莊永濤,楊懷軍,王雪茹
(1.中國石油大港油田分公司采油工藝研究院,天津大港 300280;2.中國石油管道局第六工程公司)
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非均質(zhì)性對高溫高鹽油藏聚合物驅(qū)影響實驗研究
——以大港油田官109-1斷塊油藏為例
莊永濤1,楊懷軍1,王雪茹2
(1.中國石油大港油田分公司采油工藝研究院,天津大港 300280;2.中國石油管道局第六工程公司)
針對大港油田高溫高鹽油藏官109-1斷塊特點,建立層內(nèi)和層間非均質(zhì)模型,對水驅(qū)之后的模擬油層進行聚合物驅(qū)室內(nèi)實驗。結(jié)果表明:層內(nèi)非均質(zhì)條件下,滲透率級差越大,水驅(qū)效果越差,轉(zhuǎn)聚合物驅(qū)后提高采出程度幅度越高;反韻律組合前期水驅(qū)采出程度最高,正韻律組合后期聚合物驅(qū)提高采出程度幅度最大,最終采出程度最高;聚合物溶液注入速度對最終驅(qū)油效率影響較?。浑S著聚合物注入量增加,提高采出程度幅度增加,超過一定量后,增幅減緩。層間非均質(zhì)條件下,隨著聚合物濃度增加,中低滲層吸液能力出現(xiàn)先增后減的趨勢;層間非均質(zhì)性越強,水驅(qū)后轉(zhuǎn)聚合物驅(qū)改善開發(fā)效果越明顯;層間滲透率級差相同時,平均滲透率越低,聚合物驅(qū)提高采出程度幅度越大。
大港油田;縱向非均質(zhì)性;水驅(qū);聚合物驅(qū);室內(nèi)實驗
隨著油田聚合物驅(qū)實施范圍的擴大,高溫高鹽油藏區(qū)塊不斷增加,如何提高該類油藏的采收率已成為部分老油田穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)。受油藏條件的限制,常規(guī)聚合物已不能滿足開發(fā)需求,在此基礎(chǔ)上發(fā)展的疏水締合聚合物,由于其空間網(wǎng)絡(luò)體系具有高效的增黏、抗溫、耐鹽、耐剪切等特性,已得到廣泛應(yīng)用[1-6]。
關(guān)于疏水締合聚合物的研究,目前主要集中在耐溫抗鹽單體和疏水側(cè)基合成等方面[7-13],關(guān)于該類聚合物在非均質(zhì)油藏條件下的運移研究較少。本文在前人研究基礎(chǔ)上,依據(jù)大港油田高溫高鹽油藏官109-1斷塊特點,對不同滲透率人造巖心進行組合,分別建立了不同程度的縱向?qū)觾?nèi)非均質(zhì)和層間非均質(zhì)仿真模型,利用現(xiàn)場注入水配制溶液進行室內(nèi)聚合物驅(qū)替實驗,探討不同非均質(zhì)條件下驅(qū)油效果,旨在為相似油田進行該技術(shù)推廣提供一定的指導(dǎo)借鑒。
1.1實驗試劑
聚合物為疏水締合聚合物AP-P3,質(zhì)量分數(shù)91.23%,相對分子質(zhì)量1 220×104,四川光亞科公司提供,配制聚合物母液濃度4 000 mg/L,稀釋待用;實驗用油為大港油田官109-1斷塊脫水原油與煤油混合而成,黏度50 mPa·s;配制溶液用水為注聚站處理后的采出污水,總礦化度29 584 mg/L,具體離子組成及含量見表1。
表1 實驗用水組成 mg/L
1.2實驗巖心
實驗巖心為人造長條狀巖心,尺寸為4.5 cm×4.5 cm×30 cm,包括均質(zhì)和三層非均質(zhì)兩種,巖心滲透率(300 ~1 500)×10-3μm2。
1.3實驗儀器
(1)黏度測試:在油藏溫度78 ℃下,采用Brookfield DV-Ⅲ黏度計,剪切速率為7.35 s-1的條件下測試聚合溶液黏度。文中工作黏度為模擬現(xiàn)場注聚條件進行巖心預(yù)剪切后的聚合物溶液黏度。
(2)驅(qū)油實驗裝置。驅(qū)油實驗裝置主要有高精度流量泵、中間容器、壓力表、巖心夾持器以及油水分離器等。除流量泵外,其余裝置均置于78 ℃恒溫箱中,如圖1所示。
圖1 實驗裝置
(1)將人造巖心抽提烘干稱重,飽和地層水稱濕重,計算孔隙體積。
(2)恒溫老化24 h后,進行油驅(qū)水,建立束縛水,直至巖心出口端3 h之內(nèi)沒有水流出為止,計算束縛水飽和度。
(3)將層內(nèi)非均質(zhì)巖心組合放置在一個巖心夾持器下,老化24 h后,首先注入2 PV水,然后轉(zhuǎn)注0.6 PV聚合物溶液后轉(zhuǎn)注2 PV水,在此過程中精確計量油水分離器中產(chǎn)油量和產(chǎn)水量,旨在模擬層內(nèi)非均質(zhì)性條件下驅(qū)油效果。
(4)改變不同的巖心組合方式,重復(fù)步驟(3)。
(5)將每種組合不同滲透率均質(zhì)巖心分別置于兩個巖心夾持器中,老化24 h后,首先注入2 PV水。然后轉(zhuǎn)注0.6 PV聚合物溶液后轉(zhuǎn)注2 PV水,在此過程中精確計量油水分離器中產(chǎn)油量和產(chǎn)水量,旨在模擬層間非均質(zhì)性條件下驅(qū)油效果。
(6)更換不同滲透率巖心,重復(fù)步驟(5)。
(7)清洗模型,實驗結(jié)束。
3.1層內(nèi)非均質(zhì)對驅(qū)油效果的影響
為了模擬層內(nèi)非均質(zhì)條件下驅(qū)油效果,設(shè)計兩組非均質(zhì)巖心組合H1和H2,其中H1三層滲透率分別為400×10-3μm2、700×10-3μm2和900×10-3μm2,三層厚度均為1.5 cm;H2三層滲透率分別為300×10-3μm2,800×10-3μm2和1 500×10-3μm2;所用聚合物濃度2 500 mg/L,黏度為77 mPa·s。據(jù)步驟(3)和(4),研究不同滲透率級差、不同韻律性、不同注入速度以及不同注入量下的驅(qū)油效果。
3.1.1不同滲透率級差
為了研究不同滲透率級差下驅(qū)油效果,將H1和H2兩種組合分別按正韻律排放,保持相同注入速度和注入量,結(jié)果如圖2所示。
圖2 不同滲透率級差下含水率與采出程度變化
實驗結(jié)果表明,H1前期水驅(qū)采出程度較高。H2后期聚合物驅(qū)提高采出程度幅度較大,最終采出程度高于H1。這主要是因為H2不同層滲透率差別較大,層內(nèi)非均質(zhì)性強,水驅(qū)采出程度較低,轉(zhuǎn)聚合物驅(qū)后,由于層內(nèi)非均質(zhì)性較強,提高采出程度幅度較大。
3.1.2不同韻律性
為了研究不同韻律性下驅(qū)油效果,以H2組合為例,保持相同的注入速度和注入量,改變不同的韻律組合形式,結(jié)果如圖3所示。
圖3 H2不同韻律下含水率與采出程度變化
實驗結(jié)果表明,反韻律組合前期水驅(qū)采出程度較高,正韻律組合后期聚合物驅(qū)提高采出程度幅度較大,最終采出程度最高。這主要是因為流體重力分異作用,反韻律組合前期水驅(qū)效果較好,轉(zhuǎn)聚合物驅(qū)后,正韻律組合能夠有效提高波及體積和驅(qū)油效率,效果優(yōu)勢明顯。
3.1.3不同注入速度
為了研究不同注入速度對驅(qū)油效果的影響,以H2正韻律組合為例,保持總注入量相同,改變不同注入速度,結(jié)果如圖4所示。
圖4 H2不同注入速度下含水率與采出程度變化
實驗結(jié)果表明,不同注入速度情況下含水率與采出程度相差不大,注入速度為3 m3/d時采出程度略高于5 m3/d時,說明注入速度對最終驅(qū)油效果影響不大。
3.1.4不同注入量
為了研究不同注入量對驅(qū)油效果的影響,以H2正韻律組合為例,保持3 m3/d注入速度,改變不同聚合物溶液注入量,結(jié)果如圖5所示。
實驗結(jié)果表明,隨著聚合物注入量增加,提高采出程度幅度增加,但溶液注入量超過0.8 PV以后,提高采出程度增幅減緩,綜合考慮,建議實際注入量不超過0.8 PV。
圖5 H2不同注入量下含水率與采出程度變化
3.2層間非均質(zhì)對驅(qū)油效果的影響
為了模擬層間非均質(zhì)條件下驅(qū)油效果,三個巖心夾持器中分別裝入不同滲透率的均質(zhì)巖心,水驅(qū)2 PV后,轉(zhuǎn)至聚合物驅(qū)0.6 PV,后續(xù)轉(zhuǎn)入水驅(qū)2 PV,觀察驅(qū)油效率變化。
3.2.1分流率
為了研究不同溶液濃度下流體在并聯(lián)巖心中的流量,計算不同巖心中溶液分流率,具體數(shù)據(jù)見表2。
由表2可知,轉(zhuǎn)入聚合物驅(qū)后,隨著聚合物濃度升高,中低滲透層總吸液量呈現(xiàn)先升高后降低趨勢,分析各層的分流率變化可知,這主要受締合聚合物分子線團尺寸與孔隙結(jié)構(gòu)配伍性影響。當(dāng)聚合物溶液濃度較低時,注入性好,但并不能有效在高滲層建立有效阻力,中低滲吸液能力低,擴大波及體積效果差;當(dāng)聚合物溶液濃度較高時,締合聚合物分子線團尺寸僅能與高滲層孔喉具有較好配伍性,與中低滲層孔喉配伍性差,進而導(dǎo)致大分子在巖心端面處發(fā)生堵塞,溶液在高滲層分流量增加,擴大波及體積減弱;只有當(dāng)溶液濃度適中時,聚合物分子線團與高、中滲層孔喉配伍性好,在保證溶液具有較好注入性的同時又保持較高的注入壓力,中低滲吸液壓差增大,分流率增強。實驗結(jié)果表明,締合聚合物與儲層非均質(zhì)性的適應(yīng)性對開發(fā)效果至關(guān)重要。
表2 小層分流率實驗數(shù)據(jù)
3.2.2采收率
設(shè)計三組并聯(lián)巖心組合BL-1、BL-2及BL-3,每種組合包含兩塊均質(zhì)巖心,依據(jù)實驗步驟(5)和(6),研究了不同程度的層間非均質(zhì)及不同滲透率下相同程度層間非均質(zhì)驅(qū)油效果。
對比BL-1和BL-2可以看出(表3), BL-2滲透率級差大于BL-1,層間非均質(zhì)性較強,2 PV水驅(qū)結(jié)束時,BL-2低滲巖心采出程度低于BL-1低滲巖心,高滲巖心采出程度高于BL-1高滲巖心,轉(zhuǎn)聚合物驅(qū)后BL-2低滲巖心提高采出程度幅度較大,巖心最終采出程度均高于BL-1,說明水驅(qū)后轉(zhuǎn)聚合物驅(qū)能有效改善層間非均質(zhì)性帶來的水驅(qū)采出程度不均問題,改善開發(fā)效果。
表3 不同巖心組合物性參數(shù)
對比BL-1和BL-3可以看出,兩種組合滲透率級差相同, BL-3各巖心滲透率高于BL-1,2 PV水驅(qū)結(jié)束后各巖心采出程度和最終采出程度均高于同級別BL-1巖心,但提高采出程度幅度低于BL-1,說明平均滲透率越低,聚合物驅(qū)提高采出程度幅度越大。
(1)實驗結(jié)果表明,滲透率級差越大,層內(nèi)非均質(zhì)性越強,水驅(qū)采出程度越低,轉(zhuǎn)聚合物驅(qū)后提高采出程度幅度越大,超過某注入量以后,提高采出程度增幅減緩。
(2)反韻律組合前期水驅(qū)采出程度較高,轉(zhuǎn)聚合物驅(qū)后正韻律組合提高采出程度幅度較大。
(3)只有當(dāng)溶液濃度適中時,聚合物分子才能與巖心孔喉具有良好配伍性,達到擴大波及體積的效果。
(4)層間非均質(zhì)性越強,水驅(qū)后轉(zhuǎn)聚合物驅(qū)改善開發(fā)效果越明顯,層間滲透率級差相同時,平均滲透率越低,聚合物驅(qū)提高采出程度幅度越大。
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編輯:趙川喜
1673-8217(2016)05-0081-04
2016-04-06
莊永濤,工程師,1989年生,2014年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)(北京)石油與天然氣工程專業(yè),現(xiàn)從事三次采油方面的研究工作。
國家自然科學(xué)基金資助項目“聚驅(qū)后二元復(fù)合驅(qū)剩余油分布及啟動機制研究”(51074172)。
TE357.431
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