纳米聚合物微球调剖性能研究

纳米聚合物微球调剖性能研究

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付　欣1,刘月亮1,葛际江1,俞　力2,朱伟民2

(1.中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛　266555;2.中石化江苏油田分公司工程院,江苏扬州　225000)

摘　要:聚合物微球具有在地层孔道中运移、封堵、改变注入水渗流方向的特点,可以持续提高注入水的波及体积,是一种很有潜力的深部调剖剂。微球的调剖性能对其在油田上的应用起着至关重要的作用,本文运用T EM 、并联填砂管模型等实验分析手段,考察了MG-5型聚合物微球在75℃油田注入水环境下,经过不同膨胀时间后的粒径,以及不同膨胀时间下的聚合物微球对非均质地层的调剖性能。实验结果显示,由油田注入水配制的MG -5型微球在75度下膨胀5d 时粒径达到175nm ,膨胀15d 时粒径达到375nm 、膨胀15d 时粒径达到500nm 。随着微球粒径大增大,微球对填砂管的封堵效率越来越高,调剖效果越来越明显。可见,微球的粒径与地层渗透率的具有良好的配伍性能。同时从压力变化曲线可以看出,MG -5微球具有很好的运移性能和封堵性能。

关键词:聚合物微球;深部调剖;TEM;并联填砂管模型

中图分类号:T B383∶T E357.6 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)07—0001—05 我国大部分油田的开发已经进入到中后期,油井平均含水已达80%以上,东部地区的一些老油田含水高达90%以上,因此选择一种合适的调剖剂,对于提高采收率至关重要。由于普通调剖剂无法实现深部封堵,并且对地层伤害较大,成本高等缺点[1]。近年来,聚合物微球作为一种新型的深部调驱剂,被广泛应用。它是以交联聚合物溶液为基础开发出来的新型交联聚合物,是采用目前国内外研究较多的乳液、微乳液及分散聚合技术制备的,微球尺寸可控,分散性能好,可用油田污水配制工作液,在油田中后期开发中使用。因此研究清楚聚合物微球的使用条件、调驱性质,对于聚合物微球进一步应用具有重大意义[2]。目前的室内研究大多利用单一渗透率的岩心或填砂管模型对聚合物微球的封堵特性、运移性开展研究。而对其在非均质地层中的调剖性能的研究则开展较少。本文利用并联填砂管模型,针对不同粒径下(粒径随膨胀时间增加而增大)的MG-5型聚合物微球,研究其对非均质地层运移性质和封堵性质。1　实验部分

1.1　实验仪器与药品1.1.1　实验药品与材料1.1.1.1　聚合物微球

实验中所用聚合物微球,MG -5型聚合物微球,由江苏油田工程院送样。　油田水

试验中用到江苏油田提供的注入水和地层水,组成分别见表1和表2。

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　2012年第7期 内蒙古石油化工

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收稿日期5

基金项目国家自然科学基金青年基金项目(5)。

作者简介付欣(),男,中国石油大学(华东)在读研究生,从事油田化学与提高采收率方面研究。

1.1.1.2:2012-02-1:1104170:1987-

1.1.2　实验仪器

表3实验仪器

名 称型 号产 地透射电子显微镜JEM-2100UHR日本电子公司

秒表MC396深圳市惠波工贸有限公司数值采集器北京中创科技有限公司

万分之一天平PA200瑞士MET RLE R公司

超级恒温水浴501上海实验仪器厂

LB-100平流泵2PB100C北京卫星制造厂精密压力表YB-150B西安高精密仪表厂

压力传感器

成套驱替装置-海安石油科技公司

1.2　实验方法

1.2.1　聚合物微球T EM粒径分析

1.2.1.1　聚合物微球的热处理

在100ml的丝口瓶中用油田水配置质量分数为2%的微球水溶液,通N2除氧后密封,然后将上述丝口瓶放在一定温度下的恒温振荡水浴中进行热处理。

将热处理不同时间后的微球进行T EM分析。为避免微球水溶液氧化降解,丝口瓶一旦打开后,一般不再继续进行热处理,下次分析则选用另一丝口瓶中的溶液。

1.2.1.2　T EM分析

用滴管取3滴配制好的聚合物微球溶液,将其用环己烷稀释数倍,然后用TEM专用铜网从稀释液中捞取试样,晾干后安放在样品台上载入样品室,成像观察,调节拍照。

1.2.2　微球对非均质地层的调剖性质研究

实验过程如下:

填砂管准备:实验采用使用120-140目石英砂和底层水进行湿法填砂,地层水测填砂管渗透率,当填砂管的渗透率满足实验要求时,进行下一步实验。

表4地层水测填砂管渗透率数据表

项目第一组第二组第三组高渗管渗透率249.78m D223.49mD193.01mD

低渗管渗透率55.51m D95.42mD50.25mD

渗透率级差 4.5 2.4 3.9

注入微球类型75度膨胀5天

(5)

75度膨胀15天

(35)

75度膨胀25天

(5)

目标地层平均渗透率为5D左右,地层渗透率较高值为～D

按图1所示连接实验装置,中间容器罐中装入沙-7注入水。进行水驱,驱替速率为1.0ml/min。待高、低渗管压力及出液量均稳定时,停止实验。

中间容器罐中装入膨胀后MG-5微球(75℃膨胀5d、75℃膨胀10d、75℃膨胀25d),注入微球。注入微球速率为1.0ml/min,注入0.3PV(以高渗管出液量计算注入PV数)。

中间容器罐中装入注入水,进行后续水驱。驱替速率为1.0ml/min。待高、低渗管压力及出液量均稳定时,

停止实验。

图1　并联模型实验装置示意图

2　结果与讨论

2.1　MG-5聚合物微球T EM粒径分析

通过T EM拍摄微球不同膨胀时间下的粒径照片,统计不同膨胀时间下聚合物微球粒径特征如下表所示:

表5　不同膨胀时间下聚合物微球粒径特征表膨胀时间,d最频值最频粒径,Lm最频粒径范围,Lm粒径范围,L m

00.410.0550.045～0.0550.035～0.075

50.340.1750.075～0.1750.075～0.375

150.20.3750.325～0.4750.025～0.675

250.30.50.4～0.60.1～0.7 最频值指相对含量的最高值;最频粒径指相对含量的最高时微球所对应的粒径;最频粒径范围指相对含量处于较高水平时微球所对应的粒径范围。

不同膨胀时间下聚合物微球TEM粒径照片如图2所示。

2.2　微球对非均质地层的封堵性质研究

2.2.1　高渗管渗透率为249.78mD,低渗管渗透率为55.51mD,级差等于4.5,注入75度下膨胀5d的MG5微球溶液。

2内蒙古石油化工 2012年第7期　

17nm7nm00nm

0m200

400m

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