应用交联剂进行聚合物驱油田在线调剖的方法及装置

摘要

本发明提供了一种应用交联剂进行聚合物驱油田在线调剖的方法及装置。本发明中应用了一种可以在线将聚合物溶液和交联剂溶液均匀混合的装置，并进一步调整交联剂溶液的组成为：甲醛1.5wt％-2.5wt％、氯化铵0.2wt％-0.8wt％、间苯二酚0.02wt％-0.2wt％、余量水，能够有效防止聚合物溶液因剪切作用而导致降低粘度，可对油层起到更好的调剖、调驱效果，并且本发明的技术操作简单，使用、运输方便，成本低。

说明书

技术领域

本发明涉及油气田开发工程技术领域中应用交联剂进行聚合物驱油田在线调剖的 方法及装置，以进一步提高聚合物驱油田原油采收率。

背景技术

聚合物驱油田由于井距大、油层厚、层数多，非均质性严重，聚合物溶液沿高渗透 层窜入油井，导致波及系数不高，从而降低了聚合物驱的开发效果，要从根本上解决这 一问题，就必须采用调剖堵水的办法来改善吸水剖面，提高水驱波及系数。传统调剖技 术是采用现场直接将调剖剂泵入注入水井中的方式，施工排量大，浓度不易控制，成本 高、工艺复杂，不适合进行大剂量深部调剖。

在线调剖技术利用聚合物驱所用聚合物，配以合适的交联剂，采用专用的简单装置 将调剖剂在线与水井注水同步注入，进行大剂量深部调剖，例如，CN201225143Y公开 了一种在线注入调剖调驱装置，该装置包括配水间、储液罐、计量泵、配水管线、流量 计和压力表，注水管线上安装有节流阀，还包括所述配水间内的注水管线上连接的流量 计、节流阀和压力表，所述配注管线一端与注水管线相连，另一端连接于计量泵上，该 计量泵的另一端顺次与控制阀和储液罐相连接。在线调剖工艺简化、操作方便、与注水 同步注入，已广泛在石油开采的注水调剖工艺中应用。

聚合物驱所用聚合物多为聚丙烯酰胺，目前采用聚丙烯酰胺为主剂的凝胶方法品种 繁多，所用交联剂各有千秋，主要有酚醛类、有机铬类、锆类、硼类、钛类以及铝类等 等，例如，CN102191026A公开了一种利用油田污水处理废渣制得的注水井在线调剖剂， 该调剖剂组分如下：泥砂100份、水泥15-30份、胶结促进剂0.1-0.3份、乳化剂1-3份、 悬浮剂0.5-0.8份、增强剂0.5-2份。

然而，现有的在线调剖剂，因实现目的的不同大多成分复杂，成本偏高，可控性较 差。另一方面，在线注入过程中，聚合物溶液和交联剂溶液主要是通过设置在搅拌筒内 周壁上的多个导流叶片对聚合物溶液和交联剂溶液进行混合，由于聚合物溶液和交联剂 溶液的粘度差异较大(聚合物溶液的粘度通常是交联剂溶液粘度的100～200倍)，当二 者沿搅拌筒向下流动时，聚合物溶液和交联剂溶液的流速不同，二者很难在搅拌筒中充 分均匀的混合；此外，聚合物溶液处于紊流状态，其流速较快，设置在搅拌筒内周壁上 的导流叶片会对聚合物溶液和交联剂溶液的混合液有一定的剪切作用，聚合物溶液和交 联剂溶液的混合液由于剪切作用而导致粘度降低，从而导致最终制备出的混合液对油层 的调剖效果不理想。另外，现有的在线调剖注入方法还存在施工排量大、可控性差等问 题。

因此，针对在线调剖，需要改进调剖工艺及装置，同时需开发成分简单、成本低、 可控性好的交联剂，以使聚合物溶液及交联剂溶液能够在线迅速混合均匀，达到深部调 剖或调驱的目的。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种应用交联剂进行聚合物驱油田在线调剖的方法，实 现聚合物溶液及交联剂溶液的在线均匀混合，以改善深部调剖或调驱效果，并提高工艺 可控性，防止聚合物溶液因剪切作用而粘度降低。

本发明的另一目的在于提供一种用于实现上述应用交联剂进行聚合物驱油田在线 调剖的方法的装置。

一方面，本发明提供了一种应用交联剂进行聚合物驱油田在线调剖的方法，该方法 包括步骤：

a)提供一聚合物溶液注入管线和一环形混液器，所述聚合物溶液注入管线与所述 环形混液器并联设置；所述环形混液器具有环形腔，其两端分别设有进液喇叭口和出液 喇叭口；所述进液喇叭口和所述聚合物溶液注入管线的入口端分别与一聚合物溶液进液 管线相连，所述出液喇叭口和所述聚合物溶液注入管线的出口端分别与一混合液出液管 线相连；在所述环形混液器的内环壁上连接有交联剂溶液进液管线，所述交联剂进液管 线伸入所述环形混液器的一端的与所述进液喇叭口相对，使交联剂溶液进液管的出液方 向与进液喇叭口的进液方向相反；

b)向所述聚合物溶液进液管线内注入聚合物溶液，在注入聚合物溶液的过程中， 所述环形混液器处于关闭状态，所述聚合物溶液通过所述聚合物溶液进液管线流入混合 液出液管线，而后注入注水井中；

c)打开所述环形混液器，关闭所述聚合物溶液注入管线，向所述交联剂溶液进液 管线内注入交联剂溶液，所述聚合物溶液和所述交联剂溶液在所述环形混液器内混合， 二者混合后生成的混合液自所述混合液出液管线注入注水井中；其中，所述交联剂组成 如下：甲醛1.5wt％-2.5wt％，氯化铵0.2wt％-0.8wt％，间苯二酚0.02wt％-0.2wt％， 余量为水；

d)关闭所述环形混液器，打开所述聚合物溶液注入管线，正常聚合物驱生产。

根据本发明的具体实施方案，本发明的应用交联剂进行聚合物驱油田在线调剖的方 法中，于所述步骤d)中，在关闭所述环形混液器后，对所述注水井进行关井候凝4～6 天，然后再打开所述聚合物溶液注入管线，正常聚合物驱生产。这样在关井候凝后，可 使聚合物溶液和交联剂溶液混合后的混合液充分作用在井下油层中，为油层的后续聚合 物驱过程的顺利进行提供了前提保证。

根据本发明的具体实施方案，本发明的应用交联剂进行聚合物驱油田在线调剖的方 法中，所述交联剂溶液进液管线伸入所述环形混液器的进液喇叭口位置，且该伸入端设 置有莲蓬头，所述莲蓬头喷液方向与所述进液喇叭口进液方向相对。在更优选的实施方 式中，所述莲蓬头为球形莲蓬头，在所述莲蓬头与所述进液喇叭口相对的一侧开设有多 个出液通孔，出液通孔的直径优选控制在1mm～2mm范围内。

根据本发明的具体实施方案，本发明的应用交联剂进行聚合物驱油田在线调剖的方 法中，于所述混合液出液管线上设置取样检测管线，在所述步骤c)混合液自所述混合 液出液管线注入注水井中的过程中，打开所述取样检测管线，对自所述环形混液器的出 液喇叭口流出的所述混合液进行取样检测。

根据本发明的具体实施方案，本发明的应用交联剂进行聚合物驱油田在线调剖的方 法中，所述聚合物溶液为聚丙烯酰胺溶液，该浓度为0.1wt％～1wt％。

根据本发明的具体实施方案，本发明的应用交联剂进行聚合物驱油田在线调剖的方 法中，优选控制聚合物溶液进液量与交联剂溶液进液量的比值为9～11∶1。

根据本发明的具体实施方案，本发明的应用交联剂进行聚合物驱油田在线调剖的方 法中，可于聚合物溶液进液管线以及交联剂溶液进液管线上分别设置流量计，以控制聚 合物溶液进液量与交联剂溶液进液量。

另一方面，本发明还提供了用于实现本发明方法的聚合物驱油田在线调剖装置，该 装置包括：

聚合物溶液注入管线，其具有入口端和出口端；

环形混液器，其与所述聚合物溶液注入管线并联设置；所述环形混液器具有环形腔， 其两端分别设有进液喇叭口和出液喇叭口；所述进液喇叭口和所述入口端分别与一聚合 物溶液进液管线相连，所述出液喇叭口和所述出口端分别与一混合液出液管线相连；

交联剂溶液进液管线，其连接在所述环形混液器的内环壁上，与环形混液器的环形 腔相通，所述交联剂溶液进液管线伸入所述环形混液器的一端与所述进液喇叭口相对， 使交联剂溶液进液管的出液方向与进液喇叭口的进液方向相反。

根据本发明的具体实施方案，本发明的装置中，还可根据需要在管线上设置必要的 阀门、流量计、泵等，还可根据需要在混合液出液管路上设置取样检测口以及相应的取 样设备等。例如，在本发明的一具体实施方案中，所述聚合物溶液进液管线上设置有聚 合物溶液流量计和进液单向截止阀；所述聚合物溶液注入管线上设置有单向截止阀；所 述环形混液器的进液喇叭口通过一聚合物溶液单向截止阀与所述聚合物溶液进液管线 相连，所述环形混液器的出液喇叭口通过一混合液单向截止阀与所述混合液出液管线相 连；所述交联剂溶液进液管线上设置有交联剂溶液单向截止阀和交联剂溶液流量计和耐 高压计量泵；所述混合液出液管线上设置有出液单向截止阀。

本发明的的特点及有益效果：

1、在本发明的技术方案中，通过聚合物溶液注入管线与环形混液器的并联设置，在 不影响其它聚合物驱注入井注聚合物的情况下，可实现利用聚驱管线对目标注水井进行 大剂量在线深部调剖，也即，无需停注聚合物溶液即可在线配置需要对油层进行调剖处 理的聚合物溶液和交联剂溶液的混合液，其操作可控性好，可更方便地控制各溶液的流 量及混合量。

2、本发明中，因交联剂溶液进液管线伸入环形混液器内的一端与进液喇叭口相对， 也即，自环形混液器的进液喇叭口注入的聚合物溶液的流动方向恰好与自交联剂溶液进 液管线注入至环形混液器内的交联剂溶液的流动方向相反，因此，聚合物溶液和交联剂 溶液可以在环形混液器的进液喇叭口处进行混合，二者自环形混液器的进液喇叭口流动 到出液喇叭口的过程中也可进行进一步充分均匀的混合，该环形混液器可有效防止聚合 物溶液因剪切作用而导致降低粘度，通过该环形混液器制备出的混合液可对油层起到很 好的调剖效果。

3、本发明中所用的交联剂是为了配合本发明的在线调剖工艺而设计的，其组分与 含量与传统调剖剂不同，其中按照所述比例将甲醛、氯化铵、间苯二酚与水简单混合即 可配制成本发明的交联剂，配制简单，使用、运输方便，无毒；且发明的交联剂成本低 (现有技术中大剂量调剖剂成本一般在150-200元，本发明可使目前每方调剖剂成本下 降30-50元；还可以节省运输费)。

4、所得调剖液可形成粘度2000-5000mPa.s的可动凝胶，满足大剂量深部调剖的需 要，节约单井调剖成本20-50万元。

附图说明

图1为本发明的用于实现聚合物驱油田在线调剖方法的装置的整体结构示意图。

图2为本发明中所用的可以防剪切的在线调剖环形混液器的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图进一步详细说明本发明的特点及所具有的有益效果， 但本发明并不因此而受到任何限制。

实施例1

参见图1、图2所示，本发明提供一种聚合物驱油田在线调剖装置，其包括聚合物 溶液注入管线1、环形混液器2和交联剂溶液进液管线3。其中：聚合物溶液注入管线1 具有入口端11和出口端12；环形混液器2与所述聚合物溶液注入管线1并联设置，所述 环形混液器2设有大体呈椭圆环的环形腔23，其长轴两端分别设有进液喇叭口21和出液 喇叭口22(沿进液→出液方向，进液喇叭口21渐扩，出液喇叭口22渐缩)。聚合物溶 液注入管线1的入口端11与环形混液器2的进液喇叭口12相通，二者共同与聚合物溶 液进液管线4相连；聚合物溶液注入管线1的出口端12与环形混液器2的出液喇叭口22 相通，二者共同与混合液出液管线5相连。聚合物溶液通过聚合物溶液进液管线4分别 流入聚合物溶液注入管线1和环形混液器2内，自聚合物溶液注入管线1的出口端12流 出的聚合物溶液、以及自环形混液器2的出液喇叭口22流出的混合液均可自混合液出液 管线5流入注水井中。所述聚合物溶液注入管线1可用于提供聚合物驱油田正常的聚合 物驱过程。

交联剂溶液进液管线3连接在所述环形混液器2的内环壁上，所述交联剂溶液进液 管线3伸入所述环形混液器2的一端与所述进液喇叭口21相对，从而使交联剂溶液进液 管的出液口出液方向与进液喇叭口的进液方向相反，在此处聚合物溶液与交联剂溶液得 以逆流混合。本实施例中，交联剂溶液进液管线3伸入所述环形容纳腔23的一端设有莲 蓬头31，本实施例中，莲蓬头31为球形莲蓬头，在所述莲蓬头31与进液喇叭口21相对 的一侧开设有多个出液通孔311，也即，球形莲蓬头31与进液喇叭口21相对的一侧半球 面上开设有多个出液通孔311，这样设置的好处是，交联剂溶液可自球形莲蓬头31面对 进液喇叭口21方向的一侧半球面上的多个出液通孔311喷射而出，交联剂溶液的喷射呈 放射状，这样可使交联剂溶液与聚合物溶液充分混合，提高二者的混合程度，在本实施 例中，该出液通孔311的直径约为1～2mm。

本发明在对油层进行聚合物驱时，首先，打开聚合物溶液注入管线1，此时环形混液 器2处于关闭状态，向聚合物溶液进液管线4内注入聚合物溶液，该聚合物溶液自聚合 物溶液进液管线4流入聚合物溶液注入管线1内，进而自混合液出液管线5流出并注入 注水井中；当需要注入交联剂对油层进行调剖处理时，打开环形混液器2，关闭聚合物溶 液注入管线1，此时向交联剂溶液进液管线3内注入交联剂溶液，因聚合物溶液注入管线 1与环形混液器2为并联设置，在关闭聚合物溶液注入管线1后，自聚合物溶液进液管线 4内流入的聚合物溶液会流入环形混液器2内，与自交联剂溶液进液管线3内注入至环形 混液器2内的交联剂溶液在进液喇叭口21处进行充分混合，并流经过环形混液器2的环 形腔得以进一步混合后自出液喇叭口22流入混合液出液管线5进而注入注水井中，完成 对井下油层的调剖处理。

上述过程中，聚合物溶液和交联剂溶液混合时，聚合物溶液自聚合物溶液进液管线4 注入环形混液器2中，交联剂溶液自交联剂溶液进液管线3注入环形混液器2中，在进 液喇叭口21处，由于沿聚合物溶液的流动方向(图2中箭头所指的方向)呈逐渐扩大， 聚合物溶液的流速在进液喇叭口21处逐渐减慢，此时通过交联剂溶液进液管线3向莲蓬 头31处注入的交联剂溶液，自莲蓬头31上的多个出液通孔311呈放射状喷出，因聚合 物溶液和交联剂溶液的流动方向相反，聚合物溶液和交联剂溶液在环形混液器2的进液 喇叭口21处可较充分地混合，之后流入环形容纳腔23中，通过缓冲、降速进一步混合 均匀，直至到达出液喇叭口22处时，聚合物溶液和交联剂溶液能够有充分的时间进行均 匀混合，最后通过出液喇叭口22流出环形混液器2。这样，通过环形混液器2对聚合物 溶液和交联剂溶液进行混合，聚合物溶液和交联剂溶液在环形容纳腔23中是降速非紊流 静态混合，二者可在环形混液器2内进行充分均匀的混合，有效防止聚合物溶液因剪切 而降低粘度的情况发生。

本实施例中，所述聚合物溶液进液管线4上还设置有聚合物溶液流量计41和进液单 向截止阀42。聚合物溶液流量计41用于测量自聚合物溶液进液管线4注入的聚合物溶液 的流量，进液单向截止阀42用于开启或关闭聚合物溶液进液管线4。进一步的，所述环 形混液器2的进液喇叭口21通过聚合物溶液单向截止阀24与所述聚合物溶液进液管线4 相连，所述环形混液器2的出液喇叭口22通过混合液单向截止阀25与所述混合液出液 管线5相连。聚合物溶液单向截止阀24和混合液单向截止阀25用于开启或关闭环形混 液器2的进液喇叭口21和出液喇叭口22处的通道。

所述聚合物溶液注入管线1上连接有单向截止阀13，该单向截止阀13用于开启或 关闭聚合物溶液注入管线1。进一步的，所述混合液出液管线5上连接有出液单向截止阀 51，该出液单向截止阀51用于开启或关闭混合液出液管线5。另外，在交联剂溶液进液 管线3上连接有交联剂溶液单向截止阀32、交联剂溶液流量计33和耐高压计量泵34， 交联剂溶液单向截止阀32用于开启或关闭交联剂溶液进液管线3，交联剂溶液流量计33 用于测量自交联剂溶液进液管线3注入的交联剂溶液的流量。

所述混合液出液管线5上连接有取样检测管线6。打开该取样检测管线6，可对自环 形混液器2内流出的混合液进行取样检测，以模拟地层温度做凝胶实验。

实施例2

采用实施例1所述的装置，应用交联剂进行聚合物驱油田在线调剖。其中：

聚合物溶液：聚丙烯酰胺溶液，浓度为0.3％wt。

交联剂溶液：甲醛2.0％wt，氯化铵0.5％wt，间苯二酚0.1％wt，余量水。

具体操作如下：

1、开启单向截止阀42、13、51，向所述聚合物溶液进液管线4内注入聚合物溶液， 在注入聚合物溶液的过程中，所述环形混液器2处于关闭状态，所述聚合物溶液通过所 述聚合物溶液注入管线1流入混合液出液管线5，而后注入注水井中；此过程为正常聚合 物驱流程；

2、打开单向截止阀24、25，关闭单向截止阀13；

3、读取流量计41的数值，打开单向截止阀32，启动耐高压计量泵34，调整流量计 41与流量计33的比值是10∶1(即注入至环形混液器2内的聚合物溶液的容量是注入至 环形混液器2内的交联剂溶液的容量的10倍)，向所述交联剂溶液进液管线3内注入交 联剂溶液，所述聚合物溶液和所述交联剂溶液在所述环形混液器2内混合，二者混合后 生成的混合液自所述环形混液器的出液喇叭口22流入混合液出液管线5，而后注入注水 井中；此过程为在线调剖流程；

4、流量稳定后由取样检测管线6对自所述环形混液器2的出液喇叭口22制备出的 所述混合液进行取样检测，以模拟地层温度做凝胶实验可模拟地层温度做凝胶实验；

5、向油井注入设计量合格的深部调剖剂后，打开所述聚合物溶液注入管线1，关闭 所述环形混液器2，改成聚合物驱流程，顶替管线内调剖剂至地层，关闭所有阀门，关井 候凝5天；

6、用聚合物驱流程，正常生产，观察效果。

本实施例中，调剖液成胶粘度约4500mPa.s，凝胶可控时间10-100小时，可以满足 现场需求。从2010年9月27日开始，至2011年1月20日止，共完成10口井弱凝胶 调驱，平均注入量3245m³，调驱前后参数对比看，调驱前平均注入压力2.4MPa，调驱 后初期注入压力5.6MPa，调驱末期注入压力7.1MPa，调驱前后对比压力升幅4.7MPa。 调剖效果明显。