[发明专利]用一种聚合物凝胶改进地下含烃地层的波及系数

说明书

本发明涉及一种使地下含烃地层渗透率较高区域的渗透率降低的方法，更具体地说涉及一种改进钻入含烃地层的生产井眼和（或）注入井眼处或远离井眼处的平面和垂面波及系数和流动剖面的方法。

垂面波及系数低是由于地层中渗透率较高的地质带与渗透率较低的地质带产生垂向并列而造成的。平面泼及系数低是由于地层基岩中有渗透率远高于基岩的高渗透率薄间层和高渗透率空隙（如垂向裂缝或裂缝网）存在。流体在垂面或平面泼及系数小的地层中的流动剖面和扫油效率一般是较差的。特别是当垂向非均质区和（或）裂缝网或其它结构空隙与地下井眼（流体通过这里注入和产出）流通时波及系数低这一问题尤为突出。

为了解决波及系数低这一问题，人们已经做了许多努力。在美国专利3，762，476;3，981，363;4，018，286;和4，039，029中，Gall或Gall等人介绍了通过在地层的高渗透率地区生成凝胶以降低该处渗透率的各种方法。美国专利3，762，476，介绍把象聚丙烯酰胺这样的聚合物与交联剂先后注入地层内。它们认为这些先后注入的段塞能够渗透到需处理的地质带并就地生成凝胶。

人们通常认为，要使聚合物/交联剂体系有效，需要将凝胶成份按顺序分别注入。因为如在地面上混合，凝胶将在有效地渗透到需处理区域之前就变定了。然而，实际上，按美国专利3，762，476公开的那样的用顺序注入凝胶体系的方法处理，其结果证明是不能令人满意的，这是因为这种方法不能使聚合物与交联剂在地层中充分混合并胶凝。其结果是仅在未混合的两种凝胶成份的界面上生成凝胶，而且常常是远离所需处理的区域。因此需要一种胶凝方法，该方法能生成具有预先确定的胶凝速度、强度和稳定性的凝胶，以满足地下含烃地层中需处理区域的特殊要求。

本发明提供一种改进为生产油井和（或）注入油井所钻入的地下含烃地层的垂面和平面波及系数并相应地改进地层中注入流体和产出流体的流动剖面和扫油效率的方法。这种目的是用特制的流动或非流动聚合物凝胶来达到的。

该凝胶包括高分子量、可溶于水的丙烯酰胺聚合物及交联剂，交联剂则包括配离子和（或）配分子，制备凝胶的方法是先在地面上配制含有聚合物和交联剂的胶凝溶液，然后通过一个与所需处理的区域流通的井眼把胶凝溶液注入需处理区域。为了阻止或防止胶凝溶液进入邻近的不需处理区域，宜使胶凝溶液在达到处理区域之前至少已部分胶凝。最终形成的凝胶是一种连续的单相凝胶，它使该处理域的渗透率显著降低。

经过胶凝处理后，可将流体注入到与井眼相流通的含烃地层中，也可由此产出流体。该凝胶基本上不会从此区域中流出，而且是耐久和抗就地降解的。

本方法同本领域已知的其它胶凝方法相比有明显的优点。使用本发明时为使凝胶适合于特定的地下应用的需要，要先确定所需处理的地下区域的处理要求。给出这些要求后，就能预先定出为满足这些要求所需的凝胶的胶凝速度、凝胶强度和稳定性，此后，按照指定的可控制胶凝参数与受其影响的凝胶性能的相互关系在地面上在控制的条件下生产出具有所需预定性能的凝胶。

本发明中用到的一些术语的定义如下：地层是由二个通常的区域组成，即“基岩”和“空隙”。“空隙”是指地层中相对于基岩具有常高渗透率的体积或空洞空间，它包括薄间层，裂缝，裂缝网，次生孔隙，溶洞，雨痕孔，冲蚀穴，空穴等等。“基岩”实质上指地层体积除空隙外的剩余部分，其特征是均质，连续，无空隙且常为坚密的油藏沉积质。

基岩是由在水平方向延伸的、具有连续地质性质的特别地下物质的水平“带”所组成的。“垂面波及系数”是指流体垂向流过地层时，用渗透率表示的地质均质性程度。“平面波及系数”是指流体水平流过地层时，用渗透率表示的地质均质性程度。“流动剖面”定性地描述了通过地层的流体的均匀性，而“扫油效率”与“流动剖面”相似，只不过是定量描述。“封堵”是指地层某一区域的渗透率的显著降低。

这里用到的术语“凝胶”是指具有极高分子量的连续的三维交联聚合网状物。凝胶可概括其在地面处于环境大气压下非封闭时在重力作用下的流动能力而定性地定义为“流动的”或“非流动的”。流动凝胶可在这些条件下流动，而非流动凝胶则不能。然而，这里把非流动凝胶和流动凝胶都定义为具有足以使它们在注入到所需处理的区域后无法从该区域扩展到渗透性较小的邻近区域的结构。