基于孔喉半径适配性的驱油用二元复合体系配方优化方法
阅读说明：本技术 基于孔喉半径适配性的驱油用二元复合体系配方优化方法 (Oil displacement binary composite system formula optimization method based on pore throat radius adaptability ) 是由 施雷庭 曾志伟 陈灿 王睿麒 张玉龙 朱珊珊 叶仲斌 于 2021-08-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于孔喉半径适配性的驱油用二元复合体系配方优化方法,步骤为：S1、配制一系列不同聚合物浓度和表面活性剂/碱浓度的聚合物-表面活性剂/碱二元复合体系溶液,测定各复合体系的水动力学半径R-(h)；S2、根据架桥理论确定步骤水动力学半径R-(h)所匹配的最小孔喉半径R-(m),并绘制聚合物浓度-表活剂浓度/碱浓度-最小孔喉半径图版；S3、对不同的聚合物绘制聚合物浓度-表活剂浓度/碱浓度-最小孔喉半径图版；S4、根据目标油藏孔喉半径大小,对照聚合物浓度-表活剂浓度/碱浓度-最小孔喉半径图版,兼顾复合体系黏度,优选出聚合物-表面活性剂/碱复合体系配方。该方法能够快速有效的实现表面活性剂/碱与聚合物最佳配方的优选。(The invention discloses a pore throat radius adaptability-based oil displacement binary composite system formula optimization method, which comprises the following steps: s1, preparing a series of polymer-surfactant/alkali binary composite system solutions with different polymer concentrations and surfactant/alkali concentrations, and measuring hydrodynamic radius R of each composite system h (ii) a S2, determining step hydrodynamic radius R according to bridging theory h Matched minimum throat radius R m Drawing a polymer concentration-surfactant concentration/alkali concentration-minimum pore throat radius chart; s3, drawing a polymer concentration-surfactant concentration/alkali concentration-minimum pore throat radius chart for different polymers; s4, according to the radius of the pore throat of the target oil reservoir, comparing a polymer concentration-surfactant concentration/alkali concentration-minimum pore throat radius chart, giving consideration to the viscosity of the composite system, and preferably selecting a formula of the polymer-surfactant/alkali composite system. The method can rapidly haveEffectively realizing the optimization of the optimal formula of the surfactant/alkali and the polymer.)
技术领域
本发明涉及油田开发技术领域，尤其是基于孔喉半径适配性的驱油用聚合物-表面活性剂或聚合物-碱二元复合体系配方优化方法。
背景技术
二元复合驱是20世纪80年代发展起来的一种强化采油新技术，它是通过碱或表面活性剂和聚合物复配而成的一种驱油技术。二元复合驱涉及的化学剂种类均较多，根据目标油藏的实际特点，需要选择相适应的化学剂。
当前，二元复合体系的研究迅速发展，基于化学剂的协同作用，通过加入一定浓度的高分子量水溶性聚合物溶液，降低水-油流度比，扩大波及体积。通过加入一定量的表面活性剂能降低水-油界面张力，提高驱油效率；通过加入一定量的碱能有效降低化学剂的吸附。二元复合驱技术具有表面活性剂用量少，驱油效率高等特点，能够大幅度减少表面活性剂用量。大量的室内实验和国内外矿场试验效果表明二元复合驱采收率可在水驱基础上提高20％以上，展示了该技术是实现国内已开发老油田稳产甚至上产的重要技术保障。
复合体系的驱油效果受岩石结构和流体性质影响很大。因此，在进行方案设计时，一定要选用适合与地层条件相适应的复合体系。为了保证二元复合驱的顺利进行，取得合理的经济效益，必须考虑复合体系的注入性问题，以免出现注入困难甚至注不进的情况。研究表明，当复合体系与油层条件的匹配性能较差时，驱油效率会受到很大影响，复合体系与油层条件的匹配性主要是指体系的水动力学半径与油层孔喉半径的匹配关系。
室内实验研究和油田矿场实践均表明，进行二元复合驱时，选择与油层条件相匹配的复合体系是保证二元复合驱成功的前提条件。不同油田的地层条件一般也有所区别，在进行二元复合驱油时，就要根据实际情况选择优选不同的配方，当油层渗透率较低，若选择分子量较大、浓度较高的聚合物时，虽然也能很好地改善油水流度比，但同时也会造成地层严重堵塞，反而得不偿失。所以根据实际的地层条件选择合适的复合体系是保证二元复合驱顺利进行的关键。然而，目前在二元复合体系配方设计优化中，表面活性剂/碱与聚合物之间的配方优化方法尚缺乏有效快捷的手段。
目前，针对孔喉半径适配性的室内试验研究，对于二元体系研究的较少，多数都局限于一元体系(即单一的聚合物驱体系)中的情形，而且目前评价孔喉半径适配性的注入性实验步骤繁琐，人力物力耗费较多，评价结果不具备普适性，不便于油田现场进行大规模应用。因此，有必要研究聚合物-表面活性剂和聚合物-碱二元复合体系的配方优化方法，为二元复合体系驱油体系设计提供技术指导。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于孔喉半径适配性的驱油用二元复合体系配方优化方法。
本发明提供的基于孔喉半径适配性的驱油用二元复合体系配方优化方法，步骤如下：
S1、在多种备选聚合物中，选取某种聚合物配制一系列不同浓度的聚合物溶液，在每个聚合物浓度下加入不同浓度的辅剂，配制得到一系列不同辅剂浓度的二元复合体系溶液，分别测定各二元复合体系溶液的水动力学半径Rh。所述辅剂为碱或表面活性剂。
具体方法如下：
S11、使用蒸馏水配制二元复合体系溶液，搅拌使聚合物充分溶解，首先测定每种二元复合体系溶液的初始粘度，然后在恒定压力下使用不同孔径的微孔滤膜进行过滤，测定滤出液的粘度；
S12、在直角坐标系中，以微孔滤膜孔径尺寸为横坐标，以复合体系相对粘度为纵坐标，绘制复合体系滤出液的相对粘度随滤膜孔径的变化曲线；复合体系相对粘度＝复合体系滤出液粘度/复合体系溶液初始粘度；
S13、在复合体系滤出液的相对粘度随滤膜孔径的变化曲线中，通过作出相对粘度发生变化前后变化曲线的切线的交点找到变化曲线的拐点，该拐点所对应的横坐标值，即为该二复合体系的水动力学半径。
S2、根据架桥理论确定步骤S1中每个水动力学半径Rh所匹配的最小孔喉半径Rm，Rm＝Rh/0.46，以聚合物浓度为横坐标，辅剂浓度为纵坐标，绘制聚合物浓度-辅剂浓度-最小孔喉半径图版。
S3、在多种备选聚合物中分别选取其他种类聚合物，重复步骤S1和S2，得到不同种类聚合物的聚合物浓度-辅剂浓度-最小孔喉半径图版。
S4、根据目标油藏平均孔喉半径大小，在每个聚合物浓度-辅剂浓度-最小孔喉半径图版中确定对应的聚合物-辅剂二元复合体系，在得出的所有聚合物-辅剂二元复合体系中确定黏度最大的二元复合体系即为最优的聚合物-辅剂二元复合体系配方。
优选的是，所述步骤S1中，聚合物浓度范围为500～3000mg/L。表面活性剂浓度为500～3000mg/L。碱浓度范围为质量百分浓度0.2％-1.2％。
优选的是，所述步骤S1中，进行微孔滤膜过滤时的恒定压力为0.2MPa。
优选的是，所述步骤S1中，微孔滤膜的尺寸范围为0.10-3.00μm。
进一步优选的是，微孔滤膜的尺寸为0.10、0.20、0.30、0.45、0.65、0.80、1.00、1.20、1.50、2.00、3.00μm。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
本发明方法涉及对驱油用二元复合体系在不同油藏条件下配比的选择，利用建立的聚合物-表面活性剂二元复合体系或聚合物-碱二元复合体系，测得并绘制聚合物浓度-表活剂浓度-最小孔喉半径关系图版，或者聚合物浓度-碱浓度-最小孔喉半径关系图版，通过图版能够快速、有效的实现表面活性剂或碱与聚合物最佳配方的优选，该方法简单实用、易于操作，为针对不同油藏条件下、发挥最佳调驱效果的二元复合化学驱油体系设计提供可靠的技术支撑，从而保障二元复合化学驱矿场实施。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明实施例中某一复合体系滤出液的相对粘度随滤膜孔径的变化曲线。
图2为本发明实施例1中某一聚合物浓度-表活剂浓度-最小孔喉半径图版。
图3为本发明实施例2中某一聚合物浓度-碳酸钠浓度-最小孔喉半径图版。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
在本实施例中所用聚合物分别为分子量700、1000、1500、1900、2300万的部分水解聚丙烯酰胺，表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
所述二元复合体系配方优化方法，步骤如下：
步骤S1、配制分子量700万的部分水解聚丙烯酰胺浓度为500、1000、1500、2000、2500、3000mg/L，每个聚合物浓度下对应的十二烷基苯磺酸钠浓度为500、1000、1500、2000、2500、3000mg/L的二元复合体系溶液，测定各二元复合体系的水动力学半径Rh，具体步骤如下：
①使用蒸馏水配制各种二元复合体系溶液，使用电动搅拌器进行搅拌使聚合物充分溶解，测定二元复合体系溶液的初始粘度，然后在恒定压力0.2MPa下分别使用孔径0.45、0.65、0.80、1.00、1.20、1.50μm的微孔滤膜进行过滤，测定各种滤出液的粘度。
②在直角坐标系中，以微孔滤膜孔径尺寸为横坐标，以复合体系滤出液的相对粘度(即复合体系滤出液的粘度/复合体系溶液初始粘度)为纵坐标，绘制二元复合体系滤出液的相对粘度随滤膜孔径的变化曲线，如图1所示。
③在图1中，通过作出相对粘度发生变化前后变化曲线的切线的交点找到变化曲线的拐点，该拐点所对应的横坐标的值，即为该复合体系的水动力学半径Rh。
步骤S2、根据架桥理论确定步骤S1中一系列复合体系水动力学半径Rh所匹配的最小孔喉半径Rm(Rh＝0.46Rm)，以聚合物浓度为横坐标，表面活性剂浓度纵坐标，绘制聚合物浓度-表活剂浓度-最小孔喉半径图版。
步骤S3、分别采用1000万、1500万、1900万、2300万的部分水解聚丙烯酰胺，重复步骤S1和S2，得到不同分子量聚合物的聚合物浓度-表面活性剂浓度-最小孔喉半径图版。
步骤S4、测得目标油藏平均孔喉半径大小为1.25μm，在每个聚合物浓度-表面活性剂浓度-最小孔喉半径图版中确定对应的聚合物-表面活性剂二元复合体系，在得出的所有聚合物-表面活性剂二元复合体系中确定黏度最大的二元复合体系即为最优的聚合物-表面活性剂二元复合体系配方。如图2所示，本实施例最终确定粘度最大的分子量1500万部分水解聚丙烯酰胺浓度1500mg/L、十二烷基苯磺酸钠2000mg/L二元复合体系即为优化的驱油用二元复合体系配方。
实施例2
在本实施例中所用聚合物为分子量700、1000、1500、1900、2300万的部分水解聚丙烯酰胺，碱为碳酸钠。
所述二元复合体系配方优化方法，步骤如下：
步骤S1、采用分子量700万部分水解聚丙烯酰胺配制部分水解聚丙烯酰胺浓度为500、1000、1500、2000、2500、3000mg/L，在每个聚合物浓度下对应的碳酸钠浓度为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2％(以质量计)的二元复合体系溶液，测定各复合体系的水动力学半径Rh，具体步骤如下：
①使用蒸馏水配制各种二元复合体系溶液，使用电动搅拌器进行搅拌使聚合物充分溶解，测定二元复合体系溶液的初始粘度，然后在恒定压力0.2MPa下分别使用孔径0.45、0.65、0.80、1.00、1.20、1.50μm的微孔滤膜进行过滤，测定各种滤出液的粘度。
②在直角坐标系中，以微孔滤膜孔径尺寸为横坐标，以复合体系滤出液的相对粘度(即复合体系滤出液的粘度/复合体系溶液初始粘度)为纵坐标，绘制二元复合体系滤出液的相对粘度随滤膜孔径的变化曲线。
③通过作出相对粘度发生变化前后变化曲线的切线的交点找到变化曲线的拐点，该拐点所对应的横坐标的值，即为该复合体系的水动力学半径Rh。
步骤S2、根据架桥理论确定步骤S1中一系列复合体系水动力学半径Rh所匹配的最小孔喉半径Rm(Rh＝0.46Rm)，以聚合物浓度为横坐标，碳酸钠浓度纵坐标，绘制聚合物浓度-碳酸钠浓度-最小孔喉半径图版。
步骤S3、分别采用1000万、1500万、1900万、2300万的部分水解聚丙烯酰胺，重复步骤S1和S2，得到不同分子量聚合物的聚合物浓度-碳酸钠浓度-最小孔喉半径图版。
步骤S4、测得目标油藏平均孔喉半径大小为1.25μm，在每个聚合物浓度-碳酸钠浓度-最小孔喉半径图版中确定对应的聚合物-碳酸钠二元复合体系，在得出的所有聚合物-碳酸钠二元复合体系中确定黏度最大的二元复合体系即为最优的聚合物-碳酸钠二元复合体系配方。如图3所示，本实施例最终确定粘度最大的分子量1900万部分水解聚丙烯酰胺浓度1500mg/L、碳酸钠0.8％二元复合体系即为优化的驱油用二元复合体系配方。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
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