聚合物驅(qū)提升驅(qū)油效率的機(jī)理分析及效果探討

單茹（大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠試驗(yàn)大隊(duì)中心化驗(yàn)室，黑龍江 大慶 163000）

聚合物驅(qū)是三次采油技術(shù)中較為成熟的一種，能有效提升油田采收率，提升經(jīng)濟(jì)效益，在國內(nèi)油田有著較多的應(yīng)用。從發(fā)展趨勢(shì)來看，未來的一段時(shí)間內(nèi)該技術(shù)有著一定的主導(dǎo)地位，會(huì)通過研究不斷完善。本文主要是從聚合物驅(qū)油的機(jī)理出發(fā)，對(duì)影響聚合物驅(qū)的因素展開相關(guān)探討。

1 聚合物驅(qū)油機(jī)理

對(duì)于聚合物驅(qū)油機(jī)理，早期的理論認(rèn)為其提升采收率是通過增加注入水的波及體積和粘度，是水油流度比既降低來實(shí)現(xiàn)，聚驅(qū)后和水驅(qū)后有著相同體積的孔隙介質(zhì)殘留油，并不能機(jī)加大巖石微觀掃油效率。從后續(xù)研究看出，在非牛頓粘彈性作用下，聚驅(qū)提升采收率不只是擴(kuò)大了波及體積，還是從微觀驅(qū)油層面來實(shí)現(xiàn)。聚驅(qū)在盲狀、膜狀、孤島狀、柱狀以及簇狀殘余油開發(fā)中有高效發(fā)揮。從實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)可以看出，在相同粘度下，聚合物粘度具有彈性會(huì)提升3%到5%的愛收率。從機(jī)理上分析，聚驅(qū)主要是通過降低油水粘度比、降低水油流度比、降低注水地層滲透率、產(chǎn)生流體轉(zhuǎn)向效應(yīng)和提升油相分流系數(shù)五個(gè)方面。

油水粘度比的降低能促進(jìn)采收率的提升，提升驅(qū)油效率可從提升驅(qū)油劑粘度和降低地層原油粘度兩方面入手，但是降低原油粘度無法實(shí)現(xiàn)，在這個(gè)層面上看，只能提升驅(qū)替相粘度，實(shí)施方法也相對(duì)簡單，值需要將高相對(duì)分子品質(zhì)聚合物添加到注入水中就可以實(shí)現(xiàn)。水油流度比的降低使為了減少注入水單層突進(jìn)現(xiàn)象，該參數(shù)的降低能有效提升注入水波及體積系數(shù)，采取相同的原油需要的注入水更少，也提有效提升驅(qū)油效率。聚驅(qū)的意義是提升驅(qū)替效果，縮短開發(fā)周期。流度比M為水流度與油流度比，計(jì)算公式如下：

從計(jì)算過程可以看出，提升地層油流度和降低注入水流度都能提升M值。但是大面積提升原油流度無法達(dá)到，只能降低注入水流度，主要途徑包括提升驅(qū)替相粘度和提升地層有效滲透率兩種，都可通過人工方法來達(dá)到。地層有效滲透率的降低可通過封堵高滲透層段來實(shí)現(xiàn)，可以是化學(xué)方法也可以是機(jī)械方法，驅(qū)替相粘度的提升則是講聚合物增稠劑添加到注入水中。

在非均質(zhì)油層內(nèi)，聚合物會(huì)有限進(jìn)入高滲透帶，降低了高滲透帶滲透率和加大了注入流體粘度，水驅(qū)時(shí)未驅(qū)替的剩余油部分會(huì)形成驅(qū)替，以此來提升采收率。從達(dá)西定律可以知，油水相同時(shí)流經(jīng)孔隙介質(zhì)時(shí)油相的分流系數(shù)為：

其決定因素包括油相粘度μo、水相粘度μw、油相有效滲透率ko和水相有效滲透率kw。加大μw同時(shí)降低kw，就能有效提升分流系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)提升采收率的目的。

2 聚合物驅(qū)的影響因素

影響聚合物驅(qū)的主要因素包括儲(chǔ)層參數(shù)、注聚時(shí)機(jī)和流體粘度、注入?yún)?shù)、竄流幾個(gè)方面。

分析數(shù)模數(shù)據(jù)可以看出，分層聚驅(qū)對(duì)于聚合物溶液調(diào)剖作用的提升有很大促進(jìn)，能明顯提升層間動(dòng)用情況，明顯優(yōu)于單層注聚，而這一現(xiàn)象在高含水期表現(xiàn)的更為明顯。影響注聚時(shí)機(jī)的因素又轉(zhuǎn)注聚時(shí)含水率、剩余油飽和度兩方面。影響三采油驅(qū)的一個(gè)關(guān)鍵因素就是剩余油飽和度，也直接決定了見效時(shí)間。從過往的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以看出，相同段塞大小，相同的驅(qū)油劑濃度和用量，作用在條件相同的地層中，越高的剩余油飽和度就更易于形成富集帶，也就有著更早的見效時(shí)間和更好的驅(qū)油效果。在油井轉(zhuǎn)注時(shí)，越高的含水率就會(huì)導(dǎo)致月底的采收率，聚驅(qū)效果會(huì)受到液體粘度的影響，地層內(nèi)聚合物溶液的粘度與原油粘度比月底，其采收率提升幅度也越小。

注入?yún)?shù)主要包括注采完善程度、注入速度和聚合物用量。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看到，越多的聚合物用量就會(huì)有著越大的含水率下降幅度，也會(huì)有越多的平均單井增油量。從整體的油藏應(yīng)用角度來看，越多的聚合物用量會(huì)獲得越好的聚驅(qū)效果。聚驅(qū)的效果會(huì)受到竄流的影響，如果井區(qū)存在竄流，盡管該區(qū)域的見效比例變化不大，但是卻有著較低的每米增油量和平均單井增油量，由此可知，防止竄流能有效提升聚驅(qū)的驅(qū)替效果。

3 提升聚合物驅(qū)油效果的措施

在提升聚驅(qū)效果的新措施方面主要包括以下幾個(gè)方面：減少地層內(nèi)聚合物的粘度損失、優(yōu)化聚合物性能或采取符合驅(qū)油法、優(yōu)選注聚油藏以及強(qiáng)化注聚管理等方面。

聚驅(qū)的過程中，聚合物溶液的粘度會(huì)出現(xiàn)非常大的損失，這是因?yàn)槲⑸?、高礦化度、剪切、地?zé)?、溶解氧等因素或是協(xié)同作用而形成的。在這些客觀條件中，礦化度、剪切和地?zé)崾菬o法改變的因素，可通過相關(guān)手段進(jìn)行控制的因素主要是微生物和溶解氧。在室內(nèi)試驗(yàn)中，聚合物溶液的粘度在沒有溶解氧存在的情況下會(huì)在固定時(shí)間了維持穩(wěn)定，但是如果是在溶解氧含量大于1.0mg/L的情況下，就會(huì)出現(xiàn)快速的粘度損失，所以需要采取相關(guān)措施來處理溶解氧，主要是通過添加除氧劑和降低配置溶液過程中溶解氧的滲入這兩種方式。聚合物溶液粘度在其環(huán)境在不存在細(xì)菌的情況下能有效保持，但是存在細(xì)菌則會(huì)使其逐步見底，對(duì)于此類問題可通過添加殺菌劑來提升效果。

部分水解聚丙烯酰胺HPAM引起低廉的成本和良好的效果而應(yīng)用廣泛，其較高的粘度，不會(huì)出現(xiàn)大的吸附損失，能明顯的控制水油流度比，不易受到細(xì)菌傷害，但是如果地層有著較高的礦化度就會(huì)出現(xiàn)明顯的粘度損失；較差的機(jī)械剪切穩(wěn)定性；在超過75°的溫度下或是長期存放會(huì)發(fā)生降解，鑒于此國內(nèi)的關(guān)注重點(diǎn)是研制提升聚合物的抗剪切、抗鹽和耐高溫性能。復(fù)合驅(qū)油法是新型的驅(qū)油法組合，包括二元復(fù)合驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)。復(fù)合驅(qū)油法的應(yīng)用能有效降低油水接口張力，提升波及系數(shù)，以此來改善驅(qū)油效果，在國內(nèi)油田也有著廣泛的應(yīng)用。

聚驅(qū)效果會(huì)受到油藏參數(shù)的影響，在對(duì)油藏實(shí)施聚驅(qū)前應(yīng)對(duì)區(qū)域進(jìn)行優(yōu)選，可優(yōu)先選取符合韻律和正韻律地層、動(dòng)態(tài)非均質(zhì)性弱區(qū)域、有利的沉積相帶，為避免單層突進(jìn)，可通過多層聚驅(qū)的方式實(shí)施，以達(dá)到預(yù)期驅(qū)油效果。在注水開發(fā)的影響下，油層有著較大平面和縱向非均質(zhì)性，存在較多的井間大孔道，這些都會(huì)對(duì)聚驅(qū)效果產(chǎn)生影響，鑒于此，在進(jìn)行聚驅(qū)前要進(jìn)行封堵大孔道、堵水調(diào)剖以及降水降壓等處理來避免竄流現(xiàn)象。聚驅(qū)實(shí)施后要加強(qiáng)注聚準(zhǔn)備和過程管理，對(duì)注聚方案進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。在管理油藏方面，保證資料的完整和準(zhǔn)確，按方案實(shí)施，對(duì)礦場(chǎng)動(dòng)態(tài)及時(shí)跟蹤，時(shí)刻了解生產(chǎn)現(xiàn)狀，并根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理出現(xiàn)的問題，通過調(diào)整方案措施來改善聚驅(qū)效果。

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