專利名稱：一種使用納微米聚合物顆粒開采低滲透油田剩余原油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油田采油領(lǐng)域，涉及油田三次采油技術(shù)，具體涉及一種使用納微米聚合物顆粒開采低滲透油田剩余原油的方法。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)很多油田處于高含水、高采出程度的階段，綜合采收率較低，多井低產(chǎn)。20世紀80年代，我國發(fā)展起化學(xué)驅(qū)三次采油技術(shù)。三次采油是對比一次采油、二次采油而言的。在石油開采初期，只是利用地層的天然能量開采石油為一次采油，采收率僅為10%左右；通過向地層注水、注氣來開采石油的方法為二次采油，采收率一般也只能達到25% 40%左右；三次采油則是利用物理、化學(xué)和生物等手段，繼續(xù)開采地下的剩余石油。 現(xiàn)在化學(xué)驅(qū)技術(shù)正處于蓬勃發(fā)展階段，正在開展的化學(xué)驅(qū)研究工作主要包括聚合物驅(qū)、堿-聚合物驅(qū)、表面活性劑-堿驅(qū)、表面活性劑-聚合物驅(qū)及堿-表面活性劑-聚合物驅(qū)等。這些化學(xué)復(fù)合驅(qū)不僅進行了廣泛的室內(nèi)機理研究，也在現(xiàn)場進行了先導(dǎo)性試驗，并取得了明顯的效果。而目前這些化學(xué)驅(qū)三次采油方法主要適用于中高滲油田。對于低滲透油田有表面活性劑和微生物方法，但由于技術(shù)、經(jīng)濟和低滲透油田產(chǎn)量低等原因使此類方法很難得以應(yīng)用，加之三次采油方法多適用于中高含水期使用，而低滲透油田解決的更重要問題是流動和控制含水率上升問題。目前改善流動(改善井底的滲流狀況)的方法有保持地層壓力、壓裂、注水、優(yōu)化井網(wǎng)、水平井開采等措施。但這些方法還難于形成大面積規(guī)模的開采效果，采用水平井開發(fā)由于低滲透供給能力不足往往也達不到預(yù)期的效果，開采有效時間短、采收率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述問題，結(jié)合一種新型的納微米聚合物顆粒，提供一種開采低滲透油田剩余原油的新方法。本發(fā)明提供一種利用納微米聚合物顆粒開采低滲透油田剩余原油的方法，采用的是“水驅(qū)+微納米聚合物顆粒驅(qū)”的方法，具體步驟如下(I)低滲透油田前期水驅(qū)；(2)測量低滲透油田平均喉道半徑‘，確定納微米聚合物顆粒的其中納微米聚合物顆粒的粒徑大小滿足％# I(3)根據(jù)確定的納微米聚合物顆粒的采用蒸餾沉淀法多元共聚得到納微米聚合物顆粒；(4)將步驟(3)的納微米聚合物顆粒注入油層，低滲透油田后續(xù)水驅(qū)。其中步驟(3)中采用蒸餾沉淀法多元共聚得到納微米聚合物顆粒的具體步驟為
(3-1)取丙烯酰胺，和丙烯酸及其衍生物的一種或幾種的混合物，其中丙烯酰胺與丙烯酸及其衍生物的一種或幾種的混合物的摩爾比為1:10-10:1，加入到反應(yīng)容器中，往反應(yīng)容器中加入溶劑，充分混合，然后超聲分散開，往反應(yīng)容器中加入交聯(lián)劑和引發(fā)劑，也超聲分散開；(3-2)加熱器加熱升溫，在10-18分鐘內(nèi)加熱升溫到沸騰狀態(tài)，然后將油浴溫度保持在90°C左右，保持該狀態(tài)15分鐘；(3-3)調(diào)節(jié)加熱器溫度至110-120°C，加大蒸餾強度，反應(yīng)容器內(nèi)的溶劑不斷的流入到接收容器中，90-100分鐘后，反應(yīng)容器內(nèi)的溶劑全部蒸餾出來；(3-4)停止加熱，向反應(yīng)容器內(nèi)加入乙醇，并且超聲分散，然后離心分離出反應(yīng)得到的微球；(3-5)提純再用乙醇超聲分散、離心兩遍，以凈化所得到的微球；(3-6)然后將提純后得到的所述微球放于40-60°C的烘箱中10-14小時，烘干得到需要的復(fù)合聚合物微球。優(yōu)選的，丙烯酸衍生物為2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸(AMPS)或甲基丙烯酸甲酯(MMA)0優(yōu)選的，丙烯酸與甲基丙烯酸甲酯的混合的摩爾比為1:3。 優(yōu)選的，所述溶劑為乙腈、甲醇、乙醇，乙酸乙酯和四氫呋喃中的一種或幾種，用量為丙烯酰胺摩爾質(zhì)量的17. 3-36. 5倍。優(yōu)選的，其特征在于所述交聯(lián)劑為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺或二乙烯基苯，用量為丙烯酰胺的1-10% (mol百分比);所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈或偶氮二異丁酸二甲酯，用量為丙烯酰胺的O. 5-2% (mol百分比)。優(yōu)選的，在步驟(3-3)中，保持回流到反應(yīng)容器中的溶劑和蒸餾出來的溶劑的速度比在2左右。優(yōu)選的，所述步驟(4)中注入的微納米聚合物顆粒段塞尺寸為O. I O. 3PV。優(yōu)選的，所述步驟(4)中注入的納微米聚合物顆粒濃度范圍為1000 2500mg/L。優(yōu)選的，所述步驟(4)中注入的納微米聚合物顆粒濃度為1000mg/L或1500mg/L或2500mg/L。并且，其中，使用的納微米聚合物顆粒初始粒徑分布范圍為200nm I. 2μπι，水化后顆粒粒徑分布范圍為400nm 13 μ m ;其中，納微米聚合物顆粒具有水化膨脹特性。并且，其中，所述步驟(2)中使用的納微米聚合物顆粒的尺寸滿足時屬
于納米級流動，當(dāng)^ I ^ 6時屬于微米級流動。本發(fā)明優(yōu)點在于所用的納微米聚合物顆粒注入體系能選擇性地進入大中小孔道，具有更強的擴大波及體積作用和洗油能力，更好的開采低滲透層剩余油，提高原油采收率，增加經(jīng)濟效益。


圖I納微米聚合物顆粒驅(qū)與水驅(qū)油含水率隨生產(chǎn)時間變化關(guān)系圖2納微米聚合物顆粒驅(qū)與水驅(qū)油采出程度隨生產(chǎn)時間變化關(guān)系圖3納微米聚合物顆粒在狹小的孔隙通道中迅速通過或變形通過；圖4納微米聚合物顆粒在大的孔隙空間處滯留或緩慢流動；圖5采收率與注入孔隙體積倍數(shù)關(guān)系曲線；
圖6為本方法聚合反應(yīng)器裝置的示意圖；圖7為四組不同水化粒徑分級的復(fù)合干燥微球的掃描電鏡圖(圖中標尺均為5 μ m)。圖6中I為圓底燒瓶,2為反應(yīng)液，3為冷凝回流管,4為冷凝接頭,5為接收容器，6為加熱裝置。
具體實施例方式利用本發(fā)明在大慶油田、勝利油田等多個油田試驗區(qū)進行試驗，均收到顯著的開發(fā)效果。下面以大慶采油二廠、三廠、九廠的油層為例，結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明。實例一
大慶采油二廠的南二、三區(qū)位于薩爾圖背斜構(gòu)造的南端，地層的傾角西翼較陡為10°，東翼較緩為3. 5° ;南二、三區(qū)高臺子油層沉積環(huán)境主要為三角洲外前緣相沉積，巖性以細砂巖、細粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖為主，含有少量的伊蒙混層，膨脹性不強，綠泥石含量較高。表內(nèi)層的巖性以細、粉砂巖為主，平均空氣滲透率22. 5mD，平均孔隙度27. 12%，平均原始含油飽和度62. 37%。根據(jù)選井原則和標準，對南二、三區(qū)高臺子油層地區(qū)的水井進行了分析，調(diào)剖井組由高 163-47、高 163-49、高 164-49、高 165-49、高 165-51、高 167-51、高 169-53、高 170-53共8 口水井組成，井區(qū)共有21 口油井，中心采出井6 口。調(diào)剖井區(qū)面積I. 209km2，高I、II組地質(zhì)儲量263. 9994X 104t。注入納微米聚合物顆粒驅(qū)油效果的對比。室內(nèi)實驗設(shè)計了水驅(qū)+納微米聚合物顆粒驅(qū)、水驅(qū)+聚合物驅(qū)、水驅(qū)三套方案進行驅(qū)油效果對比。結(jié)果顯示水驅(qū)+納微米聚合物顆粒驅(qū)的含水率最低，提高采收率幅度最大。如圖1、2。這是因為納微米聚合物作為一種新型的逐級調(diào)驅(qū)劑，可在油層深部發(fā)生物理和化學(xué)變化，實現(xiàn)液流改向。同時，納微米聚合物顆粒調(diào)驅(qū)具有“堵大不堵小”的特點，使在大孔隙中以網(wǎng)狀分布形式流動或滯留達到逐級調(diào)剖的作用，其兩相相對滲透率與水驅(qū)相比明顯向有利于驅(qū)替的方向轉(zhuǎn)變，在一定程度上擴大了波及體積。其中，水驅(qū)+聚合物驅(qū)、水驅(qū)都采用本領(lǐng)域公知的方式進行。其中本發(fā)明的水驅(qū)+納微米聚合物顆粒驅(qū)采用如下步驟( I)低滲透油田前期水驅(qū)；(2)測量低滲透油田平均喉道半徑^，確定納微米聚合物顆粒的，其中納微米聚合物顆粒的粒徑大小滿足I % <6；(3)根據(jù)確定的納微米聚合物顆粒的采用蒸餾沉淀法多元共聚得到納微米聚合物顆粒；(4)將步驟(3)的納微米聚合物顆粒注入油層，低滲透油田后續(xù)水驅(qū)。注入納微米聚合物顆粒粒徑尺寸與喉道半徑關(guān)系的確定。根據(jù)恒速壓汞法測得的％計算可知，^ I時，納微米聚合物顆?？梢皂樌ㄟ^孔道，為納米級流動；當(dāng)
< η說< 6時，納微米聚合物顆粒半徑為幾個納米 幾個微米，滲流表現(xiàn)為變形彈性通
過，存在阻力，為微米級流動；當(dāng) 丨::1.,/^>6時，納微米聚合物顆粒通過孔道存在較大阻力，難以通過，形成堵塞。從室內(nèi)微觀模型試驗中可以看出，注入地層的納微米聚合物顆粒在狹小的油層孔隙通道中迅速變形流動通過(圖3)，而在大的孔隙空間處出現(xiàn)滯留或緩慢流動現(xiàn)象(圖4)，達到增大驅(qū)替波及體積的效果，提高三次采收率。也可以采用本領(lǐng)域公知的其
他方法來測量％ o注入納微米聚合物顆粒段塞尺寸的確定。室內(nèi)巖心試驗設(shè)計了在固定濃度1500mg/l下，注入納微米聚合物顆粒段塞尺寸O. 05PV、0. 1PV、0. 15PV、0. 2PV、0. 25PV、
0.3PV六套方案，其采收率增量分別為7. 96 %U2. 86 %U5. 42 %U7. 63 %U9. 1220.28%。從中可以看出，注入納微米聚合物顆粒后產(chǎn)油量明顯增加，并且當(dāng)注入0. IPV納微米聚合物顆粒時，采收率增加效果最顯著(圖5)，結(jié)合藥劑費及收益狀況，其產(chǎn)出投入比最大，O. 2PV次之。由此看來，注入段塞選用方案I，即注O. IPV納微米聚合物顆粒驅(qū)油較好。注入納微米聚合物顆粒段塞濃度的確定。室內(nèi)巖心試驗同時設(shè)計了在最佳PV數(shù)下，注入不同納微米聚合物顆粒段塞濃度對累計采油量的影響。見表I。結(jié)果表明，當(dāng)聚合物顆粒注入溶度在100 300mg/l時效增油果不明顯，采收率提高幅度??；當(dāng)注入濃度達到500mg/l時效果才得以清晰體現(xiàn)；注入濃度為1000mg/l時，驅(qū)油效果較好，到2009年底可比水驅(qū)提高采收率15. 66%，結(jié)合藥劑費用及收益狀況知，其產(chǎn)出投入比最大；注入濃度為1500mg/l以上時，藥劑費投入大，而增油幅度小，產(chǎn)出投入比不理想。表I段塞濃度對累計采油量的影響
權(quán)利要求
1.一種利用納微米聚合物顆粒開采低滲透油田剩余原油的方法，其特征在于，采用的是“水驅(qū)+微納米聚合物顆粒驅(qū)”的方法，具體步驟如下 (1)低滲透油田前期水驅(qū)； (2)測量低滲透油田平均喉道半徑^定納微米聚合物顆粒的其中納微米聚合物顆粒的粒徑大小滿足％說/ % <6； (3)根據(jù)確定的納微米聚合物顆粒的采用蒸餾沉淀法多元共聚得到納微米聚合物顆粒； (4)將步驟(3)的納微米聚合物顆粒注入油層，低滲透油田后續(xù)水驅(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I中的方法，其特征在于，所述，步驟(3)中采用蒸餾沉淀法多元共聚得到納微米聚合物顆粒的具體步驟為 (3-1)取丙烯酰胺，和丙烯酸及其衍生物的一種或幾種的混合物，其中丙烯酰胺與丙烯酸及其衍生物的一種或幾種的混合物的摩爾比為1:10-10:1，加入到反應(yīng)容器中，往反應(yīng)容器中加入溶劑，充分混合，然后超聲分散開，往反應(yīng)容器中加入交聯(lián)劑和引發(fā)劑，也超聲分散開; (3-2)加熱器加熱升溫，在10-18分鐘內(nèi)加熱升溫到沸騰狀態(tài)，然后將油浴溫度保持在90°C左右，保持該狀態(tài)15分鐘； (3-3)調(diào)節(jié)加熱器溫度至110-120°C，加大蒸餾強度，反應(yīng)容器內(nèi)的溶劑不斷的流入到接收容器中，90-100分鐘后，反應(yīng)容器內(nèi)的溶劑全部蒸餾出來； (3-4)停止加熱，向反應(yīng)容器內(nèi)加入乙醇，并且超聲分散，然后離心分離出反應(yīng)得到的微球； (3-5)提純再用乙醇超聲分散、離心兩遍，以凈化所得到的微球； (3-6)然后將提純后得到的所述微球放于40-60°C的烘箱中10-14小時，烘干得到需要的復(fù)合聚合物微球。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于丙烯酸衍生物為2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸(AMPS)或甲基丙烯酸甲酯(MMA)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于丙烯酸與甲基丙烯酸甲酯的混合的摩爾比為 1:3。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述溶劑為乙腈、甲醇、乙醇，乙酸乙酯和四氫呋喃中的一種或幾種，用量為丙烯酰胺摩爾質(zhì)量的17. 3-36. 5倍。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述交聯(lián)劑為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺或二乙烯基苯，用量為丙烯酰胺的1-10% (mol百分比)；所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈或偶氮二異丁酸二甲酯，用量為丙烯酰胺的O. 5-2% (mol百分比)。
7.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在步驟(3-3)中，保持回流到反應(yīng)容器中的溶劑和蒸餾出來的溶劑的速度比在2左右。
8.如權(quán)利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中注入的納微米聚合物顆粒段塞尺寸為O. I O. 3PV。
9.如權(quán)利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中注入的納微米聚合物顆粒濃度范圍為1000 2500mg/L。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中注入的納微米聚合物顆粒濃度為 1000mg/L 或 1500mg/L 或 2500mg/L。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用納微米聚合物顆粒開采低滲透油田剩余原油的方法，采用如下步驟(1)低滲透油田前期水驅(qū)；(2)測量低滲透油田平均喉道半徑確定納微米聚合物顆粒的r粒徑，其中納微米聚合物顆粒的粒徑大小滿足(3)根據(jù)確定的納微米聚合物顆粒的r粒徑，采用蒸餾沉淀法多元共聚得到納微米聚合物顆粒；(4)將步驟(3)的納微米聚合物顆粒注入油層，低滲透油田后續(xù)水驅(qū)。本實用新型的優(yōu)點為所用的納微米聚合物顆粒注入體系能選擇性地進入大中小孔道，具有更強的擴大波及體積作用和洗油能力，更好的開采低滲透層剩余油，提高原油采收率，增加經(jīng)濟效益。
文檔編號E21B43/22GK102797443SQ201210307878
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者朱維耀, 韓大匡, 蔡強, 龍運前, 張雪玲, 于明旭 申請人:北京科技大學(xué)