張世東

(中國石油大慶油田有限責任公司采油工程研究院,黑龍江大慶163453)

喇嘛甸油田二類油層污水注聚試驗研究

張世東

(中國石油大慶油田有限責任公司采油工程研究院,黑龍江大慶163453)

喇嘛甸油田北北塊的二類油層將成為接替主力油層的挖潛對象。針對清水緊張,污水相對過剩的問題,開展了采用污水稀釋高分子量聚合物注入二類油層的可行性研究,通過對清水稀釋的1200萬中分子聚合物與污水稀釋的2500萬高分子聚合物綜合比較認為:污水稀釋的2500萬分子量的聚合物能夠注入滲透率為100×10-3μm2以上的油層;采用污水稀釋的2500萬分子量聚合物的驅(qū)油效果不低于清水中分子量的聚合物,并且段塞交替注入方式的驅(qū)油效果略好于單一段塞的注入方式。

喇嘛甸油田;二類油層;污水注聚;試驗

喇嘛甸油田自聚驅(qū)工業(yè)化推廣以來,一類油層的聚驅(qū)累計采收率已達到10%以上,二類油層將成為主力油層后接替的挖潛對象。為了增油降水,有效開發(fā)油田的剩余儲量,喇嘛甸油田北北塊的二類油層也將進行聚驅(qū)礦場試驗。隨著油田開發(fā)的不斷深入,注聚規(guī)模的不斷擴大,油田消耗的水量逐漸增加,由于清水成本高,同時油田又存在著大量剩余污水,2001年北西塊的污水稀釋超高分子量的聚驅(qū)礦場試驗成功地解決了污水相對過剩的問題[1],因此針對北北塊上返,我們進行了污水稀釋2500萬分子量聚合物注聚試驗的室內(nèi)研究工作。

1 試驗區(qū)概況

北北塊一區(qū)薩Ⅲ4-10油層含油面積8.46 km2,平均有效厚度9.8m,地質(zhì)儲量1 295×104t,孔隙體積2 637×104m3,平均有效滲透率0.582 μm2。其中,薩Ⅲ4-7油層為大面積分布的中、低滲透層,平均發(fā)育有效厚度6.2m,平均有效滲透率為0.626μm2,巖石顆粒較細,巖石孔隙中值 0.06 mm,油層孔隙度26.4%,原始含油飽和度74.0%。薩Ⅲ8-10油層為窄長條狀零星分布的低滲透油層,平均發(fā)育有效厚度3.6m,平均有效滲透率0.500μm2;巖石顆粒更細,巖石孔隙中值0.06mm,油層孔隙度24.9%。薩Ⅲ4-10油層縱向上非均質(zhì)比較嚴重,滲透率級差為2.45。

2 不同分子量聚合物注入能力研究

2.1 聚合物的選擇

聚合物在通過多孔介質(zhì)時將受到孔隙結(jié)構(gòu)和幾何尺寸大小的影響,一定分子量的聚合物只能通過與之相適應(yīng)的多孔介質(zhì)。所以,選擇聚合物分子量時必須考慮聚合物分子可進入的油層滲透率值。根據(jù)室內(nèi)研究結(jié)果,當聚合物分子回旋半徑的5倍小于油層孔隙半徑中值時,油層就不會發(fā)生堵塞現(xiàn)象,原則上應(yīng)選擇分子量為1600萬的聚合物。但分子量的高低在一定程度上決定了經(jīng)濟成本和驅(qū)油效果,所以在不堵塞油層的前提下應(yīng)盡可能的提高聚合物的分子量。

通過類比法,選擇了與北北塊地質(zhì)條件相近的已上返的喇南試驗區(qū)區(qū)塊進行借鑒:喇南試驗區(qū)區(qū)塊以低彎曲分流河道沉積為主,空氣滲透率(500～900)×10-3μm2,有效滲透率(200～300)×10-3μm2。有效滲透率大于400×10-3μm2層的有效厚度占總有效厚度的78.7%,聚驅(qū)采用清水中分子聚合物。

由于北北塊的平均有效滲透率高于喇南區(qū)塊,油層發(fā)育狀況與喇南區(qū)塊的發(fā)育狀況接近,另外聚合物分子的回旋半尺寸徑受水質(zhì)和地層剪切作用影響較大。因此,結(jié)合喇南二類油層聚驅(qū)經(jīng)驗,北北塊可嘗試采用污水稀釋高分子量聚合物試驗。

為了能較好地控制聚合物溶液的流度,提高驅(qū)油效果,應(yīng)提高聚合物溶液的注入粘度[3]。借鑒喇南區(qū)塊二類油層聚驅(qū)方案的設(shè)計:濃度為(800～1 200)mg/L的清水1200萬分子量聚合物注入。清水1200萬聚合物800～1 200mg/L的粘度大約在50mPa·s左右。為了保證聚合物的注入粘度,應(yīng)確定污水稀釋聚合物的注入濃度。利用污水分別對1200萬分子量、1900萬分子量和2500萬分子量聚合物進行稀釋,根據(jù)濃粘曲線得出粘度為50mPa·s的1200萬、1900萬和2500萬的三種污水溶液的濃度分別是:1 600mg/L、1 450mg/L和1 200mg/L。污水2 500萬聚合物溶液比污水1 200萬污水聚合物用量節(jié)約干粉用量25%,污水利用量多4.7%。

2.2 注入能力實驗研究

北北區(qū)塊地層的平均滲透率為 582×10-3μm2,由于其非均質(zhì)性嚴重,油層滲透率跨度很大,滲透率低于200×10-3μm2,占總厚的19%。因此實驗中我們選用水測滲透率均低于200×10-3μm2的小巖心,來進行污水2500萬室內(nèi)注入能力實驗。

分別選用水測滲透率在80×10-3、100×10-3和150×10-3μm2左右的小巖心柱,注入聚合物溶液,觀察注入壓力,計算其阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)。

通過對返排井取樣研究,認為聚合物的地下工作粘度大約在20mPa·s左右,降解率大約40%～60%。因此為了滿足實驗條件,我們將2500萬污水聚合物剪切至粘度為30mPa·s,進行注入實驗。

表1 聚合物阻力系數(shù)與殘余阻力系數(shù)數(shù)據(jù)表

從表1中我們可以看出:剪切率40%、粘度為30mPa·s的污水2500萬聚合物和清水中分子聚合物都能注入滲透率為80×10-3μm2以上的巖心。污水2500萬分子量聚合物經(jīng)過生物和機械降解至粘度為30mPa·s后,分子鏈分布更均勻,注入能力接近清水1200萬分子量聚合物。

喇南區(qū)塊的二類油層現(xiàn)場注聚試驗證明:清水1200萬分子量的聚合物能夠順利注入二類油層,而北北塊的平均滲透率高于喇南區(qū)塊,因此污水2500萬分子量的聚合物也應(yīng)能夠注入二類油層。

3 室內(nèi)巖心驅(qū)油實驗

為了評價2500萬分子量污水聚合物的驅(qū)油效果,我們進行了室內(nèi)巖心對比試驗(表2)。方案設(shè)計如下:水驅(qū)后采用聚驅(qū)0.64PV對比清、污水聚驅(qū)效果;采用污水2500萬分子量的聚合物作為前置段塞,后續(xù)采用中分子聚合物對比清污水驅(qū)油效果。得出以下結(jié)論:

(1)污水2500萬聚合物和清水1200萬中分子聚合物提高采收率幅度相當。

(2)用交替段塞注入方式好于單一段塞注入方式。

表2 巖心驅(qū)油實驗數(shù)據(jù)

4 現(xiàn)場試驗

喇嘛甸油田北北塊的二類油層于2007年10月開始二類油層注聚上返,全區(qū)開井207口,全部注入濃度為1 200～1 500mg/L的2500萬聚合物分子量,截至2009年8月累計注入干粉約5 200t,注聚壓力逐步上升,全區(qū)平均壓力由注聚前的6.3MPa上升至目前的9.3MPa,沒有堵塞現(xiàn)象,每年能解決200多萬立方米的污水外排問題。

5 幾點認識

(1)針對喇嘛油田北北塊的特點,2500萬聚合物能夠注入二類油層。

(2)污水2500萬聚合物的驅(qū)油效果跟清水1200萬聚合物驅(qū)油效果相當,采用交替段塞注入方式好于單一段塞注入方式。

(3)利用污水稀釋高分子聚合物解決污水外排問題,可以獲得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1]蘇延昌,劉德寬,高峰,等.喇嘛甸油田污水配制高分子高濃度聚合物驅(qū)油試驗研究[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2006,25(3):82-84

[2]蘇延昌,高峰,舒方春,等.污水配制聚合物研究[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2003,22(6):44-47

[3]廖廣志,王克亮,閆文華.流度比對化學驅(qū)驅(qū)油效果影響實驗研究[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2001,21(2):48-51

編輯:李金華

TE357

A

1673-8217(2010)03-0130-02

2009-10-26

張世東,工程師,1977年生,2000年畢業(yè)于齊齊哈爾大學化學工程專業(yè),現(xiàn)從事油田化學室堵水項目研究。