海上油田聚合物驅(qū)注入方式室內(nèi)對比評價(jià)研究

何春百，馮國智，康曉東，梁 丹，李宜強(qiáng)

（1．海洋石油高效開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100027；2．中海油研究總院；3．中國石油大學(xué)（北京））

海上油田聚合物驅(qū)礦場實(shí)踐當(dāng)中，常采取恒速注入與恒壓注入相結(jié)合的方式，即首先以油田開發(fā)方案中設(shè)計(jì)的注入量為目標(biāo)，采取恒速注入的方式；當(dāng)注聚過程中注入壓力接近注入流程的限制壓力時(shí)，會(huì)轉(zhuǎn)為恒壓注入，在保證安全的前提下最大限度地實(shí)現(xiàn)實(shí)際注入量接近方案設(shè)計(jì)注入量［1］。目前已有文獻(xiàn)［2－4］皆是在恒速注入條件下探討高分子聚合物的驅(qū)油特征，對于恒壓注入方式及與恒速注入方式的對比研究卻罕有報(bào)道。筆者通過系統(tǒng)的多層非均質(zhì)巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，在不同含水率時(shí)機(jī)條件下，研究并分析了恒速及恒壓驅(qū)替方式下聚合物的驅(qū)替特征及規(guī)律，以期對海上油田聚合物驅(qū)現(xiàn)場應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 實(shí)驗(yàn)條件

（1）巖心情況：結(jié)合海上某油田油層物性參數(shù)及韻律特征，制作人造非均質(zhì)長方巖心（30 cm×4．5 cm×4．5 cm），各層滲透率分別為：300×10－3μm2，900×10－3μm2，3000×10－3μm2詳見表1；模型距入口處1／3、2／3處布置測壓點(diǎn)。

表1 非均質(zhì)巖心物性參數(shù)

（2）聚合物：類型：AP－P4聚合物；分子量：1250萬左右；段塞尺寸：0．3PV；聚合物濃度：1 750 mg／L；聚合物粘度：剪切前粘度350 mPa·s，剪切10 s后粘度30．5 mPa·s。

（3）實(shí)驗(yàn)用水：地層水和驅(qū)替用水。

（4）實(shí)驗(yàn)用油：原油和航空煤油按一定比例配成模擬油，在65℃下粘度為70．37 mPa·s。

（5）實(shí)驗(yàn)溫度：實(shí)際油藏溫度65．0℃。

1．2 實(shí)驗(yàn)方案

（1）聚合物恒速驅(qū)替方案（方案1至3）：以0．3 mL／min的注入速度分別水驅(qū)至含水率20%、60%、95%時(shí)轉(zhuǎn)聚合物驅(qū)，聚合物驅(qū)階段采取恒速注入方式（注入速度0．3 mL／min），注入0．3PV聚合物后轉(zhuǎn)為注入速度0．3 mL／min的恒速后續(xù)水驅(qū)方式至含水98%結(jié)束；

（2）聚合物恒壓驅(qū)替壓力（方案4至6）：以0．3 mL／min的注入速度分別水驅(qū)至含水率20%、60%、95%時(shí)轉(zhuǎn)聚合物驅(qū)，聚合物驅(qū)階段采取恒壓注入方式（注入壓力0．3 MPa），注入0．3PV聚合物后轉(zhuǎn)為注入速度0．3 mL／min的恒速后續(xù)水驅(qū)方式至含水98%結(jié)束。具體實(shí)驗(yàn)方案如表2所示。

1．3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表3所示。

表2 實(shí)驗(yàn)方案列表

表3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比及分析

2．1 采出程度對比與分析

對比兩種注聚方式（圖1），可以看出，恒壓驅(qū)替方式比恒速驅(qū)替方式能大幅的提高采出程度。以含水95%為例，恒壓驅(qū)替較恒速驅(qū)替提高了12．41個(gè)百分點(diǎn)，說明恒壓驅(qū)替對采出程度的影響更大，提高采出程度明顯，主要原因是恒壓驅(qū)替時(shí)的驅(qū)動(dòng)力比較穩(wěn)定，能夠使得驅(qū)替劑平穩(wěn)向前驅(qū)替，能夠形成穩(wěn)定的油墻，增油降水效果好；而恒速驅(qū)替過程中的驅(qū)動(dòng)力是緩慢增加的，導(dǎo)致驅(qū)替劑在孔道內(nèi)的流速不一致，易發(fā)生水竄現(xiàn)象，因此恒速驅(qū)替效果差。從注入PV數(shù)來看，變化趨勢很相近，隨著注聚時(shí)機(jī)的提前注入PV數(shù)降低。通過驅(qū)替時(shí)間對比可以看出（圖2），恒壓驅(qū)替時(shí)間普遍比恒速驅(qū)替時(shí)間長，有利于聚合物緩慢推進(jìn)，形成穩(wěn)定的油墻。

圖1 采出程度對比曲線

由圖2可以看出，在達(dá)到相同采出程度條件下，恒壓驅(qū)替所用時(shí)間均小于恒速驅(qū)替，含水率20%注聚時(shí)縮短213 min，含水率60%注聚時(shí)縮短298 min，含水率95%注聚時(shí)縮短279 min，說明達(dá)到相同開發(fā)程度情況下，恒壓驅(qū)替可以有效的縮短開發(fā)年限，在平臺(tái)壽命期間開采出更多的原油，提高海上平臺(tái)的使用效率，達(dá)到海上油田高速高效開發(fā)的目的［1］。

圖2 驅(qū)替時(shí)間與采出程度關(guān)系曲線

2．2 含水率對比與分析

從圖3含水率對比曲線中可以看出，相同注聚時(shí)機(jī)條件下，恒壓驅(qū)替各方案的降水效果均好于恒速驅(qū)替。恒壓驅(qū)替階段，由于聚合物驅(qū)動(dòng)力恒定，聚合物段塞均勻向前推進(jìn)，進(jìn)入了更次一級的孔道，擴(kuò)大波及體積能力強(qiáng)，驅(qū)油效果顯著。

圖3 含水率對比曲線

2．3 注入速度對比與分析

對于恒壓注入方式，由聚驅(qū)階段的注入速度與注入PV數(shù)關(guān)系曲線（圖4）可以看出，注聚階段初期驅(qū)替速度迅速上升，達(dá)到最高點(diǎn)后迅速下降，之后平均注入速度低于0．3 mL／min。注聚初期，驅(qū)替速度高有利于聚合物迅速占據(jù)高含水區(qū)主流孔道，促使后續(xù)聚合物進(jìn)入次一級孔道及中低滲層。聚合物與油墻相遇后，注聚速度開始下降，這樣有利于聚合物均勻推進(jìn)，形成穩(wěn)定的油墻。在聚驅(qū)階段中后期，由于相對驅(qū)替速度低，聚合物滯留量相對較大，并且剪切作用較小，聚合物有效粘度大，能夠更好地發(fā)揮聚合物驅(qū)降水增油的效果［5］。

圖4 恒壓注入方式注入速度與注入PV數(shù)關(guān)系

2．4 注入壓力對比與分析

由注入壓力對比曲線（圖5）可見，恒壓驅(qū)替的壓力可以保持在較低水平，而恒速則不然。恒速驅(qū)替方式中，含水率20%及60%注聚時(shí)，最高注入壓力均高于恒壓驅(qū)替，說明中低含水期，恒壓注入有利于聚合物均勻推進(jìn)，有利于形成穩(wěn)定的油墻，致使最終采出程度較高。而含水95%注聚時(shí)，恒壓驅(qū)替方式的壓力高于恒速驅(qū)替方式，且其采出程度高于恒速方式。這說明高含水期，較高的注入壓力有利于注入劑以更快的速度在巖心中驅(qū)替前移，驅(qū)替速度高有利于擴(kuò)大波及體積，能夠更好的發(fā)揮聚合物驅(qū)的粘彈效應(yīng)［6－7］，將更多的殘余油驅(qū)替出來。

圖5 注入壓力對比曲線

3 結(jié)論

從兩種驅(qū)替方式的實(shí)驗(yàn)對比分析結(jié)果可以得出如下結(jié)論：

（1）對比兩種聚合物注入方式，恒壓注入方式比恒速注入方式的提高采收率幅度大；

（2）中低含水期注聚，適當(dāng)采取低驅(qū)替流速恒壓驅(qū)替，有利于形成穩(wěn)定的油墻，含水率降低幅度大；

（3）高含水期注聚，適當(dāng)采取高驅(qū)替流速恒壓驅(qū)替，有利于聚合物迅速占據(jù)高含水優(yōu)勢孔道，均勻推進(jìn)油墻，提高采收率幅度高；

（4）在海上油田根據(jù)不同注聚時(shí)期選擇適當(dāng)?shù)暮銐鹤⑷敕绞?，有利于提高采出程度和采油速度?/p>

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