聚合物驅(qū)組合段塞分注實驗研究

李宜強,林麗華,梁雙慶

(大慶石油學院提高油氣采收率教育部重點實驗室,黑龍江大慶 163318）

聚合物驅(qū)組合段塞分注實驗研究

李宜強,林麗華,梁雙慶

(大慶石油學院提高油氣采收率教育部重點實驗室,黑龍江大慶 163318）

薩爾圖油田南二區(qū)東部140號斷層以東地區(qū)葡 I1-4油層,以多段多韻律和正韻律沉積為主,平均孔隙度30.0%,平均空氣滲透率1 980×10-3μm2。水驅(qū)結(jié)束時該油層平均含水92%,采出程度39.5%。計劃對該區(qū)塊實施聚合物驅(qū)開采。以往經(jīng)驗認為,組合段塞調(diào)整注聚技術(shù)能夠有效改善流度控制作用。然而對組合注入情況下如何進一步提高驅(qū)油效果、注入井分注時機、層段注入強度對開發(fā)效果有何影響卻很少探討。通過室內(nèi)驅(qū)油實驗,在聚驅(qū)的組合段塞注入不同時機(水驅(qū)空白階段、含水下降階段、含水穩(wěn)定階段、含水回升階段）下調(diào)整注入強度實施分注以及在含水回升分注基礎(chǔ)上進一步調(diào)整注入強度,同時對比不分注實驗,評價各方案驅(qū)油效果。實驗表明:不實施分注時聚驅(qū)采收率在水驅(qū)基礎(chǔ)上提高了19.07個百分點,而組合段塞注入時實施分注均能夠在不分注基礎(chǔ)上進一步提高驅(qū)油效果;空白水驅(qū)時實施分注采收率提高幅度最大,為26.55個百分點;隨著分注時機的滯后采收率提高幅度增加值依次遞減,分注時機越早越好。

聚合物驅(qū);分層注入;分注時機;三管并聯(lián);分流率

聚合物驅(qū)油的主要機理是增加注入水的黏度,降低水相滲透率,從而改善油層內(nèi)驅(qū)替液與被驅(qū)替液的流度比,有效地擴大水淹波及效率[1-2]。因此,聚合物驅(qū)油的流度設(shè)計和控制是聚合物驅(qū)工藝技術(shù)的核心問題,通常聚合物驅(qū)流度設(shè)計和控制是通過不同組合的聚合物段塞來實現(xiàn)的[3-6]。理論研究和礦場試驗已表明,油層非均質(zhì)性和油層內(nèi)流體的流度比是影響聚合物驅(qū)油效果的最主要因素。本文針對薩爾圖油田南二區(qū)東部140號斷層以東地區(qū)葡I1-4油層實際開發(fā)情況,通過一維均質(zhì)驅(qū)油模型的并聯(lián)物理模擬實驗,在組合段塞調(diào)整注聚技術(shù)基礎(chǔ)上,更進一步探討不同階段實施分注對驅(qū)油效果的影響,為現(xiàn)場開展聚合物驅(qū)提供依據(jù)。

1 實驗

1.1 材料

實驗用油為透平油與煤油按一定比例配制而成的模擬油,45℃條件下黏度為9.8 mPa·s。聚合物為中國石油大慶煉化公司生產(chǎn)的部分水解聚丙烯酰胺,相對分子質(zhì)量為2 500×104,聚丙烯酰胺有效物含量為90%。實驗用水為人工配制模擬水。離子組成見表1。

表1 水質(zhì)分析Tab.1 Water quality analysis

1.2 儀器設(shè)備

(1）SG83-1雙聯(lián)自控恒溫箱,控制精度為±1℃;(2）平流泵:型號LB-1,北京衛(wèi)星制造廠生產(chǎn),流速范圍為 0.1～600 mL/h,控制精度為0.01 mL/h;(3）真空泵:Welch Duo-Seal Vacuum Pump 1401型一臺,用于巖心抽空飽和;高速旋片式真空泵一臺,2XZ-4型;(4）WCJ-801型控溫磁力攪拌器;(5）壓力傳感器:低量程DP130-26型,量程為3.5 KPa;中量程DT15-TL型,量程為35.0 KPa;高量程DT15-TL型,量程為140 KPa,美國 Validyne Engineering Co.制造 ;(6）黏度計:用于測定聚合物黏度;(7）電子天平:精度為0.001 g;(8）氣瓶、容器等。

實驗溫度為45℃。

2 實驗方法與結(jié)果分析

2.1 實驗方案

實驗為三管并聯(lián)驅(qū)替實驗。實驗用模型為均質(zhì)模型,尺寸均為4.5 cm×4.5 cm×30 cm;滲透率分別為 450×10-3μm2、900×10-3μm2和2 300×10-3μm2。

水驅(qū)至含水92%。注入聚合物組合段塞(0.1PV 2 000 mg/L+0.2PV 1 500 mg/L+0.2PV 1 200 mg/L）,在不同時機下實施分注,分注時機為水驅(qū)空白階段、含水下降階段、含水穩(wěn)定階段、含水回升階段和全過程不分注;同時在含水回升分注基礎(chǔ)上,調(diào)整注入強度:高滲透層注入強度下降20%,低滲透層注入強度提高20%,中滲透層注入強度不變;高滲透層注入強度下降40%,低滲透層注入強度提高40%,中滲透層注入強度不變。后續(xù)水驅(qū)至含水98%。實施分注時,各滲透層的注入強度以不分注實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),適當降低高滲透層注入強度,提高中、低滲透層注入強度。

2.2 采收率變化規(guī)律及分析

三階梯聚合物段塞三管并聯(lián)分注實驗方案及實驗結(jié)果見表2。從表2可見,分注實驗采收率提高幅度均大于不分注情況,隨著分注時機的提前,采收率提高幅度也逐漸增大;空白水驅(qū)階段分注最終采收率最高,全過程不分注情況下最終采收率最低;“方案3”、“方案4”和“方案7”最終采收率雖然較“方案1”有所提高,但提高幅度較小。空白水驅(qū)分注和含水下降階段分注與其他方案相比最終采收率較高,而其他方案最終采收率相差不大。

表2 各實驗方案及實驗結(jié)果Tab.2 Experiment scheme and results

2.3 不同滲透層采出程度變化規(guī)律

由圖1可見,各方案高滲透層在驅(qū)替過程中的不同階段采出程度基本相同,說明在本實驗注入強度下,實施分注實驗以及不同的分注時機對高滲透層影響不大。同時在含水回升階段降低高滲透層注入強度對提高最終采收率貢獻影響較小。

圖1 高滲透層采出程度變化Fig.1 Changing of recovery percent of reserves of high permeability layer

從改善流度比的角度出發(fā),某一區(qū)塊從注聚合物開始到結(jié)束,都應(yīng)該注入聚合物溶液。但考慮到成本投入問題,宜采用聚合物溶液段塞的注入方式,這就引出了聚合物用量的問題。聚合物用量是決定聚合物驅(qū)提高采收率幅度和經(jīng)濟效益好壞的一個重要參數(shù),該參數(shù)設(shè)計的是否合理將直接影響到聚合物驅(qū)的總體效果[7-9]。雖然各方案高滲透層采出情況基本相同,但不同方案高滲透層聚合物的注入PV數(shù)不同。由圖2和表3可見,當高滲透層注入0.73 PV聚合物后,后續(xù)注入量對最終采收率影響較小。

圖2 高滲透層采出程度隨注入PV數(shù)變化曲線Fig.2 Relation curves of recovery percent of reserves and PV in high permeability layer

表3 各方案高滲透層聚合物注入PV數(shù)Tab.3 Polymer injection PV of high permeability layer of each scheme

由圖3可見,只有空白水驅(qū)分注和含水下降階段分注時,中滲透層注聚段塞提高幅度明顯高于不分注的情況;其他幾個方案之間變化不明顯。

圖3 中滲透層采出程度變化Fig.3 Changing of recovery percent of reserves of medium permeability layer

從圖4可見,各分注方案低滲透層注聚段塞提高幅度明顯高于不分注的情況,說明在實施分層注入方案時低滲透層得到了較好動用,這是實施分層注入較不分注實驗驅(qū)替效果好的主要原因。隨著分注時機的提前,低滲透層采收率提高幅度也明顯增加,這是分注時機越早,采出情況越好的主要原因。同時在含水回升階段提高低滲透層注入強度對提高最終采收率貢獻影響較小。建議將低滲透層提高注入強度的時機提前,同時在保證高滲透層有效注入量的情況下可以適當降低高滲透層注入強度。

由此可見,各分注方案不同滲透層采出情況均好于全過程不分注,主要是由于分注方案下中、低滲透層儲量動用情況較好,尤其是空白水驅(qū)階段分注和含水下降階段分注,中、低滲透層采收率提高值較大。分注時機越早,對低滲透層的動用情況越好,最終采收率也越高。

圖4 低滲透層采出程度變化Fig.4 Relation of recovery percent of reserves of low permeability layer

2.4 不同滲透層含油飽和度變化規(guī)律

由表4可以看出,水驅(qū)時水線主要沿著高滲透層流動,波及效果比較好,殘余油比較少。中、低滲透層水驅(qū)后仍有大量的剩余油。

進行聚驅(qū)后各滲透層殘余油飽和度都有不同程度的降低。各方案隨著高滲透層注入聚合物PV數(shù)的增加,并沒有呈現(xiàn)出明顯的變化趨勢,采出程度相當。分注方案中、低滲透層含油飽和度均低于不分注情況;分注時機越早含油飽和度越低;含水回升階段調(diào)整注入強度后低滲透層含油飽和度均要低于未調(diào)整情況。說明隨著聚合物的注入,調(diào)整了吸液剖面,使得聚合物大量進入中、低滲透層。同時由于分注時機的提前,中、低滲透層聚合物的注入量也不斷增加。因此對中、低滲透層的動用效果更好,含油飽和度較低。

表4 各方案各滲透層含油飽和度變化Tab.4 Oil saturation change in each permeability layer of each scheme

2.5 含水率變化規(guī)律及分析

由圖5可以看出,隨著聚合物的注入含水率逐漸下降,含水最低點出現(xiàn)在空白水驅(qū)分注階段和含水下降分注階段,說明這兩種方案對中、低滲透層動用較好。

圖5 聚合物驅(qū)階段含水率變化曲線Fig.5 Relation curves of water cut in polymer flooding stage

2.6 分流率變化規(guī)律

層間非均質(zhì)對油田開發(fā)效果的影響集中起來表現(xiàn)為降低油井的生產(chǎn)能力,降低油田開發(fā)經(jīng)濟效果。在多層合注合采的條件下,水淹狀況隨韻律性的不同而不同,由這種韻律性所造成的層內(nèi)滲透率的非均質(zhì)分布加劇了水淹狀況的差異。由圖6可以看出,初期分流情況與滲透率級差相對應(yīng),但注入水還是主要沿高滲透層突進,當高滲透層突破后,高、低滲透層的分流比急劇擴大,隨注水開發(fā)的不斷進行,高、低滲透層剖面上水洗程度的矛盾不斷擴大。當注入聚合物后,由于高濃度聚合物具有調(diào)剖、封堵作用可以改善吸水剖面,增大中低滲透層波及體積。圖7是調(diào)整注入強度后空白水驅(qū)分注時分流率變化曲線,結(jié)合采收率變化可見:經(jīng)過人為改善各滲透層吸水剖面可以有效地提高采收程度。

圖6 不分注實驗分流率隨注入PV數(shù)曲線Fig.6 Relation curves of split-flow ratio and PV of no-separate injection experiment

圖7 分流率隨注入PV數(shù)變化曲線Fig.7 Relation curves of split-flow ratio and PV

3 結(jié)論

(1）在聚驅(qū)前、注聚初期、注聚中期不同階段分層注入采收率提高幅度均大于不分注。

(2）分注時機越早越好;較早分注,對低滲透層的動用效果就越好,最終采收率也越高。

(3）在注聚后期提高低滲透層注入強度,降低高滲透層注入強度對最終采收率影響不大。建議將低滲透層提高注入強度的時機提前,同時在保證高滲透層有效注入量的情況下可以適當降低高滲透層注入強度。

[1]岳湘安.提高石油采收率基礎(chǔ)[M].石油工業(yè)出版社,2007.

[2]岳湘安.聚合物驅(qū)油技術(shù)[M].石油大學出版社,2002.

[3]吳文祥,侯吉瑞,夏慧芬,等.不同分子量聚合物及其段塞組合對驅(qū)油效果的影響[J].油氣采收率技術(shù),1996,3(4）:1-6.

[4]楚紅霞,劉文梅,秦濤,等.調(diào)驅(qū)段塞組合方式的數(shù)值模擬研究[J].斷塊油氣田,2005,12(6）:56-58.

[5]吳文祥,張濤,胡錦強.高濃度聚合物注入時機及段塞組合對驅(qū)油效果的影響[J].油田化學,2005,22(4）:332-335.

[6]鄧慶軍,趙曉京,胡勇,等.聚合物段塞組合及其對驅(qū)油效果影響實驗研究[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2005,24(2）:78-79.

[7]邵振波,付天郁,王冬梅.合理聚合物用量的確定方法[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2001,20(2）:60-62.

[8]韓培慧,董志林,張慶茹.聚合物驅(qū)油合理用量的選擇[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),1999,18(1）:40-41.

[9]姜言里,韓培慧,孫秀芝.聚合物驅(qū)油經(jīng)濟最佳用量的優(yōu)選[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),1995,14(3）:47-51.

Experimental study on separate injection of combinational polymer slug

Li Yiqiang,Lin Lihua,Liang Shuangqing
(Key Laboratory of Enhanced Oil Recovery of Ministry of Education,Daqing Petroleum Institute,Daqing163318）

Pu I1-4 oil layer in the eastern part of Fault 140 in Naner area of Saertu Oilfield is mainly multisegment,multi-rhythm and positive rhythm.The average porosity of Pu I1-4 oil layer is 30.0%,the average air permeability is 1 980×10-3μm2.At the end of water flooding,the average water cut is 92%,and its recovery factor is 39.5%.It is planned that polymer flooding will be carried out in this block.According to experiences it is believed that modified injecting polymer technology of combinational slug can improve the controlling action of fluidity.However,the research is little on how to improve polymer flooding effect and the influence of separate injection time in injection well and injection intensity on development effect.Experimental combination polymer flooding has been carried out through separate injection by modifying injection intensity under different injection time(water flooding stage,water cut decline stage,water cut steady stage and water cut recovery stage）polymer,and modified injection intensity further when the water cut recovery is rise again.Evaluation has been conducted on different flooding scenario by comparing the effect of each flooding scheme.The results show that polymer flooding recovery increases by 19.07%comparing with water flooding when not carrying out separate injection.In addition,separate combinational injection can enhance flooding effect on the basis of not separate injection.Recovery increasing degree by carrying out separate injection in water flooding is the highest,being 26.55%.Recovery increasing degree decrease when the injection time was later.Therefore,the earlier of the separate injection time,the better ofthe flooding effect.

Polymer flooding;separate zone water injection;separate injection time;three-tube parallel connection;split-flow ratio

TE357.46

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.01.085

1008-2336(2010）01-0085-05

2009-11-26;改回日期:2009-12-16

李宜強(1972—）,男,教授,1993年畢業(yè)于大慶石油學院,現(xiàn)從事三次采油技術(shù)研究與現(xiàn)場應(yīng)用工作。E-mail:lyq6504067@163.com。