羊三木油田堿/聚二元復(fù)合驅(qū)先導(dǎo)性礦場試驗研究

楊德華

（大港油田采油工藝研究院，天津 300280）

堿/聚合物復(fù)合驅(qū)技術(shù)是油田提高采收率的有效手段之一[1]。針對羊三木油田油藏特點，20 世紀80 年代開始堿/聚合物驅(qū)可行性研究，但在礦場試驗過程中遇到諸多問題，同時為提高先導(dǎo)試驗效果，在礦場做了大量的調(diào)整工作，見到了效果，同時取得了認識，為今后開展技術(shù)推廣奠定了基礎(chǔ)[2]。

1 實驗條件

羊三木油田屬于稠油砂巖油藏，埋藏深度13 616.8 m～1 396 m，油層連通性好，油藏物性參數(shù)及原油性質(zhì)，在62 ℃油藏溫度條件，原油黏度為120 mPa·s，水的黏度僅為0.5 mPa·s（見表1）。

表1

表2 不同聚合物一般性能檢測結(jié)果

1.1 聚合物一般性質(zhì)評價

1.1.1 聚合物對剪切的影響 隨著注入速度的增加，剪切應(yīng)力增大，聚合物分子鏈斷裂，黏度下降。用羊三木注入水配制1 000 mg/L 的聚合物溶液以不同速度，通過滲透率0.985 μm2的天然巖心測定剪切性能，表明隨注入速度增加，黏度保留率下降（見表2）。

1.1.2 巖心滲透率對剪切影響 羊三木注入水配制1 000 mg/L 的聚合物溶液，以不同速度通過巖心，隨巖心滲透率增大，黏度保留率增大，當(dāng)巖心氣相滲透率大于1 μm2時，即使在400 m/d 速度下，黏度保留率也在80 %以上，聚合物黏度損失的起始速率也隨滲透率增大而增大，產(chǎn)生上述原因在于滲透率高的巖心比低滲透率巖心的孔隙半徑要大，這樣在同一孔隙流速下分子受到的拉伸應(yīng)力也小，所以聚合物溶液流經(jīng)高滲透率巖心時，只有在較高速度下才能發(fā)生降解。

1.2 聚合物與堿的配伍性

1.2.1 堿型篩選 在過去的幾十年中，人們對堿性驅(qū)進行了大量的研究[3]，所用的主要有NaOH、Na2SiO3、Na2CO3、NaHCO3、NaIO3，近 期 的 研 究 結(jié) 果 證 明，用Na2CO3可以減輕礦物的溶解和離子交換消耗的堿量以及在生產(chǎn)井周圍可能產(chǎn)生嚴重的結(jié)垢問題，因此選定Na2CO3進行實驗。

1.2.2 界面張力 原油具有較高的酸值意味著它與堿迅速反應(yīng)，然而單有高的酸值并不能保證與堿反應(yīng)可以降低界面張力，酸性原油組分合成的皂類不一定能降低任何油水界面張力。在沒有堿的情況下，油水界面張力大約為20 mN/m，一般認為當(dāng)界面張力降低于10-2mN/m 時，即可使殘余飽和度降低，降低界面張力是非常重要的。用羊三木原油配制成0.3 %～1.5 %濃度范圍內(nèi)，都可降低油水界面張力到10-2mN/m 以下。

1.2.3 堿耗 堿通過油藏產(chǎn)生堿耗，堿在油藏中的損耗主要是堿與巖石的離子交換，生成新的礦物質(zhì)的沉淀所造成的用酒精苯抽提干燥的單井油砂測得靜堿耗。

用羊三木注入水配制0.5 %Na2CO3和0.5 %Na2CO3+1 000 mg/L 聚合物溶液，在62 ℃下，分別通過酒精苯抽提干燥后，已飽和地層水的巖心，對產(chǎn)出液中的堿濃度進行分析（見表3）。

表3

1.3 巖心物理模擬實驗

1.3.1 原油、水 室內(nèi)物理模擬實驗所用原油為羊三木油田三斷塊羊12-17 井原油，脫水后測其黏度114 mPa·s，與實際原油黏度相同。水為現(xiàn)場注入污水，污水作為飽和巖心和驅(qū)替液。

1.3.2 巖心 實驗巖心是人造非均質(zhì)巖心，巖心是用黏土和不同粒徑的石英砂混合，磷酸鋁膠結(jié)，在壓制高溫?zé)Y(jié)而成，水相滲透率0.5 μm2～1.5 μm2，孔隙度28%～36%，巖心長16 cm。

1.3.3 實驗結(jié)果 堿/聚復(fù)合驅(qū)體系濃度篩選（見表4）。

表4 用不同聚合物同一濃度驅(qū)油效率對比

通過實驗表明1.0 % Na2CO3+1 500 mg/L 聚合物復(fù)合體系注入方式及結(jié)構(gòu)提高采收率幅度最高。

2 堿/聚合物驅(qū)先導(dǎo)試驗方案及實施簡介

2.1 先導(dǎo)試驗區(qū)概況

羊三木油田三斷塊NgII 上油組先導(dǎo)試驗區(qū)屬于辮狀河沉積的細砂、粉砂巖油藏，試驗區(qū)沉積相為主河道帶及心灘相帶，砂體的發(fā)育厚度較大，縱向上受沉積韻律影響非均質(zhì)嚴重，平面上注入水水線方向性強，水線推進速度存在較大的差異[4]。先導(dǎo)試驗區(qū)含油面積0.71 km2，地質(zhì)儲量200×104t，具有高孔、高滲、高黏和原油酸值高的特點。先導(dǎo)試驗區(qū)位于羊三木油田三斷塊的東南部，試驗?zāi)康膶游皇丘^二上油組，該區(qū)有注入井4 口，受益油井18 口。

2.2 方案設(shè)計

先導(dǎo)試驗地質(zhì)方案主要設(shè)計參數(shù)如下：

（1）注入段塞為階梯式分級段塞[5]，共分三級，即：堿/聚合物混合段塞+高濃度聚合物保護段塞+低濃度聚合物后尾段塞；（2）注入段塞總尺寸為0.25 PV，其中第一、二、三級段塞分別為0.16 PV、0.06 PV、0.03 PV。

2.3 礦場實施

第一段塞聚合物濃度1 094 mg/L，堿濃度0.84 %；第二段塞平均聚合物濃度1 441 mg/L。在第一段塞注入的過程中，由于注堿工藝結(jié)垢等問題，嚴重影響了注入時率，造成注入堿的濃度和注入量與方案設(shè)計要求存在的差距。在第二段塞注入階段，在室內(nèi)和礦場作了大量的羊三木污水體系增黏實驗研究，通過污水曝氧的方法，使注入液的黏度得到較大的提高，后期注入黏度保持在50 mPa·s。

3 先導(dǎo)試驗區(qū)動態(tài)效果

3.1 注入井注入壓力上升

試驗井組中注入井在注入堿/聚合物溶液后，均見到相應(yīng)效果，井口壓力有所上升，平均提高2.0 MPa以上。

3.2 井間示蹤劑測試

注入堿/聚合物溶液后注入流體的推進速度明顯降低，聚合物驅(qū)過程中，由于增加注入水的黏度以及聚合物在油層中的滯留作用，使油水流度比降低，流體的滲流阻力增加，導(dǎo)致注入液在平面上反映出的水驅(qū)速度得以減緩，如羊新14-15 井組，水驅(qū)速度平均由12.4 m/d 降到1.3 m/d，改善了油藏平面矛盾。

3.3 不同階段測試的吸水剖面

從不同階段測試的吸水剖面來看，注入堿/聚合物后，注入井剖面得到一定程度的改善，但部分井區(qū)如13-32 井區(qū)變化不是很大，由于注水開發(fā)過程中儲層孔隙結(jié)構(gòu)和物性發(fā)生了變化，從而導(dǎo)致了儲層層內(nèi)和層間非均質(zhì)性加劇。這種變化對油田注水開發(fā)效果有較大影響。而所注堿/聚合物溶液的濃度、強度以及調(diào)剖所采用的聚合物交聯(lián)調(diào)剖體系與地層高滲透帶仍存在一定的矛盾，導(dǎo)致部分注入井剖面改善程度較小。

4 先導(dǎo)試驗區(qū)總體效果

先導(dǎo)試驗井組結(jié)束后，總體上取得很好的效果，各項開發(fā)指標明顯變好。

（1）自然遞減明顯減緩：井組的自然遞減由試驗前的9.9 %最低降至-48.1 %。

（2）含水上升率得到有效控制：含水上升率由試驗前的0.79 %最低降至-0.89 %，目前為-0.37 %。

（3）注入堿/聚合物后，產(chǎn)量遞減和含水上升趨勢逐步得到控制，原油產(chǎn)量開始上升；試驗區(qū)產(chǎn)量升到最高點，從74.6 t/d 上升到124 t/d（見圖1）。

圖1 先導(dǎo)試驗區(qū)綜合開采曲線

5 總體認識

羊三斷塊館二上油組堿聚合物二元復(fù)合驅(qū)先導(dǎo)試驗見到一定的效果，主要表現(xiàn)為：（1）試驗區(qū)的開發(fā)指標變好；（2）部分單井的增油降水效果十分顯著；（3）監(jiān)測資料表明油田的三大矛盾得到一定緩解，波及體積有所擴大。

［1］ （美）H.K.范.波倫等編注.提高原油采收率的原理［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1983.

［2］ 計秉玉.油田開發(fā)指標預(yù)測方法綜述［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，1999，18（2）：19-22.

［3］ 陳智宇，師樹義，唐國慶.堿/聚合物復(fù)合體系驅(qū)油機理［J］.石油勘探與開發(fā)，1994，21（5）：102-104.

［4］ 廖廣志，張春雷，張文祥.大慶油田博士后論文集（三次采油）［C］.化工工程，2001.

［5］ 張祥，劉燕.羊三木油田三斷塊復(fù)合驅(qū)及凝膠調(diào)驅(qū)方案研究（化學(xué)驅(qū)數(shù)值模擬部分）［G］.2003.