油藏的非均质性和不利的流度比是影响水驱油藏波及效率和最终采收率的两大重要因素。在油藏注水开发的中后期,存在注入水沿高渗层突进,而低渗层动用程度降低,导致采收率低的开发问题。以改善流度比为主的聚合物驱作为一种成熟的化学驱提高采收率方法在我国的东部油田得到了广泛的工业化应用。但是聚合物驱存在聚合物粘度受地层条件影响大和对低渗层启动能力差的缺点。针对聚合物驱的适应性问题,通过加入交联体系与聚丙烯酰胺形成分子间或分子内交联的凝胶,到达深部封堵高渗层的目的,相应发展出来的弱凝胶调驱技术和胶态分散凝胶技术将是目前改善油藏非均质性较为有效的提高采收率技术。
作为凝胶调驱技术的关键技术是对聚丙烯酰胺交联体系的研究。目前的交联体系包括两大类:一类是以与聚丙烯酰胺分子中的羧基发生配位交联的多价金属离子体系,包括铬、铝、锆、钛等体系;另一类是以与聚丙烯酰胺分子中的酰胺基发生共价交联的酚醛类有机体系。其中配位金属离子体系由于与聚丙烯酰胺的反应活化能低,反应迅速而被广泛应用于中低温油藏的调驱技术之中,目前经常使用的有铬体系和铝体系,他们由于配位形态的差异,分别适用于不同的地层条件。该技术具有环保无毒的优点,在一定的地层条件下,能与不同浓度的聚丙烯酰胺形成强度性能不同的凝胶,在现场应用时便于根据实际情况调整调驱体系的配方。
铝交联体系的代表是柠檬酸铝交联体系。柠檬酸铝交联体系的活性中心为柠檬酸根配位铝离子的多羟基核,其交联体系的活性受体系中铝离子/柠檬酸根/羟基配位数的影响,而且还受铝交联剂浓度、盐含量、其他复合离子及体系pH值的影响,因此制备高活性复合柠檬酸铝交联剂是近年来柠檬酸铝交联体系的发展的核心。
我公司通过引入新的复合离子和除盐技术获得了高有效浓度、高活性的复合柠檬酸铝交联剂。
表一:LT-2007复合柠檬酸铝联剂的理化指标
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项 目 |
指 标 |
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外观 |
无色透明液体 |
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密度(g/cm3) |
1.13 |
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pH值 |
4~5 |
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有效铝含量% |
≥4.3 |
柠檬酸铝是柠檬酸根离子和铝离子的络合物。当聚合物和柠檬酸铝混合后,柠檬酸铝络合物逐渐释放出铝离子,铝离子再与聚合物分子逐渐发生交联反应,所以,体系具有延缓交联的特性。通过调整柠檬酸根离子与铝离子的配比可以控制柠檬酸铝络合物释放出铝离子速度的快慢,达到控制交联时间的目的,以实现深度调剖。柠檬酸铝的性能与用途针对油田开发后期,在工业区块中存在一部分特高含水井的增油降水效果差,有效期短,聚合物利用率低等特点而研制的新型铝离子交联剂,与一般交联剂比较,具有成交时间可控,使用浓度小,强度高等特点。
聚丙烯酰胺与柠檬酸铝所形成的形态与性能各异的凝胶在石油开采中具有重要作用,其中高强度的凝胶在注水开发油田时可用作堵水调剖剂使用;低强度凝胶兼有驱油和调整吸水剖面的双重作用,可有效地提高石油采收率.由于不同油藏的孔隙结构等地质条件差异很大,只有根据各油藏特征使用不同结构与性能的凝胶,才能获得良好的使用效果。
1、用于聚区调剖。2、适用于注水前调整。3、适用于聚区前调整。4、堵漏剂。
该产品适用于温度为30~50℃油藏,使用时不需调节pH,成胶时间为1-7天可调。根据各油藏不同的空隙结构等地质特征使用不同结构与性能的交联剂配方,通过调节交联剂配方体系中聚丙烯酰胺的浓度以及聚合物与柠檬酸铝的比例,来形成不同强度的凝胶体系(连续网状凝胶体系以及胶态分散凝胶体系)。不同强度凝胶体系的配方如下。
如果方案中确定为连续网状凝胶调驱技术,采用配方如下:
表二:高活性复合柠檬酸铝连续网状凝胶体系配方
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项 目 |
指 标 |
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聚丙烯酰胺 |
分子量 |
>1800万 |
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使用浓度(mg/L) |
1000~2000 |
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水解度(%) |
15~30 |
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聚铝比 |
5:1~20:1 |
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pH |
5~7 |
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水源 |
TDS<10000 mg/L |
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使用温度(℃) |
40~90 |
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如果方案中确定为胶态分散凝胶调驱技术,采用配方如下:
表三:高活性复合柠檬酸铝胶态分散凝胶体系配方
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项 目 |
指 标 |
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聚丙烯酰胺 |
分子量 |
>1800万 |
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使用浓度(mg/L) |
300~600 |
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水解度(%) |
15~30 |
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聚铝比 |
10:1~60:1 |
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pH |
5~7 |
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水源 |
TDS<10000 mg/L |
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使用温度(℃) |
40~90 |
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该产品已在长庆某油田使用,有效地降低了油层渗透率,达到了降低产水量、提高产油量的效果。
用25kg聚丙烯桶包装,储藏在干燥、通风的冷库中。
低温条件下使用铝交联体系时,由于固含量较高,容易有晶体析出,易摇匀后加入;本品虽毒性较低,但仍应注意劳动保护,禁止皮肤、眼睛直接接触药剂,一旦有接触时立即用大量清水清洗,再酌情医治;严格现场QHSE管理。