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1、石油勘探与开发2000年10月PETROLEUMEXPLORATIONANDDEVELOPMENTVol.27No.593法国IFP选择性堵水技术(1)(2)(1)CosteJean-PaulZaitounA白宝君(1)中国石油天然气集团公司石油勘探开发科学研究院(2)InstitutFranÔaisduPétrole(法国石油研究院)基础是“流体分割性”:在多孔介质中,水和油通过不同引言的流线(渗流孔道)流动,注入凝胶时大部分凝胶进了[4]水的流线,因此降低了高的水相对渗透率。第二种在油田注水开发过程中,含水增加是正常的。但观点认为,渗透率不均衡降低的原因是“孔壁效应
2、”:凝由于油藏的非均质性和水流线的不规则性,很多情况胶被孔道壁吸附,成了一个凝胶膜(一些科学家认为聚[5]下出现不正常高含水,同时未波及的含油区很大。合物/凝胶膜几乎是硬的,另一些认为膜层可能在油[6]应用聚合物和凝胶堵水效果良好,其作用是通过流过喉道时被挤变形了),通过润湿效应、空间效应对处理范围的封堵,调整不同地层的渗透率差异,提高及润滑作用,改变了两相流特点。水驱波及效率。注入凝胶的目的是希望它进入高渗透使用RPM时要注意以下问题:在一个层内,由于层降低其渗透率,但不希望损害低渗透油层。然而因被孔道吸附的聚合物带有结合水,使孔道的水饱和度[7]为操作问题,如出水层
3、位不明确、许多油田的套管状况升高,会引起油的相对渗透率降低的不良后果。因变差或是完井技术不适合(如砾石充填完井、割缝管完此RPM堵水处理技术一般适用于高含油饱和度区的井等),无法放置机械封隔器,许多情况下只有采用笼油井。此外,用RPM堵水会使水和油相对渗透率降统注入这一方法进行堵水作业。低,导致生产指数降低,所以需要增加生产压差来避免相对渗透率改善剂RPM(RelativePermeability采油量降低。从RPM选择性堵水机理可以推断:①垂Modifiers)由高分子水溶性聚合物或弱凝胶组成,是有向非均质性是有益的因素。②多层、无层间窜流的油效并可笼统注入的系列堵水
4、剂。高分子水溶性聚合物藏适用RPM堵水技术。③水锥进的井不是理想的候和弱凝胶有利于降低水的相对渗透率,减少层内矛盾,选井。④好的地层压力保持情况(如活跃含水区、气顶对油或气体的相对渗透率影响很小[1,2]。20世纪80等)有积极作用。年代,法国石油研究院(InstitutFranÔaisduPétrole,IFP)开始研究相对渗透率改善剂堵水技术,进行了化IFP处理技术学剂研究、物理模拟、数值模拟、处理设计及现场试验,三种IFP选择性堵水处理方法所适用的特殊地层研究出适用于三种特殊地层条件的IFP选择性堵水处[2]条件见图1a。理方法,先后进行了100多口井的现场施工。
5、1处理一处理一是在高盐浓度下注入水解的聚丙烯酰胺,RPM选择性堵水机理适用于温度低于60℃、地层水矿化度低于5000mg/L水溶性聚合物凝胶通过被地层吸附而使渗透率不均衡降低,从而使水相渗透率降低幅度大于油相和气相渗透率降低幅度。Seright收集了许多关于不同凝胶[3]对水和油相对渗透率影响的数据,他分析了注入不同凝胶后水的终点渗透率降低与油的终点渗透率的关系,发现除一个数据以外,其它数据都证明了渗透率不均衡降低的这种特性。但对RPM堵水剂选择性堵水机理的认识还很有争议,目前主要有两种观点。第一种观点认为机理的图1IFP堵水技术使用范围(a)和处理一示意图(b)94石
6、油勘探与开发·油田开发Vol.27No.5的地层。常用的聚丙烯酰胺含20%～30%的丙烯酸7基,分子量为10,其聚合物分子半径,在8g/L盐浓度的水里为0.32μm,在1g/L盐浓度的水里为0.4μm。在高盐浓度的溶液(其盐浓度必须高于地层水的盐浓度)里注入聚合物有利于降低注入液的黏度;此外,由于聚合物分子的体积随着盐浓度增加而减少,所以聚合物在地层内被吸附的量也增加,有利于形成聚合物吸附层。处理后产油时,由于地层水盐浓度比注入液低,会使聚合物吸附层膨胀(见图1b),从而降低水[8]的相对渗透率。从图2a可见,在一个黏土质砂岩岩心中,吸附层膨胀后,水的渗透率降低为膨胀前
7、的三分之一。聚合物的吸附层对油或气的相对渗透率影响不大(见图2b)。图3硬葡聚糖的相对黏度、渗透率变化与剪切速率的关系(a)及硬葡聚糖的稳定性(b)黏度显著提高,吸附和滞留在地层内的聚合物也造成图2矿化度和剪切速率对聚合物膨胀的影响(a)[9]及处理一对油和水的相对渗透率的影响(b)流动阻力,因此起到堵水作用。此外,硬葡聚糖还具[12]有良好的热稳定性、耐盐性和抗剪切性,在水溶液处理一适用于温度60℃以下地层,原因是温度高里加添加剂还可以进一步改善它的热稳定性。由图3b于60℃时会发生聚合物的天然水解反应,导致聚合物可见,加入1%的甲醛之
