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针对稠油热采防窜以及提高驱油效果的问题,本文系统研究了基于尿素的深部调驱体系,包括以尿素为活化剂的深部封堵体系和尿素自生气调驱体系。
研究了尿素的基本性质(尿素溶液呈碱性和高温水解),考察了尿素浓度、温度和放置时间对尿素溶液pH值的影响,尿素溶液的pH值随着浓度的增加在常温下缓慢增加,随着温度的升高而增大,随着放置时间的延长而增大;研究了尿素浓度、温度和催化剂对尿素水解性质的影响,并优化了催化剂的使用浓度,尿素的水解速率随着浓度和温度的增大而加快,随着催化剂浓度的增大先加快后减慢,催化剂最佳浓度为1％。
在以尿素为活化剂的深部封堵体系中研究了尿素/氯化铝体系和尿素/水玻璃体系。考察了组分浓度、温度和矿化度对两种体系胶凝性能的影响,并通过物理模拟试验评价了两种体系的应用性能。尿素/氯化铝体系80℃下胶凝时间29～824h可控,强度在3mm～43mm可控,良好的稳定性和耐盐性(100000mg/L),有良好的注入性、强耐剪切能力和较高的封堵性能,该体系适用于60℃～80℃油藏的封堵。尿素/水玻璃体系90℃下胶凝时间1～21h可控,强度在12～64mm可控,耐Ca2+、Mg2+的能力在3000mg/L,以下,有良好的稳定性、注入性、强耐剪切能力和较高的封堵性能,该体系适用于130℃以下油藏的封堵。
利用尿素高温水解生成CO2和NH3的性质,在尿素自生气调驱体系中,优选了耐高温(300℃)且对CO2起泡性能良好的表面活性剂SS-327,其使用浓度为0.6％。研究了由尿素和表面活性剂组成的自生气调驱体系的起泡性能、降粘性能和降低油水界面张力能力,并考察了浓度、温度、矿化度和NH3.H2O对其性能的影响。物理模拟试验结果表明,尿素自生气调驱体系有较好的封堵能力和提高采收率能力,适合高温油藏的封窜和驱油。
现场可根据热采过程中地层温度分布特点,通过上述体系的优化组合,发挥协同效应,实现防窜和驱油的双重目标。