化學(xué)輔助蒸汽驅(qū)提高采收率機理研究

劉巖(勝利油田石油工程技術(shù)研究院，山東 東營 257000)

勝利油田稠油熱采儲量6.6×108t，已動用5.34×108t，預(yù)測采收率19.8%，2012年勝利油田稠油熱采產(chǎn)量達到475萬噸，稠油熱采成為勝利上產(chǎn)的主要陣地之一。經(jīng)過多年的開發(fā)，目前勝利油田稠油區(qū)塊采出程度大多大于12%，主力油田均已進入多輪次吞吐、高含水開發(fā)階段。蒸汽驅(qū)作為蒸汽吞吐有效的接替手段，可以大幅度提高采收率，預(yù)測采收率高達40%以上。因此勝利油田“十二五”期間，規(guī)劃實施稠油蒸汽驅(qū)井組50個-70個，增（建）產(chǎn)能265萬噸，配套完善蒸汽驅(qū)技術(shù)是勝利油田完成十二五規(guī)劃的重要保障。

勝利油田稠油油藏條件與國外蒸汽驅(qū)油藏存在著明顯的差異，主要表現(xiàn)在：油藏埋藏深、油層壓力高。相同注入條件下的蒸汽隨著油藏壓力的升高，井底干度下降趨勢明顯，而蒸汽驅(qū)蒸汽干度對最終采收率影響巨大。物模實驗數(shù)據(jù)表明，相同溫度的0干度蒸汽和100%干度蒸汽驅(qū)替效率差距在20%以上。高壓油藏蒸汽驅(qū)的另一個突出矛盾就是蒸汽帶小、熱水帶大。數(shù)值模擬結(jié)果顯示，由于高壓油藏蒸汽驅(qū)蒸汽腔的發(fā)育不充分，直接導(dǎo)致蒸汽驅(qū)后局部剩余油飽和度過高。針對上述矛盾，有必要開展化學(xué)輔助蒸汽驅(qū)工藝研究，也就是蒸汽化學(xué)驅(qū)技術(shù)，改善勝利高壓稠油油藏蒸汽驅(qū)的開發(fā)效果。

1 化學(xué)輔助蒸汽驅(qū)提高采收率機理研究

1.1 化學(xué)輔助蒸汽驅(qū)對儲層孔滲結(jié)構(gòu)的影響

實驗室對蒸汽驅(qū)、蒸汽化學(xué)驅(qū)前后的巖心進行了對比測試分析，包括電鏡掃描分析、X衍射分析、壓汞測試分析、鑄體薄片分析等。

隨著蒸汽驅(qū)溫度的升高，易于膨脹的蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化，儲層水敏問題得到抑制。粘土礦物組分的變化主要受溫度的影響，化學(xué)劑對礦物轉(zhuǎn)化沒有顯著影響。蒸汽化學(xué)驅(qū)破壞了沙礫間的瀝青膠結(jié)，形成了新的吼道類型“熱蚯孔”，顯著提高了儲層滲流能力。蒸汽化學(xué)驅(qū)使原始樣品滲透率提高了56%，高溫蒸汽的溶蝕作用、沙礫的運移作用是影響儲層孔滲結(jié)構(gòu)的主要因素。

1.2 蒸汽驅(qū)泡沫劑、驅(qū)油劑協(xié)同作用機理

泡沫劑通過對驅(qū)替介質(zhì)流度的調(diào)整，提高蒸汽的波及效率，驅(qū)油劑通過降低稠油的剝離功，提高蒸汽的洗油效率。驅(qū)油劑提高洗油效率的同時降低了儲層動用的均勻程度，泡沫劑則通過封堵高滲條帶增加低滲區(qū)域的驅(qū)替流量提高動用均勻程度。

泡沫劑選擇性封堵低含油飽和度區(qū)域，驅(qū)油劑提高高含油飽和度區(qū)域洗油效率，“先泡沫劑后驅(qū)油劑”的工藝方式充分發(fā)揮了化學(xué)劑的協(xié)同作用。驅(qū)油劑提高三維蒸汽驅(qū)采出程度7.8%，泡沫劑提高采出程度11.2%，“先調(diào)后洗”復(fù)合驅(qū)提高采出程度20.3%。

1.3 確定化學(xué)輔助蒸汽驅(qū)主要機理貢獻程度

實驗室對蒸汽化學(xué)驅(qū)中主要作用機理的貢獻率進行了量化。

其中蒸汽攜帶熱量是貢獻最大的部分，蒸汽溫度每提高50℃，洗油效率提高10%，相同溫度蒸汽驅(qū)（100%干度）和熱水驅(qū)洗油效率相差一半。泡沫劑調(diào)整驅(qū)替介質(zhì)間流度差異貢獻率超過10%，乳化剝離貢獻率超過6%，化學(xué)復(fù)合效應(yīng)提高稠油蒸汽驅(qū)采出程度超過20%。

2 結(jié)語

首次利用X衍射、電鏡掃描、壓汞測試、鑄體薄片等分析手段考察了蒸汽化學(xué)驅(qū)前后巖心的孔滲結(jié)構(gòu)變化情況，明確了蒸汽溶蝕以及沙礫運移是影響儲層孔滲的主要原因。

建立了新的乳化評價方法“乳化啟動速率測試”，利用電子顯微鏡表征了產(chǎn)出液形態(tài)，從力學(xué)角度描述了乳化剝離和賈敏效用，確定了蒸汽驅(qū)用驅(qū)油劑的關(guān)鍵指標。

明確了泡沫劑、驅(qū)油劑在提高蒸汽驅(qū)采出程度的協(xié)同作用機理，泡沫劑降低了高滲低含油飽和度區(qū)域的吸汽能力，驅(qū)油劑提高了高含油飽和帶的洗油能力，“先調(diào)后洗”的實施方案可以最佳的發(fā)揮化學(xué)劑的作用。