多注入輪次提高等流度二元驅采收率的實驗研究

閆文華，張朝良，付 強，鄭曉松

（1. 東北石油大學， 黑龍江 大慶 163318； 2. 南海西部石油管理局南海西部石油研究院，廣東 湛江 524057；3. 遼河油田公司錦州采油廠， 遼寧 盤錦 124010）

多注入輪次提高等流度二元驅采收率的實驗研究

閆文華1，張朝良1，付 強2，鄭曉松3

（1. 東北石油大學， 黑龍江 大慶 163318； 2. 南海西部石油管理局南海西部石油研究院，廣東 湛江 524057；3. 遼河油田公司錦州采油廠， 遼寧 盤錦 124010）

針對J16塊試驗區(qū)實施二元驅時，存在注入液在不同滲透性地層中推進速度不均勻、驅油效果變差等問題，開展了多注入輪次提高等流度二元驅采收率的室內實驗研究。結果表明：在二元體系的成分和用量相同的條件下，不同注入輪次等流度二元驅采收率不同。實驗條件下，四輪次注入時化學驅采出程度最高，達到35.2%，高出一輪次7.49%。多輪次注入二元體系較單輪次注入能夠更好的控制含水上升速度，長時間維持較高注入壓力，更大限度增強等流度驅油效果。

二元驅；滲透性；注入輪次；等流度；采出程度

J16塊試驗區(qū)實施二元驅以來總體表現(xiàn)出產油量上升，綜合含水下降的化學驅見效特征。而因為油藏具有非均質的特點，難免會發(fā)生二元體系優(yōu)先進入高滲透層的現(xiàn)象，這會降低二元液波及系數(shù)，使二元驅的驅油效果變差[1]。應用多段塞注入方式雖然可以適當緩解層間矛盾[2,3]，但對于提高二元驅驅油效果并不理想。在多段塞等流度二元驅基礎上[4]，利用注入液本身的性質，通過調整注入參數(shù)，達到在二元體系用量不變的情況下，進一步提高二元驅在非均質地層中驅油效率的目的，充分發(fā)揮出二元驅提高采收率的潛力[5-7]。本文針對J16塊實施二元驅過程中，二元體系驅油效果變差的問題，開展多輪次等流度驅油方法的實驗研究，分析多輪次注入提高等流度二元驅采出程度的基本原理，確定注入二元體系的合理輪次，達到有效提高壓力梯度，增加吸液厚度，使注入液在不同滲透層內近似同步推進，擴大段塞在高低滲透層的滲透率分布跨度和作用區(qū)域，提高油藏整體動用程度，同時延遲注入液在高滲層中的突進。

1 實驗條件

1.1 實驗儀器

電子秤、磁力攪拌器、Brookfield-Ⅱ型粘度計、真空泵、平流泵、FY-3型恒溫箱、中間容器等。

1.2 實驗用藥

實驗所用聚合物為800×104，1 600×104，2 500 ×104相對分子質量的聚丙烯酰胺，表面活性劑為石油磺酸鹽。

1.3 實驗用液

實驗所用地層水是礦化度為2 500 mg/L的模擬地層水；水驅時的驅替水是礦場水驅使用的真實用水；配制聚合物溶液所使用的水是礦場所給的軟化水與清水，稀釋聚合物溶液的水是礦場所給的污水，軟化水、清水及污水要用0.2μm微孔濾紙進行過濾后使用。

1.4 二元體系性質參數(shù)

表1為二元體系性質參數(shù)表。

表1 二元體系性質參數(shù)表Table 1 The sheet for properties of binary system

其中，表面活性劑濃度為0.2%。

1.5 實驗方案

本實驗選擇在三層滲透率分別為3 000×10-32、1 300×10-3、500×10-3μm2的非均質可視化巖芯上進行模擬驅油實驗，進行二元驅前先水驅至含水率達到98%，然后實施方案，最后再次進行水驅至含水率達到98%為止。實驗方案見表2。每個實驗方案按照注入輪次依次由高分子量到低分子量注入總量為0.6 PV的三種二元體系。實驗過程中記錄各個階段的驅替壓差、含水率與采收率。

表2 實驗方案表Table 2 The sheet for experimental programs

2 實驗結果及分析

表3 驅油實驗結果表Table 3 The sheet for the result of oil displacement experiment

分析在注入的二元體系組成成分與注入PV數(shù)都不變的情況下，不同注入輪次對驅油效果影響，本實驗共設計5個注入輪次。方案1、2、3、4、5分別為1、2、3、4、5輪次注入。高中低粘度二元段塞粘度分別為600、260和140 mPa?s。實驗結果見表3。

2.1 注入輪次對驅替壓差的影響與分析

2.1.1 驅替壓差與注入輪次的關系

圖1為不同注入輪次驅替壓差與注入孔隙體積倍數(shù)關系曲線。

圖1 不同注入輪次驅替壓差與注入孔隙體積倍數(shù)關系曲線Fig.1 The relation curve of displacement pressure and injection pore volume multiples for different injected times

從表3可以看出：1、2、3、4、5輪次最大驅替壓差分別為0.192，0.244，0.287，0.498，0.397 MPa。四輪次的峰值壓差最高。圖1可以看出隨著注入孔隙體積倍數(shù)增加，驅替壓差呈現(xiàn)階梯式上升的趨勢，每個輪次內驅替壓差表現(xiàn)為注入高粘度段塞時壓差快速升高，中粘度段塞注入壓差基本平穩(wěn)，低粘度段塞注入壓差略微下降，出現(xiàn)的“臺階”個數(shù)與注入輪次數(shù)相符。從前4個輪次曲線可以看出，隨注入輪次增加，單輪次壓力上升幅度越大，最大驅替壓差值越大，且最大驅替壓差均出現(xiàn)在注入最后一輪處，4、5輪次相比，5輪次壓力各階梯段上升幅度再次放緩，且最大驅替壓力變小。后續(xù)水驅階段4輪次注入時的壓力下降相對緩慢，能夠長時間維持高注入壓差。

2.1.2 多注入輪次提高驅替壓差原理分析

驅替壓差是反映注入液通過液流通道難易程度的參數(shù)。二元驅階段結束時所達到的最高驅替壓差越大，表示二元體系對于高滲透層的封堵效果越好，在后續(xù)水驅階段越能較長時間維持高注入壓力，提高中、低滲透層的動用程度，進而提高最終采收率。從圖1可以看出，驅替壓差大幅度升高發(fā)生在注入高分子二元體系階段，由于注入液總是流向阻力小的通道，因此，高分子二元體系主要流向高滲透層。由此可知，高分子二元體系注入高滲透層是提高二元驅階段驅替壓差的主要因素。

當注入高分子二元體系時，二元體系主要流向高滲透層；當注入中分子二元體系時，中分子二元體系即可進入高滲透層，也可進入中滲透層；同理，低分子二元體系可同時進入高、中、低滲透率的三層巖芯通道中。實施方案2時，將每種二元體系平均分成等量的兩份，按高、中、低分子量二元體系注入兩輪次。注入第一輪次時，首先將有 0.15 PV的高分子二元體系注入高滲層，然后注入中分子二元體系，由于此時高滲透層所注入的高分子二元體系量只有一輪次注入時的一半，故其對于注入中分子二元體系產生的阻力會比一輪次注入中分子體系時產生的阻力小，所以，中分子二元體系在進入高滲透層時較一輪次注入時更加容易，前0.1 PV注入高滲透層的量也較一輪次注入時多。同理，前0.05 PV的低分子二元體系進入高、中滲透層的量也較一輪次注入時多。這樣，在第二輪次注入高分子二元體系時，由于此時高滲透層除了已經注入前0.15 PV的高分子二元體系，還注入了一定量的中分子二元體系和低分子二元體系，產生了疊加阻力，故此時后0.15 PV的高分子二元體系在進入高滲透層的阻力比一輪次注入時大，所以，在后0.15 PV高分子二元體系注入完畢后，最高驅替壓差要高于一輪次注入時的最高驅替壓差。

從圖1中可以看出，二、三、四輪次注入都比前一輪次注入時提高了二元驅最終驅替壓差，而五輪次注入時的最高驅替壓差相較四輪次注入時有所下降，說明在實驗條件下，多輪次注入所產生的高、中、低分子量二元體系的疊加阻力效應在四輪次時達到最大。

2.2 注入輪次對含水率的影響與分析

2.2.1 含水率與注入輪次的關系

圖2為不同注入輪次含水率與注入孔隙體積倍數(shù)關系曲線。從圖2和表3可以看出：二元驅階段，含水率的下降幅度隨注入輪次增加而變大，四輪次注入時，含水率下降幅度最大，五輪次注入的含水率下降幅度相較四輪次注入時有所減緩。注入 0.3 PV二元體系后，含水率達到最低點，最低含水率隨注入輪次增加逐漸變低，在四輪次注入時達到最低，五輪次注入時最低含水率再次升高。后續(xù)水驅階段則表現(xiàn)出，在不大于4輪次時，隨注入輪次增加，含水率上升幅度越來越緩慢，四輪次注入時含水率上升幅度最緩慢。而4、5輪次相比，5輪次注入含水率又快速回升。1、2、3、4、5輪次含水率再次達到98%分別出現(xiàn)在0.88、0.9、0.92，1.03、0.97 PV處。如上實驗結果可以看出，多輪次注入時，4輪次注入最有利于控制含水。

圖2 不同注入輪次含水率與注入孔隙體積倍數(shù)關系曲線Fig.2 The relation curve of water cut and injection pore volume multiples for different injected times

2.2.2 多輪次注入控制含水率原理分析

含水率可以反映一定時期驅替液動用含油區(qū)的狀況。若含水率變低，說明在這一階段驅替液動用了水未波及區(qū)，從而改善了驅油效率。二元驅階段，隨著注入輪次的增加，因對高滲透層的動用程度逐漸變大，所以含水率最低值逐漸減小，并減緩了含水率的上升速度，多注入輪次可以更好的控制采出液含水率。而后續(xù)水驅階段，由于二元體系對高滲透層的封堵效果隨著注入輪次的增加而越來越好，因此，注入水對于中低滲透層的動用能力也將隨著注入輪次的增加而越來越強。

如上所述，多輪次注入在二元驅階段提高了高滲透層的動用程度，而在后續(xù)水驅階段則提高了中、低滲透層的動用程度，綜合兩個階段分析，巖芯的整體動用程度隨著注入輪次增加而增加，并在四輪次時達到最大，多輪次注入可以更好的達到控制含水率的效果。

2.3 注入輪次對采出程度影響分析

圖3為不同注入輪次與化學驅采出程度關系圖。

圖3 不同注入輪次與化學驅采出程度關系圖Fig.3 The relation curve of chemical flooding recovery and different injected times

從圖3中可以看出不同注入輪次下化學驅采出程度不同，采出程度隨注入輪次的增加呈先上升后下降的趨勢，在4輪次之前，采出程度隨注入輪次增加而不斷上升，4輪次注入時化學驅采出程度最高，5輪次時采出程度開始下降。從表3可知，1、2、3、4、5輪次注入對應化學驅采出程度分別為27.71%，30.42%，32.82%，35.2%，31.84%。其中4輪次注入化學驅采出程度高于1輪次7.49%。

由2.1.2及2.2.2的分析可知，多輪次注入二元體系，一方面可以提高和保持驅替壓差，提升二元液在中、低滲透層的注入量，從而擴大吸液剖面，延長驅替液有效驅替時間；另一方面則減緩了階段含水率上升趨勢，增加了驅油效率。隨著提高和保持壓力與控制含水能力的提升，相應的化學驅采收率也相應提高。

3 結 論

（1）高分子量二元體系注入高滲透層是等流度二元驅驅替壓差升高的主要因素。將二元體系多輪次注入可在高滲透層形成高、中、低三種分子量二元體系的疊加阻力效應，提高高分子二元體系進入高滲透層的阻力，進而可以提高和維持較高的驅替壓差。在實驗條件下，這種疊加效應在四輪次注入時達到最大。

（2）通過多輪次注入二元體系能同時提升高、中、低三層巖芯的動用程度，有效擴大波及體積，減緩階段含水率的上升趨勢，更好的達到穩(wěn)油控水的效果。

（3）在不改變聚合物和表面活性劑用量，且注入孔隙體積倍數(shù)相同的條件下，通過改變注入輪次可以提高等流度二元驅采出程度。四輪次前二元驅采出程度隨注入輪次的增加而增大，四輪次注入時化學驅采出程度最高，達到35.2%，高出一輪次注入時7.49%。多輪次注入相較單輪次注入二元體系能夠更好的控制含水上升速度，長時間維持較高注入壓力，更大限度增強等流度驅油效果。

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Experimental Study on Increasing Injecting Times to Enhance Oil Recovery of Equi-mobility Binary System Flooding

YAN Wen-hua1，ZHANG Chao-liang1，F(xiàn)U Qiang2，ZHENG Xiao-song3

（1. Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318，China；2. Nanhai West Oil Research Institute, Nanhai West Oil Petroleum Administration, Guangdong Zhanjiang 524057，China；3. Liaohe Oilfield Company Jinzhou Oil Production Factory, Liaoning Panjin 124010，China）

When J16 test block applied binary compound flooding, there was the phenomenon that the injected liquid’s propelling rate in the different permeability stratum was asymmetrical and oil displacement efficiency became worse. In order to solve this problem, the experimental study on increasing injecting times to enhance oil recovery of equi-mobility binary system flooding was carried out. The results show that different injection times of equi-mobility binary compound flooding have different recovery under the same condition. Under laboratory conditions, four injection times get the highest chemical flooding recovery of 35.2%, 7.49% larger than one round injection. Compared with single injection, multiple injections can better control water cut increasing rate, maintain high injection pressure for longer time and enhance equi-mobility binary compound flooding effect as far as possible.

Compound flooding; Permeability; Injecting times; Equi-mobility; Recovery percent

TE 357

A

1671-0460（2016）03-0449-04

中國石油科技創(chuàng)新基金研究項目“特高含水期二元驅多段塞等流度驅油方法研究”，項目號：2013D-5006-0203。

2015-12-04

閆文華（1967-），女，黑龍江大慶人，教授，博士，1989年畢業(yè)于大慶石油學院采油工程專業(yè)，從事油田開發(fā)及提高采收率工作。E-mail：dqyanwh@163.com。

張朝良（1990-），男，研究生，碩士，從事油田開發(fā)及提高采收率工作。E-mail：958004918@qq.com。