;调驱技术;温敏凝胶;前置液;封堵率
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中国石油大学2010年