專利名稱：聚合物驅(qū)儲層巖石中殘留聚合物定量測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及原油開發(fā)領(lǐng)域，具體涉及聚合物驅(qū)儲層巖石中殘留聚合物定量測試方法。
背景技術(shù)：
油田聚合物驅(qū)已得到廣泛應(yīng)用，以大慶油田為例，自1996年投入工業(yè)化應(yīng)用以來，已在幾十個區(qū)塊的幾千口井取得明顯的降水增油效果和顯著的技術(shù)經(jīng)濟效益，實現(xiàn)了分層定量注入聚合物提高原油采收率，聚合物驅(qū)年產(chǎn)油已占大慶油田年產(chǎn)量的25%，成為油田彌補產(chǎn)量遞減的重要技術(shù)手段。隨著大慶油田原油開采含水的增高和高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和創(chuàng)建 “百年油田”的需要，聚合物驅(qū)區(qū)塊及產(chǎn)油量將逐年增加，其作用越來越大。然而，注入聚合物過程中及結(jié)束后的不同時期，地層中殘留著大量聚合物，包括儲層巖石滯留和溶解在地層流體中的聚合物，這些殘留聚合物對剩余油開采有重要影響，一方面儲層巖石滯留聚合物會降低聚合物溶液濃度(注入的聚合物溶液在儲油層中由注水井向采油井流動及驅(qū)油過程中，聚合物及分子被巖石滯留、不能流動，從而降低流動的聚合物溶液濃度，本發(fā)明測定的就是聚合物在巖石中的殘留量)、堵塞孔道增加流體流動阻力等，另一方面則可利用這些殘留聚合物來封堵大孔道及深部調(diào)驅(qū)提高原油采收率。因此，儲層巖石中殘留聚合物定量測試及分布特征研究，對進一步提高三次采油的開發(fā)效果及采收率有重要意義。有文獻報道測定油井產(chǎn)出液中即溶解分散于水中的聚合物溶液質(zhì)量濃度的方法 [參見劉文業(yè)，聚合物驅(qū)油井產(chǎn)出液中聚合物濃度的準確測定方法，油氣地質(zhì)與采收率， 2006,13(2) :91-92 ；由慶、趙福麟、穆麗娜，測定聚合物驅(qū)油井產(chǎn)出液中聚丙烯酰胺濃度的新方法，石油學報(石油加工)，2007，23(1) :109-113]，地層中聚合物殘留量一般根據(jù)注入聚合物干粉量和油井產(chǎn)出液中聚合物的質(zhì)量濃度計算獲得，或者采用模擬實驗方法獲得巖心滯留聚合物實驗數(shù)據(jù)等。但是，上述方法都不能直接測得聚合物驅(qū)儲層不同井深巖石聚合物殘留量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以測定聚合物驅(qū)儲層巖石中聚合物殘留量的方法。本發(fā)明提供的測定聚合物驅(qū)儲層巖石中聚合物殘留量的方法，包含以下步驟1)分別采集油田開發(fā)取心井的非聚合物驅(qū)和聚合物驅(qū)儲層巖石樣品，將樣品用瑪瑙研缽研細、均勻，稱取一定進樣量(M)的巖石樣品，用高溫氧化燃燒-還原熱導法檢測， 分別獲得非聚合物驅(qū)巖石樣品中含氮值數(shù)據(jù)(S1)和聚合物驅(qū)儲層巖石樣品中含氮值數(shù)據(jù) (S2)；2)采集油田聚合物驅(qū)開發(fā)所用的聚合物，用瑪瑙研缽研細、均勻，稱取不同質(zhì)量 (Y)的聚合物樣品，用高溫氧化燃燒-還原熱導法分別檢測其含氮值(X)，獲得聚合物質(zhì)量與含氮值標準曲線及其關(guān)系式；3)利用步驟1)得到的非聚合物驅(qū)儲層巖石樣品中含氮值數(shù)據(jù)(S1),計算每口井或注采位置中巖石樣品的平均值作為相對應(yīng)的聚合物驅(qū)儲層該口井或注采位置的巖石樣品含氮背景值⑶；4)利用步驟幻得到的含氮背景值(B)，代入步驟2)得到的聚合物質(zhì)量與含氮值關(guān)系式，算出每口井或注采位置相對應(yīng)的聚合物質(zhì)量，除以對應(yīng)的巖石樣品進樣量(M)得到每口井或注采位置相對應(yīng)的聚合物背景濃度(CB，yg/g)；5)利用步驟1)得到的聚合物驅(qū)儲層巖石樣品中含氮值(S2)，代入利用步驟2)得到的聚合物質(zhì)量與含氮值關(guān)系式，算出每口井或注采位置聚合物驅(qū)儲層巖石樣品中相對應(yīng)的聚合物質(zhì)量，除以對應(yīng)的巖石樣品進樣量(M)得到每口井或注采位置聚合物驅(qū)儲層巖石樣品中相對應(yīng)的聚合物濃度(C，μ g/g)，再分別減去步驟4)得到的對應(yīng)井或注采位置的聚合物背景濃度(CB，μ g/g)，得出聚合物驅(qū)儲層巖石樣品中聚合物殘留量(( , μ g/g)。上述的聚合物驅(qū)儲層巖石中殘留聚合物定量測試的方法中，高溫氧化燃燒-還原熱導法檢測氮采用以下條件德國Vario micro cube分析儀，配置燃燒爐、還原爐、石英燃燒管、石英還原管、熱導檢測器、自動進樣器，氮分析柱外徑6mm、長200mm、固定相為聚苯乙烯，燃燒爐溫度950°C、還原爐溫度50(TC，載氣氦氣純度99. 99%、測量流量200ml/min，氧氣純度99. 99%、進氧氣流量10ml/min。所述高溫氧化燃燒-還原熱導法檢測氮獲得的樣品中含氮值數(shù)據(jù)(S1和S2)為氮峰面積。上述的聚合物驅(qū)儲層巖石中殘留聚合物定量測試的方法，步驟2、用高溫氧化燃燒-還原熱導法檢測獲得的聚合物質(zhì)量(Y)與含氮值(X)關(guān)系式為聚合物質(zhì)量與含氮值標準曲線的一次線性函數(shù)式Y(jié) = O. 0003X+0. 0142非聚合物驅(qū)儲層巖石樣品為多塊，采自相同的葡萄花儲層，步驟幻所述相對應(yīng)的聚合物驅(qū)儲層巖石樣品的含氮背景值(B)是每口井或注采位置的非聚合物驅(qū)儲層巖石樣品中含氮值數(shù)據(jù)的平均值。步驟4)所述相對應(yīng)的聚合物背景濃度(Cb)是每口井或注采位置的非聚合物驅(qū)儲層巖石樣品中含氮值數(shù)據(jù)的平均值(B)，代入聚合物質(zhì)量與含氮值標準曲線的一次線性函數(shù)式計算，并除以巖石樣品進樣量(M)得到。步驟幻所述聚合物質(zhì)量與含氮值標準曲線及其關(guān)系式用Microsoft office Excel 2003軟件得到。本發(fā)明利用高溫氧化燃燒-還原熱導法和外標法，獲得聚合物驅(qū)儲層巖石中聚合物殘留量，開創(chuàng)了聚合物驅(qū)儲層巖石中殘留聚合物測試的新方法，對于認識聚合物驅(qū)儲層巖石中聚合物分布特征、指導油田三次采油提高原油采收率有重要意義。


圖1為實施例中薩爾圖油田北二西聚驅(qū)注采井和檢查井位置圖；圖2為實施例中聚合物定量測試標準曲線及其關(guān)系式。
具體實施例方式本發(fā)明主要提出了聚合物驅(qū)儲層巖石中聚合物殘留量的測定方法，其主要依據(jù)是聚合物驅(qū)儲層巖石中含有聚合物(聚丙烯酰胺)及其分子(酰胺基、羧基等)等，在高溫燃燒的條件下將巖石樣品中氮(來源于聚合物和原油等)轉(zhuǎn)化為氧化氮，氧化氮再被還原為氮，樣品產(chǎn)生的二氧化碳、水和氮由色譜柱分離再經(jīng)熱導檢測器檢測；利用聚合物標樣建立聚合物質(zhì)量與氮含量的標準曲線，通過扣除儲層巖石氮背景值(儲層巖石中非聚合物中氮)和外標的方法，實現(xiàn)巖石中聚合物殘留量的定量測試。
以下從幾方面詳細說明本發(fā)明。
一、聚合物驅(qū)儲層巖石中殘留聚合物定量測試
1、聚合物在地下儲層和巖石樣品中的存在形式
聚合物在地下儲層中的存在形式主要包括滯留和溶解分散，滯留又分為吸附與捕集。溶解分散于水中的聚合物由注水井向采油井流動過程中，在巖心孔喉引起聚合物分子的捕集作用和聚合物分子上酰胺基、羧基與巖心表面形成氫鍵吸附的滯留聚合物，這些巖心中滯留聚合物是難以移動的，聚合物滯留量等于吸附量與捕集量之和；溶解量是溶解分散于水中且未被巖石滯留的聚合物量，地下儲層中殘留量等于滯留量與溶解量之和。
對于脫離地下聚合物驅(qū)儲層環(huán)境的巖石樣品，巖石中聚合物的存在形式主要包括滯留(被巖石吸附與捕集的聚合物)和溶解分散(溶解于巖石連通孔隙水中的聚合物)，滯留聚合物是不可移動的，溶解分散于連通孔隙水中的聚合物是可移動的，巖石中聚合物殘留量等于滯留量與溶解分散量之和。
2、聚合物驅(qū)儲層巖石中殘留聚合物定量測試原理
聚合物驅(qū)儲層巖石樣品中含原油、可能含有聚合物(聚丙烯酰胺)及其分子(酰胺基、羧基等)等，聚丙烯酰胺單體(CH2CHCONH2)中含有酰胺基(CONH2)；在高溫燃燒的條件下將巖石樣品中氮(聚合物和原油等)轉(zhuǎn)化為氧化氮，氧化氮再被還原為氮，樣品產(chǎn)生的二氧化碳、水和氮由色譜柱進行分離，并用熱導檢測器檢測；利用聚合物標樣建立聚合物質(zhì)量與氮含量的標準曲線，通過外標法和扣除儲層巖石氮背景值(儲層巖石中非聚合物中氮) 的方法，實現(xiàn)巖石中殘留聚合物量的定量測試。
3、樣品的處理方法
將巖石樣品或聚合物樣品用瑪瑙研缽研細、均勻，備用。
4、聚合物驅(qū)儲層巖石樣品的氮分析方法
用高溫氧化燃燒-還原熱導法對樣品中的氮進行分析?？刹傻聡鳹ario micro cube分析儀，配置燃燒爐、還原爐、石英燃燒管、石英還原管、熱導檢測器、自動進樣器等； 氮分析柱外徑6mm、長200mm、固定相為聚苯乙烯；燃燒爐溫度950°C、還原爐溫度500°C; 載氣氦氣純度99. 99%，測量流量200ml/min ；氧氣純度99. 99%，進氧氣流量lOml/min寸。
操作過程
(1)開機開啟工作站、載氣和氧氣、主機，設(shè)定分析條件，達到工作狀態(tài)；
(2)樣品測定做5個空白，2mg乙酰苯胺標樣6個，取9mg (M)各巖石樣品測定，聚合物取不同質(zhì)量樣品(參見表1稱樣量)測定，每測定20個樣品加測2個標樣；
(3)關(guān)機分析結(jié)束，處理分析數(shù)據(jù)，待儀器燃燒爐溫度降至300°C以下，退出工作界面，關(guān)閉主機、載氣和氧氣、工作站。
5、聚合物驅(qū)儲層巖石殘留聚合物的定量方法
分別定量稱取一系列經(jīng)過程3處理后的聚合物標樣，按過程4方法測得聚合物中含氮值，建立聚合物質(zhì)量與含氮值標準曲線及其關(guān)系式(采用Microsoft office Excel2003軟件，公共軟件)；稱取一定量經(jīng)過程3處理后的非聚驅(qū)巖石樣品，按過程4方法測得非聚驅(qū)儲層巖石中含氮值，獲得聚驅(qū)儲層巖石扣除的含氮值并代入關(guān)系式計算出對應(yīng)聚合物質(zhì)量，除以樣品量得到對應(yīng)的聚合物背景濃度；稱取一定量經(jīng)過程3處理后的聚驅(qū)巖石樣品，按過程4方法測得各聚驅(qū)儲層巖石中含氮值，代入關(guān)系式計算出對應(yīng)聚合物質(zhì)量，除以樣品量得到對應(yīng)的聚合物濃度；將各聚驅(qū)巖石樣品中聚合物濃度減去該層巖石聚合物背景濃度，得到聚驅(qū)儲層巖石中聚合物殘留量(μ g/g)。
二、本發(fā)明方法的具體實施例
以下以大慶薩爾圖油田為例說明本發(fā)明方法的實施過程。
1、油田開發(fā)背景與實驗樣品
大慶薩爾圖油田北二西區(qū)塊1964年投入開發(fā)，基礎(chǔ)井網(wǎng)為薩爾圖、葡萄花2套油層，采用行列注水井網(wǎng)開發(fā)，于1981年進行一次加密調(diào)整，1994年進行二次加密調(diào)整，1994 年進行了葡一組(PI)主力油層聚驅(qū)開采；2008年03月，薩北二西東部采油井開井91 口，平均單井日產(chǎn)油5. 31t，綜合含水95. 03%。為進行聚驅(qū)儲層巖石中殘留聚合物定量測試及分布特征研究，選擇薩爾圖油田北二西北2-351-檢P60、北2-351-檢P61、北2-352-檢P59、 北2-352-檢P60井(2008年)和北2-350-檢45取心檢查井(2002年，圖1)，采集葡萄花 (PI> PII)儲層巖石樣品99件，其中聚合物驅(qū)儲層巖石樣品53件，非聚合物驅(qū)儲層巖石樣品46件。
2、測試結(jié)果及討論
樣品處理與殘留聚合物的定量測試過程參見第一部分之過程3-5。
2. 1聚合物驅(qū)儲層巖石樣品中聚合物殘留量檢測
2. 2. 1聚合物定量測試標準曲線及關(guān)系式
采用大慶煉化廠生產(chǎn)的1500萬分子量的聚合物(聚丙烯酰胺，本發(fā)明研究區(qū)采用的聚合物)，利用檢測數(shù)據(jù)(表1)得到聚合物定量測試標準曲線及其關(guān)系式(圖2)。
表1聚合物定量測試標準曲線實驗數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種聚合物驅(qū)儲層巖石中殘留聚合物定量測試的方法，其特征在于，包含以下步驟1)分別采集油田開發(fā)取心井的非聚合物驅(qū)和聚合物驅(qū)儲層巖石樣品，將樣品用瑪瑙研缽研細、均勻，稱取一定進樣量(M)的巖石樣品，用高溫氧化燃燒-還原熱導法檢測，分別獲得非聚合物驅(qū)巖石樣品中含氮值數(shù)據(jù)(S1)和聚合物驅(qū)儲層巖石樣品中含氮值數(shù)據(jù)(S2)；2)采集油田聚合物驅(qū)開發(fā)所用的聚合物，用瑪瑙研缽研細、均勻，稱取不同質(zhì)量(Y)的聚合物樣品，用高溫氧化燃燒-還原熱導法分別檢測其含氮值(X)，獲得聚合物質(zhì)量與含氮值標準曲線及其關(guān)系式；3)利用步驟1)得到的非聚合物驅(qū)儲層巖石樣品中含氮值數(shù)據(jù)(S1),計算每口井或注采位置中巖石樣品的平均值作為相對應(yīng)的聚合物驅(qū)儲層該口井或注采位置的巖石樣品含氮背景值⑶；4)利用步驟幻得到的含氮背景值(B)，代入步驟幻得到的聚合物質(zhì)量與含氮值關(guān)系式，算出每口井或注采位置相對應(yīng)的聚合物質(zhì)量，除以對應(yīng)的巖石樣品進樣量(M)得到每口井或注采位置相對應(yīng)的聚合物背景濃度(CB，yg/g)；5)利用步驟1)得到的聚合物驅(qū)儲層巖石樣品中含氮值(S2)，代入利用步驟幻得到的聚合物質(zhì)量與含氮值關(guān)系式，算出每口井或注采位置聚合物驅(qū)儲層巖石樣品中相對應(yīng)的聚合物質(zhì)量，除以對應(yīng)的巖石樣品進樣量(M)得到每口井或注采位置聚合物驅(qū)儲層巖石樣品中相對應(yīng)的聚合物濃度(C，μ g/g)，再分別減去步驟4)得到的對應(yīng)井或注采位置的聚合物背景濃度(CB，μ g/g)，得出聚合物驅(qū)儲層巖石樣品中聚合物殘留量(( , yg/g)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物驅(qū)儲層巖石中殘留聚合物定量測試的方法，其特征在于，所述高溫氧化燃燒-還原熱導法檢測氮采用以下條件德國Vario micro cube分析儀，配置燃燒爐、還原爐、石英燃燒管、石英還原管、熱導檢測器、自動進樣器，氮分析柱外徑6mm、長200mm、固定相為聚苯乙烯，燃燒爐溫度950°C、還原爐溫度500°C，載氣氦氣純度 99. 99%、測量流量200ml/min，氧氣純度99. 99%、進氧氣流量10ml/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚合物驅(qū)儲層巖石中殘留聚合物定量測試的方法，其特征在于，所述高溫氧化燃燒-還原熱導法檢測氮獲得的樣品中含氮值數(shù)據(jù)(S1和S2)為氮峰面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的聚合物驅(qū)儲層巖石中殘留聚合物定量測試的方法， 其特征在于，步驟幻用高溫氧化燃燒-還原熱導法檢測獲得的聚合物質(zhì)量(Y)與含氮值 (X)關(guān)系式為聚合物質(zhì)量與含氮值標準曲線的一次線性函數(shù)式Y(jié) = O. 0003X+0. 0142。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚合物驅(qū)儲層巖石中殘留聚合物定量測試的方法，其特征在于，非聚合物驅(qū)儲層巖石樣品為多塊，采自相同的葡萄花儲層，步驟幻所述相對應(yīng)的聚合物驅(qū)儲層巖石樣品的含氮背景值(B)是每口井或注采位置的非聚合物驅(qū)儲層巖石樣品中含氮值數(shù)據(jù)的平均值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚合物驅(qū)儲層巖石中殘留聚合物定量測試的方法，其特征在于，步驟4)所述相對應(yīng)的聚合物背景濃度(Cb)是每口井或注采位置的非聚合物驅(qū)儲層巖石樣品中含氮值數(shù)據(jù)的平均值(B)，代入聚合物質(zhì)量與含氮值標準曲線的一次線性函數(shù)式計算，并除以巖石樣品進樣量(M)得到。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5或6所述聚合物驅(qū)儲層巖石中殘留聚合物定量測試的方法， 其特征在于，步驟2)所述聚合物質(zhì)量與含氮值標準曲線及其關(guān)系式用Microsoft office Excel 2003軟件得到。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚合物驅(qū)儲層巖石中殘留聚合物定量測試的方法，該方法采用高溫氧化燃燒-還原熱導法檢測儲層巖石樣品中含氮值數(shù)據(jù)，利用聚合物質(zhì)量與含氮值的相關(guān)性，建立聚合物質(zhì)量與含氮值關(guān)系式，扣除由含氮值計算得到的聚合物背景濃度從而獲得巖石樣品中的聚合物殘留量。本發(fā)明以松遼盆地大慶薩爾圖油田聚合物驅(qū)儲層巖石中殘留聚合物定量測試為例進行了方法驗證。本發(fā)明聚合物驅(qū)儲層巖石中殘留聚合物定量測試的方法，開創(chuàng)了聚驅(qū)儲層巖石殘留聚合物定量測試的新方法，對于認識不同注采位置油藏巖石殘留聚合物的非均質(zhì)性、分布特征及控制因素，指導油田三次采油提高原油采收率有重要意義。
文檔編號G01N25/20GK102507646SQ20111030225
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者馮子輝, 劉繼瑩, 孫東, 寧曉玲, 張博為, 張居和, 方偉, 李景坤, 遲煥遠, 霍秋立, 高淑玲 申請人:大慶油田有限責任公司