聚合物驱分层注入技术研究

论文摘要

大庆油田实践表明,聚合物驱可在水驱基础上提高采收率10个百分点以上。2008年大庆油田聚驱年产量达到1110万吨,占总产量的1/4,已连续七年超过1000万吨,为大庆油田高产、稳产发挥了重要作用。大庆油田受沉积环境影响,油层非均质性严重,高、低渗透层差异较大。在笼统注入聚合物驱方式下,存在着高渗透层无效循环严重、低渗透层动用程度低的矛盾。为了改善开发效果,提高资源利用率,必须实现分层注入,即通过限制高渗透层注入量、提高低渗透层注入量,保证注入流体以活塞方式均匀推进。但对于聚合物溶液这种粘弹性非牛顿流体,如果采用常规水驱分层注入技术(即通过减小过流面积来形成节流压差、控制注入量)进行分层注入,存在着粘度损失率高(40～70%)、影响驱替效果的问题。在深入调研基础上,开展了对聚合物驱分层注入技术的研究。针对不同油层的特点,形成了两项核心技术,即聚合物驱同心分注技术和聚合物驱分质注入技术。聚合物驱同心分注技术,适合于单层注入量大的一类油层,可实现2～3层聚合物分注。聚合物驱分质注入技术,适合于层间矛盾更大的二、三类油层,可实现多层聚合物分质注入。通过实现分层分子量的调节,可缓解由于低渗透油层对中、高分子量聚合物的适应性差而造成的低渗透油层堵塞问题。1、聚合物驱同心分注技术。研制了流线形环型降压槽的同心配注器,实现对注入压力的控制,满足(20～150)m3/d注入量要求,最大节流压差达到3.0MPa,对聚合物溶液最大粘损率小于4.0%。到2008年底,应用757口井,连通油井平均单井日增油2吨,含水下降1.4个百分点,累计增油96万吨。2、聚合物驱分质注入技术。实现分层分子量及分层注入量的双重控制,使聚合物分子量与油层渗透率的匹配关系趋于合理。分子量调节器采用机械降解方式实现聚合物分子量的调节,在50m3/d流量范围内,可将聚合物分子量降低(20～50)%,最大节流压差1.5Mpa。通过驱油实验确定了不同分子量聚合物与油层渗透率的匹配关系,并创立了聚合物溶液在分子量调节元件中流动的节流压差和粘损计算模型。压力调节器控制压差达到3.5MPa,单层控制流量70m3/d以内,粘度降解率小于8%。到2008年底,应用114口井。分质注入后,与正常分层注聚井对比,厚度动用比例由85.9%提高到94.9%,分质井组含水下降幅度比全区见效井高7.1个百分点。与笼统注聚井组对比,连通油井含水下降14.5个百分点,平均单井日增油3.5吨,累计增油26万吨。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 绪论
• 第一章 聚合物驱同心配注器压降准则方程的建立
• 1.1 量纲和谐原理
• 1.1.1 基本概念
• 1.1.2 和谐原理及其重要性
• 1.1.3 物理量的量纲公式应具有幂次单项式的证明错误！不能通过编辑域代码创建对象
• 1.2 相似原理
• 1.2.1 相似第一定理（或相似正定理）
• 1.2.2 相似第二定理（或相似逆定理）
• 1.2.3 相似第三定理（或Buckingham π定理）
• 1.2.4 π定理的证明
• 1.2.5 π定理的应用步骤
• 1.2.6 确定相似准则的方法
• 1.3 压降准则方程的建立
• 1.3.1 确定流动过程涉及的物理量及其量纲
• 1.3.2 写出无量纲量
• 1.3.3 求出各π项
• 1.3.4 建立准则方程
• 第二章 聚合物驱同心配注器模拟试验
• 2.1 模型试验的理论基础
• 2.1.1 相似原理
• 2.1.2 模型的建立
• 2.2 试验装置
• 2.3 试验步骤
• 2.4 试验要求
• 2.4.1 聚合物溶液表观粘度
• 2.4.2 设计思路
• 2.5 节流芯结构研究
• 2.5.1 喷咀结构
• 2.5.2 细长管结构
• 2.5.3 螺旋管结构
• 2.5.4 环形降压槽结构
• 2.6 环型降压槽配注器的研究
• 2.6.1 理论研究
• 2.6.2 模拟试验研究
• 第三章 聚合物驱同心分注工艺研究
• 3.1 工艺原理及管柱结构
• 3.2 同心配注器的研究
• 3.2.1 室内模拟实验
• 3.2.2 应用FLUENT 模拟软件对节流元件进行流场分析及优选
• 3.2.3 同心配注器结构
• 3.3 聚合物驱同心分注技术配套测试工艺
• 3.3.1 应用氧活化测井工艺评价分注效果
• 3.3.2 应用存储式电子流量计进行分层测试和调配
• 3.3.3 测试资料的应用
• 3.4 小结
• 第四章 聚合物分子量调节元件设计
• 4.1 设计模型的示意图
• 4.2 流动过程涉及的物理量及其量纲
• 4.3 准则方程的建立
• 4.3.1 压降准则方程的建立
• 4.3.2 粘降准则方程的建立
• 4.4 模型实验的理论基础
• 4.4.1 相似现象和流动相似的特征
• 4.4.2 相似准则
• 4.5 实验步骤
• 4.6 实验装置
• 4.7 实验数据处理
• 4.7.1 压降实验数据
• 4.7.2 粘降实验数据
• 4.8 摩阻系数的回归分析及曲线的绘制
• 4.8.1 摩阻系数的回归
• 4.8.2 摩阻系数回归的显著性检验
• 4.8.3 压降计算经验公式
• 4.8.4 摩阻系数曲线
• 4.8.5 压降曲线
• 4.9 粘损系数的回归分析及曲线的绘制
• 4.9.1 粘损系数的回归
• 4.9.2 粘损系数回归的显著性检验
• 4.9.3 粘损计算经验公式
• 4.9.4 粘损系数曲线
• 4.9.5 粘损率曲线
• 4.10 理论公式计算误差验证
• 4.11 聚合物剪切降解机理分析
• 4.12 聚合物分子量调节元件的选择
• 4.13 应用FLUENT 模拟软件对节流元件进行流场分析
• 4.13.1 FLUENT 模拟软件简介
• 4.13.2 计算结果
• 4.13.3 计算结果分析
• 4.14 小结
• 第五章 剪切和未剪切的相同分子量聚合物
• 5.1 聚合物溶液粘弹性的测定
• 5.1.1 实验目的
• 5.1.2 实验条件
• 5.1.3 测试结果分析
• 5.2 驱油效果实验研究
• 5.2.1 剪切前后聚合物溶液的驱油效果实验研究
• 5.2.2 实验结果及分析
• 5.3 剪切对驱油效果的影响
• 5.3.1 低分子量聚合物的驱油效果
• 5.3.2 高分子量聚合物的驱油效果
• 5.4 渗透率对驱油效果的影响
• 5.5 分子量对驱油效果的影响
• 5.6 剪切对注入压力的影响
• 5.6.1 低分子量聚合物的注入压力
• 5.6.2 高分子量聚合物的注入压力
• 5.7 渗透率对注入压力的影响
• 5.8 分子量对注入压力的影响
• 5.9 综合分析
• 5.10 实验结论及建议
• 5.11 小结
• 第六章 聚合物驱分质注入工艺研究
• 6.1 聚合物驱分质注入工艺管柱及配套工具研究
• 6.1.1 工艺原理
• 6.1.2 Y341-114 封隔器性能与工作原理
• 6.1.3 偏心工作筒
• 6.1.4 分子量调节装置结构
• 6.2 验封堵塞器
• 6.3 投捞器
• 6.4 配套测调工艺研究
• 6.4.1 分质井分层测压仪
• 6.4.2 分子量调节器分层测压仪
• 6.4.3 分层流量测试装置
• 6.5 测试调配工艺
• 6.5.1 压力测试过程
• 6.5.2 流量测试过程
• 6.6 现场试验
• 6.6.1 分质分压井剖面动用均匀，周围采出井见到明显的注聚效果
• 6.6.2 分质分压注入后聚合物分子量与油层渗透率的匹配趋于合理
• 6.6.3 井下分层分子量的调配及验证
• 6.7 经济效益分析和前景评价
• 6.8 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士期间发表文章目录
• 参加科研项目情况
• 致谢
• 详细摘要