聚合物驅(qū)后油藏蒸汽驅(qū)技術(shù)可行性研究

沈德煌，馬德勝，聶凌云，李曉玲

(提高石油采收率國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083)

聚合物驅(qū)后油藏蒸汽驅(qū)技術(shù)可行性研究

沈德煌，馬德勝，聶凌云，李曉玲

(提高石油采收率國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083)

為進(jìn)一步提高大慶油田原油采收率，利用熱采物理模擬技術(shù)，開(kāi)展聚合物驅(qū)后油藏蒸汽驅(qū)提高采收率實(shí)驗(yàn)研究，探討聚合物驅(qū)后轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)的可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，油藏聚合物驅(qū)后轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)不僅能夠改善高、中滲層的驅(qū)油效率，且蒸汽的超覆作用能夠有效動(dòng)用油層上部剩余油，提高波及效率。聚合物驅(qū)后油藏轉(zhuǎn)熱采方式在技術(shù)上是可行的。該研究為大慶聚合物驅(qū)后油藏蒸汽驅(qū)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)提供了依據(jù)。

聚合物驅(qū);熱采物理模擬;蒸汽驅(qū);熱采方法;開(kāi)采機(jī)理

引 言

大慶油田目前已經(jīng)有14個(gè)聚合物驅(qū)區(qū)塊進(jìn)入聚合物驅(qū)后的水驅(qū)階段，采出程度約為50%，仍有近50%原始石油地質(zhì)儲(chǔ)量無(wú)法采出。聚合物驅(qū)油技術(shù)盡管能夠起到較好的增油降水效果，但仍然難以解決因油層非均質(zhì)性引起的層間矛盾及平面矛盾，需繼續(xù)探索下一步開(kāi)采技術(shù)［1－3］。

熱力開(kāi)采是一種行之有效的三次采油技術(shù)。將注蒸汽應(yīng)用于油藏水驅(qū)后的開(kāi)采技術(shù)目前已受到廣泛關(guān)注。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，國(guó)外許多油田開(kāi)展了注水開(kāi)發(fā)后期轉(zhuǎn)注蒸汽開(kāi)發(fā)的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究，獲得了相關(guān)重要研究數(shù)據(jù)［4－8］。同時(shí)該研究的礦場(chǎng)試驗(yàn)取得了良好效果［9－11］。

1 聚合物驅(qū)油藏蒸汽驅(qū)優(yōu)勢(shì)

(1)提高原油流動(dòng)能力，改善流度比。在向油層注入高溫蒸汽過(guò)程中，隨著油層溫度的升高，原油黏度可大幅度下降，改善水油流度比，提高原油滲流能力。

(2)降低殘余油飽和度，提高驅(qū)油效率。蒸汽蒸餾作用能夠降低油與水、油與巖石間的界面張力，從而剝蝕一些半封閉的油被，增加驅(qū)油機(jī)會(huì)。在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，蒸汽掃過(guò)的區(qū)域，殘余油飽和度一般只有6%～10%。

(3)蒸汽超覆作用提高縱向動(dòng)用程度。聚合物驅(qū)后油藏取心資料顯示，聚合物驅(qū)后有50%左右的上部油層仍未動(dòng)用，蒸汽驅(qū)過(guò)程中蒸汽可進(jìn)入上部油層，改善油藏縱向上的波及效率，實(shí)現(xiàn)上部未動(dòng)用油層的有效動(dòng)用。

(4)蒸汽作用使巖石的潤(rùn)濕程度改變。溫度升高，巖心表現(xiàn)得更加趨于水濕，束縛水飽和度增加，殘余油飽和度下降，增加了可動(dòng)油的份額。在相同的含油飽和度下，油相相對(duì)滲透率得到提高。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1 實(shí)驗(yàn)裝置

建立高溫高壓注蒸汽擬二維模型，主要包括4個(gè)部分:擬二維模型、注入系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)、樣品收集系統(tǒng)(圖1)。

2.2 巖心模型

為了模擬油層非均質(zhì)性，將處理過(guò)的油砂按不同粒徑分為3種級(jí)別，模擬3個(gè)不同滲透層。滲透率與孔隙度的組合分別為:0.221 μm2、28.6%;0.221 μm2、29.8%;1.144 μm2、31.5% 。模型滲透率變異系數(shù)為0.786。

圖1 高溫高壓蒸汽驅(qū)擬二維物理模擬實(shí)驗(yàn)流程

2.3 實(shí)驗(yàn)流體

實(shí)驗(yàn)用油為大慶某聚合物驅(qū)油藏原油，原油黏度為 154(45℃)、3.82 mPa·s(200℃)。蒸汽驅(qū)用水為去離子水。實(shí)驗(yàn)鹽水為大慶油田實(shí)際水驅(qū)用鹽水，1 000 g 鹽水中 Na2SO4、KCl、CaCl2、MgCl2·6H2O、NaHCO3含量分別為 50.3、38.2、36.0、50.2、743.5 mg。實(shí)驗(yàn)用聚合物為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工業(yè)化產(chǎn)品，聚合物溶液視黏度為40 mPa·s(25℃)，使用濃度為1 000 mg/L。

2.4 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果討論

實(shí)驗(yàn)巖心初始溫度為油藏溫度(45℃)。首先將巖心抽真空飽和鹽水，然后進(jìn)行油驅(qū)水，建立油藏含油飽和度。再進(jìn)行以下驅(qū)替實(shí)驗(yàn)。

根據(jù)油田實(shí)際開(kāi)采過(guò)程，先進(jìn)行水驅(qū)油驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，當(dāng)采出液綜合含水率達(dá)90.0%時(shí)，再轉(zhuǎn)注1.0 PV聚合物+水驅(qū)，至98.0%含水率，最后轉(zhuǎn)注200℃蒸汽(蒸汽干度為75%)，產(chǎn)出液含水達(dá)98.0%時(shí)結(jié)束實(shí)驗(yàn)。產(chǎn)油量、產(chǎn)水量采用溶劑抽提蒸餾法計(jì)算。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1、圖2。

表1 水驅(qū)轉(zhuǎn)聚合物驅(qū)后再轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

(1)該油藏水驅(qū)采收率較低，當(dāng)水驅(qū)含水率達(dá)90.0%時(shí)，水驅(qū)采收率僅為29.8%。主要由3個(gè)因素造成:一是該油藏在油層溫度下原油黏度高，油水黏度比達(dá)到119.2;二是地層滲透率變異系數(shù)達(dá)0.786，非均質(zhì)性較嚴(yán)重;三是該油藏巖石原始狀態(tài)下的潤(rùn)濕指數(shù)為－0.02，屬于中等潤(rùn)濕。當(dāng)產(chǎn)水率達(dá)到90.0%時(shí)，中滲層的驅(qū)油效率為20.2%，殘余油飽和度達(dá)59.3%;低滲層的驅(qū)油效率僅為7.7%，殘余油飽和度高達(dá)68.4%。

圖2 水驅(qū)后轉(zhuǎn)聚驅(qū)再轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)各層動(dòng)用程度變化

(2)水驅(qū)后轉(zhuǎn)聚合物驅(qū)(1.0 PV)+水驅(qū)時(shí)，其波及效率得到一定程度的改善，中、低滲透率層的驅(qū)油效率得到一定程度提高，采收率提高。同時(shí)，由于注入聚合物引起注入壓力增大，致使聚合物驅(qū)的驅(qū)油效率也得到一定程度改善。當(dāng)聚合物驅(qū)的產(chǎn)液含水率達(dá)到98.0%時(shí)，低滲透層的剩余油飽和度仍高達(dá)59.7%，平均剩余油飽和度也達(dá)40.1%。

(3)當(dāng)聚合物+后續(xù)水驅(qū)產(chǎn)液含水率達(dá)到98.0%時(shí)，油藏此時(shí)的總體采收率僅為46%，聚合物驅(qū)后仍有超過(guò)50%的儲(chǔ)量留在地下無(wú)法采出。聚合物驅(qū)后油層中上部的平均含油飽和度高達(dá)48.45%，尤其是上部1/3的油層含油飽和度在60%左右。

(4)聚合物驅(qū)后轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)階段采出程度達(dá)到32.2%。該油藏水驅(qū)+聚合物驅(qū)+蒸汽驅(qū)總采收率達(dá)到78.2%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，聚合物驅(qū)后油藏轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)提高采收率在技術(shù)上是可行的。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

聚合物驅(qū)后蒸汽驅(qū)開(kāi)發(fā)試驗(yàn)區(qū)位于薩北開(kāi)發(fā)區(qū)北二西東塊，試驗(yàn)區(qū)面積為0.186 km2，石油地質(zhì)儲(chǔ)量為36.8×104t，孔隙體積為64.398×104m3，平均單井鉆遇砂巖厚度為15.2 m，有效厚度為13.2 m。試驗(yàn)區(qū)包括13口油水井，B2－D4－P39為中心井，采用五點(diǎn)法面積井網(wǎng)，平均注采井距為150 m，注入井分別為B2－341－SP50井、B2－342－SP49井、B2－342－SP51井、B2－350－P50井。

試驗(yàn)注汽強(qiáng)度為210 t/m，井底蒸汽干度為0.4，采注比為1.3，間歇周期為3個(gè)月，1 a后轉(zhuǎn)連續(xù)驅(qū);間歇汽驅(qū)注汽速度為蒸汽驅(qū)注汽速度的1.5倍。截至目前，試驗(yàn)區(qū)累計(jì)注入蒸汽2 377 t，見(jiàn)效高峰期日增油191 t/d，綜合含水率下降80.8個(gè)百分點(diǎn)，累計(jì)產(chǎn)油3 161 t，累計(jì)增油3 085 t，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果顯著。

4 結(jié)論與建議

(1)蒸汽驅(qū)不僅可在聚合物驅(qū)的基礎(chǔ)上提高驅(qū)油效率，而且還能提高縱向上的波及體積，蒸汽驅(qū)使上部油層的殘余油飽和度從59.8%降至15.4%。

(2)聚合物驅(qū)后轉(zhuǎn)200℃蒸汽驅(qū)時(shí)，采收率在聚合物驅(qū)基礎(chǔ)上又提高32.2%，水驅(qū)+聚合物驅(qū)+蒸汽驅(qū)的采收率高達(dá)78.2%。

(3)聚合物驅(qū)后油藏轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，該技術(shù)是一項(xiàng)可行的提高聚合物驅(qū)后油藏采收率的技術(shù)。

［1］廖廣志，王啟民，王德民.化學(xué)復(fù)合驅(qū)原理及應(yīng)用［M］．北京:石油工業(yè)出版社，1999:109－112.

［2］沈平平.提高采收率技術(shù)進(jìn)展［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2006:5－8.

［3］張義堂，等.熱力采油提高采收率技術(shù)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2006:93－117.

［4］Sarathi P S，Roak D.Light oil steamflooding:a laboratory study［C］.SPE17447，1988:431 －441.

［5］Hong K C.Numerical simulation of light oil steamflooding in the Buena Vista Hills field，California［C］.SPE14104，1986:325－334.

［6］Chu C.A comprehensive simulation study of steamflooding light oil reservoirs after waterflood［C］.SPE16738，1985:425－436.

［7］沈德煌，于立君，等.注水后期油藏轉(zhuǎn)注蒸汽開(kāi)采可行性研究［J］. 石油勘探與開(kāi)發(fā)，1999，26(3):6.

［8］吳淑紅，關(guān)文龍，等.Utilizing steam injection to improve performance of mature waterflooding reservoir［C］．SPE116549，2008:185－190.

［9］關(guān)文龍，吳淑紅，等.高含水油藏轉(zhuǎn)注蒸汽三維物理模擬研究［J］.石油學(xué)報(bào)，2009，30(3):405－408.

［10］Gangle F J，Weyland G V.Light oil steamdrive pilot test Tar NPR －1，elk hills，California［C］.SPE20032，1990:177－185.

［11］谷武，董曉玲，等.扶余油田東區(qū)水驅(qū)轉(zhuǎn)注蒸汽開(kāi)發(fā)可行性研究及礦場(chǎng)實(shí)踐［J］.特種油氣藏，2010，17(1):88－93.

Technical feasibility of steam flooding after polymer flooding

SHEN De－h(huán)uang，MA De－sheng，NIE Ling－yun，LI Xiao－ling
(State Key Laboratory of EOR，Research Institute of Petroleum Exploration＆Development，PetroChina，Beijing100083，China)

In order to further enhance oil recovery in Daqing Oilfield，the technical feasibility of steam flooding after polymer flooding has been studied through physical simulation．The experimental results indicate that steam flooding after polymer flooding can improve oil displacement efficiency in high and medium permeability zones，meanwhile steam overlap effect can effectively drive remaining oil in the upper part of the oil reservoir and improve sweep efficiency．Thermal recovery after polymer flooding has been proved technically feasible．This paper provides basis for field test of steam flooding after polymer flooding in Daqing Oilfield．

polymer flooding;physical simulation of thermal recovery;steam flooding;thermal recovery method;recovery mechanism

TE357.4

A

1006－6535(2011)04－0108－03

20110215;改回日期20110301

中油“十一五”科技項(xiàng)目“水驅(qū)油藏轉(zhuǎn)注蒸汽開(kāi)發(fā)技術(shù)研究與試驗(yàn)”部分研究?jī)?nèi)容(2008B－1006－06)

沈德煌(1965－)，男，高級(jí)工程師，1989年畢業(yè)于西南石油學(xué)院采油工程專(zhuān)業(yè)，2005年畢業(yè)于中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院研究生部并獲博士學(xué)位，現(xiàn)從事熱力采油技術(shù)研究工作。

編輯 周丹妮