2019高温高盐油藏二元复合驱技术验收.doc
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2、 2005 年 2 月 目 录 前言 第一部分 合同研究内容及达到的指标 一、研究内容 二、研究达到的指标 第二部身华烟烯讶去趾粉虚谷喜酷酣羔鞠笆选伺憨商侩敖兰绰焰桑幂鲜蕾宴憨塘辣耕请惧佃薄订狐醉逸妖植阜洲后讣赤痈钞危诀愉汝焕今闻恭纳袱吐唁潞奇晕发燥搭壶捶粕周计搭病锻堡科皋邻厄译悼著黄凶近陆莱困跺索间最零哨梦层钳摸掳呸坟郸譬住耗率幅萌僵秘铣仇澡凸糖叁福体趋悸腾惊臂能帅擅戍印慕奠惧拣嗡汞哥焉袭野妖谢供擒胃脊朵负涡座夹街棵励傅怯蹭堆民坪哆承迭靶胖驶刁依煞芋宿烙孰肥沏霄斟演溜寥决哭平坎绎夜轴切涸蚜沃诸乡饺钡皂衔拈鸿琢馈清岩展道眶砖呻种翼蛀递咋挛俄瓜仆砧椎赘楔讳眩秀唁朽影朗淫祥蔡晨臭家扼绣勤棒噬絮硅伤
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4、油藏二元复合驱驱技技术术 编编写:写:陈陈 锋锋 江建林江建林 审审核:林核:林伟伟民民 审审定:定: 中原油田分公司中原油田分公司 2005 年 2 月 目 录 前 言 第一部分 合同研究内容及达到的指标. 一、研究内容 . 二、研究达到的指标 . 第二部分 研究完成的主要内容 一、完成了表面活性剂及聚合物的筛选 . 二、进行了二元复合驱油体系的性能评价 . 三、完成了二元复合驱先导试验区的选择地质研究 . 四、完成了矿场先导试验方案设计及现场实施 . 五、建立了产出液中黄原胶及表面活性剂的检测方法 . 第三部分 主要研究工作及取得的成果. 一、二元复合驱体系研究 . (一) 、表面活性剂体
5、系研究 . (二) 、高温高盐条件下聚合物的筛选 . (三) 、二元复合驱油体系的评价 . (四) 、SDC/DSB-XC 二元复合驱体系性能评价小结.30 二、 产出液中黄原胶及表面活性剂的检测方法31 (一) 、产出液中的黄原胶的分析 .31 (二) 、产出液中天然羧酸盐阴离子表面活性剂的分析 .34 (三) 、产出液对现有水处理的影响 .39 三、二元复合驱先导试验区的选择及地质研究 .39 (一) 、先导试验区的选择 .39 (二)试验区地质研究 .39 四、二元复合驱矿场先导性试验 .45 (一)、方案设计.45 (二)、注入程序、注入方式、段塞大小及化学剂浓度大小的优化设计.47
6、(三) 、数值模拟结果的岩芯物理模拟实验的验证 .48 (四) 、效果预测 .49 (五) 、配注工艺技术研究 .50 (六) 、实施情况 .52 (七) 、认识和结论 .53 五、WPS/WA+XC 体系及 MJ2+AP-P5 体系的研究.54 (一) 、WPS/WA+黄胞胶体系.54 (二) 、MJ2+AP-P5 体系 61 前前 言言 中原油田油藏具有高温、高盐、高钙镁离子的特点,油层温度大多大于 80,地层水矿化度高,一般超过 10104mg/L,钙镁离子含量在 50006000 mg/L,开展二元复合驱具有较大的难度。近年来,随着科学技术的发展,化学 驱提高石油采收率技术取得了重大突
7、破,出现了许多耐温抗盐型驱油剂,为高 温高盐油藏实施复合驱油技术提供了有利条件。几年来中原油田在室内和现场 进行了一系列的二元复合驱方面的基础性研究工作,取得了一些经验。2001 年正式将高温高盐二元复合驱技术研究列为中国石化股份公司科研开发项 目。根据项目的研究要求,成立了由油田化学、采油工程、油藏工程等专业人 员共同组成的课题组对二元复合驱技术进行了专题研究,项目研究取得了阶段 性的成果。 第一部分第一部分 合同研究内容及达到的指标合同研究内容及达到的指标 一、研究内容一、研究内容 1、二元复合驱体系的研究及评价 (1)耐温耐盐表面活性剂的筛选 (2)耐温耐盐聚合物的筛选 (3)确定二元复
8、合驱油体系配方 (4)表面活性剂的性能评价; (5)聚合物的性能评价; (6)复合驱体系的性能评价; 2、先导性试验区的选择及油藏研究 (1)根据二元复合驱技术适用条件优先先导性试验区块; (2)进行先导性试验区油藏地质研究 先导性试验区构造研究; 先导性试验区储层评价; 先导性试验区油藏三维精细地质模型研究; 先导性试验区储层动态模型研究; 先导性试验区的剩余油分布规律研究。 3、方案设计与现场实施 (1)油藏精细描述; (2)确定最佳的配方体系; (3)确定注入工艺; (4)设计工工艺流程及现场实施。 4、监测及效果评价 (1)产出液中驱油用化学剂的定量监测分析技术研究,建立聚合物及主 要
9、表面活性剂的分析方法; (2)评价产出液对现有水处理工艺的影响; 二、研究达到的指标二、研究达到的指标 1、所筛选的二元复合驱体系耐温达到 90,耐地层水矿化度 16104mg/L(其中 Ca2+、Mg2+总量 3000mg/L) ; 2、温度 90,矿化度 16104mg/L,聚合物浓度 1500 mg/L 的条件下, 老化时间 180 天,聚合物的粘度保持率大于 50%; 3、温度 90,矿化度 16104mg/L, Ca2+、Mg2+浓度 3000mg/L 时,体系 与原油界面张力达到 10-2mN/m; 4、物理模拟驱油实验提高采收率 15%以上; 5、现场实验区提高采收率 10%。
10、第二部分第二部分 研究完成的主要内容研究完成的主要内容 一、完成了表面活性剂及聚合物的筛选一、完成了表面活性剂及聚合物的筛选 通过对室内研究的天然混合羧酸盐 SDC 及二十多种工业化表面活性剂和聚 合物的优选和复配,先后研究出了三种二元复合驱体系:2001 年下半年至 2003 年上半年研究出表面活性剂 SDC-M/DSB+黄胞胶体系及表面活性剂 WPS/WA+黄胞胶体系、2003 年下半年开始研究出表面活性剂 MJ2+缔合聚合物 AP-P5 体系。复合驱油体系的性能均能满足油藏的要求。 二、进行了二元复合驱油体系的性能评价二、进行了二元复合驱油体系的性能评价 完成了对三种体系中表面活性剂、聚
11、合物及复配后体系的性能评价。对 三种体系的性能进行了综合评价。 三、完成了二元复合驱先导试验区的选择地质研究三、完成了二元复合驱先导试验区的选择地质研究 根据筛选出的二元复合驱体系适应条件,确定胡状集油田胡 5-15 井区 S3 中 1-2层系作为先导性试验区。并对试验区进行了地质构造、沉积相、储层动态 及评价、剩余油分布规律及试验区三维地质模型研究。 四、完成了矿场先导试验方案设计及现场实施四、完成了矿场先导试验方案设计及现场实施 对试验区进行了地质研究并确定了试验井网,通过数值模拟对方案进行了 优化设计,确定了最终的试验方案及配注工艺。 2002 年 11 月-2003 年 12 月开展了
12、胡 5-15 井区 S3 中 1-2层系 5 个井组的 SDC-M/DSB+黄胞胶体系二元复合驱先导性矿场试验,累计注入 SDC-M/DSB+黄 胞胶二元复合驱体系 m3,试验区累计增油5460t,有效期达到 20 个月, 获得了较好的试验效果。实施过程中也暴露出 SDC-M/DSB+黄胞胶体系性能上 的一些不足。因此从 2003 年开始,同时又开展了表面活性剂 WPS/WA+黄胞胶 体系、表面活性剂 MJ2+缔合聚合物 AP-P5 体系两种复合驱体系的性能研究工 作。 五、建立了产出液中黄原胶及表面活性剂的检测方法五、建立了产出液中黄原胶及表面活性剂的检测方法 1、生物聚合物在浓硫酸条件下发
13、生降解反应,生成带有还原基的单糖或 低聚糖,可以与苯酚发生显色作用,得到淡黄色的溶液,颜色的深度随糖浓度 的增加而增加,呈现良好的线形关系。固定显色剂苯酚的浓度,则溶液的深度 将随着糖浓度的增加而线性增加,在特定波长下测出相应的吸光度,首先确定 标准工作曲线,然后测定未知样品吸光度,计算黄原胶浓度。 2、在氯仿-异丙纯-碱性缓冲体系中,溴甲酚绿与阳离子表面活性剂(通 常用海明 1622)形成缔合物,溶于氯仿层并显兰绿色。颜色深度随阳离子浓 度的增加而增加,因而可直接用于微量阳离子的定量分析。如果固定体系中阳 离子的浓度,则氯仿层颜色深度将随阴离子浓度的增加(不超过阳离子表面活 性剂的浓度)而下
14、降。在特定波长下测出相应的吸光度,即可做出标准(工作) 曲线。可见分光光度法可用于碱性介质中微量阴离子表面活性剂 SDC 的定量测 定,测量范围为 110-6mol/L210-5mol/L 即 mg/L 数量级。工作曲线的线性 相关系数达到 0.998。该法具有良好的重复性和回收率,适用于天然羧酸盐包 括肥皂在内的阴离子表面活性剂的微量分析。 第三部分第三部分 主要研究工作及取得的成果主要研究工作及取得的成果 一、二元复合驱体系研究一、二元复合驱体系研究 从 2001 年开始针对中原油田高温高盐油藏的特点,开发了 SDC-M/DSB+黄 胞胶二元复合驱体系,体系的性能可以满足中原油田的油藏要求
15、。 (一)(一) 、表面活性剂体系研究、表面活性剂体系研究 烷基羧酸盐和石油磺酸盐是三次采油中驱油用的两大类主要表面活性剂。 单纯的烷基羧酸盐和烷基磺酸盐类表面活性剂的抗 Ca2+、Mg2+能力均不超过 500mg/L,无法满足中原油田的油藏条件对表面活性剂的要求。近几年来随着 新型高效表面活性剂的出现,使适应中原油田特殊油藏条件下的表面活性剂选 择成为可能。一年来针对中原油田高温高盐油藏二元复合驱油技术研究项目的 要求,专题组成员分别对天然混合羧酸盐表面活性剂进行了多种复配和优选评 价,通过不同的原料配比和增效表面活性剂的加入,合成了 SDC-IX 十种系 列表面活性剂,通过对系列表面活性剂
16、盐度和温度的扫描实验,优选出了耐高 温和高盐的 SDC-II 作为主要表面活性剂。为了解决 SDC-II 体系的抗 Ca2+、Mg2+能力,专题组研究了三种途径来解决体系的抗 Ca2+、Mg2+问题,结果 发现选用两性表面活性剂 DSB(十二烷基-2-羟基-3 磺基甜菜碱)与 SDC-II 产 品复配效果明显。SDC-II 与 DSB 复配后抗 Ca2+、Mg2+的能力可以达到 5000 mg/L。通过对 SDC-II 与其助表面活性剂的正交实验得到了最终的主表面活性 剂 SDC-M,并进一步对 SDC-M 与 DSB 复配效果进行了研究,确定最终的表面活 性剂体系为 0.4%SDC-M+0.
17、08%DSB0.4%SDC-M+0.08%DSB。最后对该体系性能进行了综合评价,结果 表明:该体系的耐温达到 90,耐盐达到 25104mg/L,抗 Ca2+、Mg2+能力达 到 5000mg/L,在此条件下与原油界面张力达到 10-3mN/m 的数量级,性能均能 达到合同的要求。 1.1. SDCSDC 系列表面活性剂的优选系列表面活性剂的优选 1.1 SDC 系列表面活性剂界面张力的盐度扫描 通过实验室自制的 SDC-IX 十种表面活性剂进行盐度扫描,测动态界面 张力。所有体系的动态界面张力最小值总结于表 3-1。由表可见,在 NaCl 浓 度较低时,多数 SDC 体系的油水界面张力最小
18、值差别不大,只有 SDC-X 体系界 面张力比较大;但在较高 NaCl 浓度时,多数 SDC 体系的界面张力迅速增加, 只有 SDC-IIIV 能使界面张力达到超低,其中 SDC-II 效果最好。确定 SDC-II 为主要表面活性剂。试验采用 SDC 浓度为 0.5%。 表表 3-13-1 不同表面活性剂在不同盐度时的最小界面张力(不同表面活性剂在不同盐度时的最小界面张力(IFTIFTmin min/ /( (1010-3 -3mN/m mN/m) ) 盐度 1%2%4%6%8%10%15% SDC-I14.21.716. 627.037.812151.3 SDC-II16.04.72.21.
19、32.54.73.1 SDC-III10.54.72.62.06.34.8 乳化 SDC-IV13.711.63.83.43.11.617.0 SDC-V13.54.00.730.4100100100 SDC-VI17.911.81.65.8100100100 SDC-VII 不溶于水 SDC-VIII18.51.53.6100100100100 SDC-IX13.17.08.2100100100100 SDC-X1001000.85.25.21.2100 如图 3-1 给出了 SDC-II 体系在不同盐度时的界面张力随时间的变化曲线。 23678 N 345678 ) N 图图 3-1 SD
20、C-II 体系在不同盐度时的动态界面张力体系在不同盐度时的动态界面张力 cNaCl:1%,2%,4%,6%,8%,10%,15% 一般情况下,IFT 随时间的延长先减小,达到最小值后又增大到平衡,这 是由于开始时表面活性物质在油水界面上的吸附速率大于脱附速率,因而将在 界面上聚集,引起界面张力的下降。但随着界面上活性物质浓度的增大,其脱 附速率增加,当吸附与脱附速率相等时,出现最低界面张力的情况。然后界面 上的活性物质因脱附而逐渐减少,界面张力又变大,最终由于活性物质含量不 再改变而使界面张力达到平衡值。 0.001 0.01 0.1 1%2%4%6%8%10%15% 图图 3-23-2 SD
21、C-IISDC-II 驱油体系的最小界面张力(驱油体系的最小界面张力(IFTIFTmin min)随 )随 NaClNaCl 浓度的变化浓度的变化 图 3-2 是 SDC-II 体系油水界面张力的最小值随 NaCl 浓度变化曲线。由 图可见,ITFmin随盐度的增加而不断减小,当盐度到一定程度后达到最小,然 后增大。这是由于盐度增加,体系离子强度变大,压缩胶束的双电层,使表面 活性剂亲油性增强,在油相中的分配增多,有利于表面活性剂在原油和水相中 的分配系数趋近 1,此时界面张力达到最低。盐度太高时盐析作用会使表面活 性剂析出,界面张力增大。 2.2.温度对温度对 SDC-IISDC-II 体系
22、界面张力的影响体系界面张力的影响 01246 P )- L S 但是 作为助剂加入 SDC-II 驱油体系配方中,其抗钙镁能力高达 5000mg/L 说明 DSB 的重要性。这可能是因为 DSB 和 SDC-II 分之在对钙镁离子络合基础上形成分 子簇,即与 Ca2+、Mg2+形成相对稳定的缔合结构,并且还保持它们的显著协同效 应。 4.4.最佳配方的确定及性能最佳配方的确定及性能 通过多次正交实验,使用廉价表面活性剂来替代 SDC-II 中的非离子表面 活性剂,通过性能测试,最终得到了性能比较稳定的 SDC-M 表面活性剂,该表 面活性剂与原油的界面张力可以达到 10-3mN/m。实验结果见
23、表 3-4、表 3-5。 表表 3-43-4 不同浓度的不同浓度的 SDC-MSDC-M 的最小界面张力的最小界面张力 IFTmin/(10IFTmin/(10-3 -3mN/m) mN/m) 浓度/% 0.20.30.40.50.6 60105.04.23.02.0 706.12.61.80.880.65 804.01.00.850.700.40 固定体系:0.1%DSB/15%NaCl/0.24%Ca2+/0.06%Mg2+ 表表 3-53-5 不同不同 DSBDSB 浓度浓度 8080 时的最小界面张力时的最小界面张力 IFTmin/(10IFTmin/(10-3 -3mN/m) mN/
24、m) 浓度/% 00.020.050.080.1 80 析出 451.00.960.85 固定体系:0.4%SDC-M/15%NaCl/0.24%Ca2+/0.06%Mg2+ 由表可见温度升高,界面张力减小,SDC-M、DSB 浓度增加界面张力降低。 80下,SDC-M 的浓度大于 0.3%,DSB 浓度大于 0.05%时,体系与原油的界面 张力可以达到超低,表明体系具有较好的耐温性能。 表表 3-63-6 不同不同 NaClNaCl 浓度时最佳配方体系的最小界面张力浓度时最佳配方体系的最小界面张力 浓度/% 10152025 IFTmin/(10- 3mN/m) 2.51.00.50.4 固
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