海上注聚油田聚合物強(qiáng)化泡沫驅(qū)實(shí)驗(yàn)研究與應(yīng)用

王欣然，周鳳軍，劉 斌，顏冠山，張振杰

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300452）

渤海油田三次采油技術(shù)目前主要以聚合物驅(qū)為主導(dǎo)，受儲(chǔ)層非均質(zhì)性以及多段合采開(kāi)發(fā)模式的影響，注聚方案實(shí)施末期普遍存在聚竄現(xiàn)象嚴(yán)重、產(chǎn)聚濃度高的問(wèn)題[1-3]。與單一聚合物驅(qū)相比，聚合物強(qiáng)化泡沫復(fù)合驅(qū)能夠抑制剖面過(guò)早反轉(zhuǎn)，泡沫的液相成分中還含有表面活性劑，能大幅度降低油水界面張力，從而提高驅(qū)油效率[4-5]。此外，聚合物能夠增強(qiáng)泡沫穩(wěn)定性，減緩泡沫在油藏中的吸附和運(yùn)移速度[6-7]，使泡沫體系具有更好的調(diào)剖能力[8]。本文針對(duì)渤海 J油田注聚后期竄流問(wèn)題，開(kāi)展聚合物強(qiáng)化泡沫復(fù)合驅(qū)室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)，并應(yīng)用于礦場(chǎng)試驗(yàn)，以探索海上注聚油田進(jìn)一步提高采收率技術(shù)。

1 油田概況

渤海 J油田主體區(qū)儲(chǔ)層主要為湖相三角洲前緣沉積的中-細(xì)粒砂巖，主要含油層系為東營(yíng)組東二下段的Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅴ油組，儲(chǔ)層橫向分布穩(wěn)定，縱向上隔夾層分布穩(wěn)定，儲(chǔ)層總體上具有中、高孔滲的物性特征，但縱向非均質(zhì)性較強(qiáng)，滲透率級(jí)差為2.8～3.9。

2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

2.1 實(shí)驗(yàn)條件及流程

實(shí)驗(yàn)儀器：恒溫箱、巖心夾持器、Teledyne Isco高壓高精度柱塞泵、壓力傳感器、六通閥、手搖泵、回壓閥，泡沫發(fā)生器、中間容器等。實(shí)驗(yàn)流程見(jiàn)圖1。

圖1 聚合物強(qiáng)化泡沫驅(qū)實(shí)驗(yàn)流程

2.2 實(shí)驗(yàn)材料及巖心模型

起泡劑溶液為十二醇和甜菜堿；聚合物體系濃度為1 200 mg/L；泡沫體系濃度為1 200 mg/L+起泡劑溶液；實(shí)驗(yàn)用巖心為人造巖心，高滲巖心和低滲巖心滲透率級(jí)差為4，物性見(jiàn)表1。

為比較聚合物強(qiáng)化泡沫驅(qū)效果，設(shè)計(jì)方案如表2。

2.3 實(shí)驗(yàn)步驟

①將巖心烘干后稱干質(zhì)量，抽真空飽和地層水，稱濕質(zhì)量，確定巖心的孔隙體積，計(jì)算孔隙度；②選取合適的飽和地層水的高滲和低滲巖心放入巖石夾持器中，加圍壓1.5 MPa，65 ℃下的恒溫2 h以上，分別測(cè)定其水相滲透率；③以低流速（0.1 mL/min）油驅(qū)巖心至巖心末端不出水后，提高油驅(qū)速度至某一確定的最高壓力Pmax，油驅(qū)10倍孔隙體積以上，計(jì)量驅(qū)出水的體積，計(jì)算束縛水飽和度，老化24 h（兩塊巖心分別進(jìn)行飽和油操作）；④巖心并聯(lián)，將出口端回壓設(shè)定在2 MPa。以恒定速度0.5 mL/min按實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行水驅(qū)、聚驅(qū)及聚合物泡沫驅(qū)，記錄驅(qū)替過(guò)程中的壓力變化，累積產(chǎn)油量、累積產(chǎn)水量。計(jì)算注入壓力、高低滲巖心采收率、含水率隨注入倍數(shù)的變化。

表1 實(shí)驗(yàn)人造巖心物性

表2 實(shí)驗(yàn)方案

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 開(kāi)發(fā)方式對(duì)比

實(shí)驗(yàn)中對(duì)比水驅(qū)（實(shí)驗(yàn)方案1）、聚驅(qū)（實(shí)驗(yàn)方案2）和聚合物強(qiáng)化泡沫驅(qū)（實(shí)驗(yàn)方案3）三種開(kāi)發(fā)方式。對(duì)比結(jié)果如表3、圖2和圖3所示。

由表3、圖2和3可知，相比于單一聚驅(qū)方案，在聚驅(qū)含水85%時(shí)實(shí)施聚合物強(qiáng)化泡沫驅(qū)方案，模型受效后含水率曲線再次出現(xiàn)下降漏斗，下降幅度達(dá)29.4%，有效實(shí)現(xiàn)了降水增油效果，從而使采收率進(jìn)一步提高。聚合物強(qiáng)化泡沫驅(qū)較水驅(qū)方案總采收率提高了 19.3%，且低滲巖心提高采收率幅度高于高滲巖心，較注聚方案總采收率提高了9.4%，扭轉(zhuǎn)了高滲巖心出油量占主體的地位，有效解決了驅(qū)替過(guò)程中的層間干擾問(wèn)題。而聚驅(qū)轉(zhuǎn)聚合物強(qiáng)化泡沫驅(qū)初期含水 率依然會(huì)上升 8.5%左右，這主要是因?yàn)榈蜐B巖心中的剩余油含量較高，而泡沫具有“遇油消泡”的特點(diǎn)，開(kāi)始時(shí)很難形成穩(wěn)定的泡沫。因此，聚合物強(qiáng)化泡沫體系主要進(jìn)入高滲填砂管，并產(chǎn)生封堵效果，導(dǎo)致高滲管的注入壓力增加，使后續(xù)驅(qū)替流體更多地進(jìn)入低滲巖心進(jìn)行驅(qū)油；泡沫體系“遇油消泡”后釋放的表面活性劑能夠提高微觀驅(qū)油效率，從而使高滲和低滲巖心的采收率都得到提高。

表3 不同開(kāi)發(fā)方式采收率對(duì)比

圖2 采收率與注入量關(guān)系

圖3 含水率與注入量關(guān)系

實(shí)施聚合物強(qiáng)化泡沫驅(qū)（實(shí)驗(yàn)方案3）的過(guò)程中，觀察到高滲巖心有輕微氣竄的現(xiàn)象，主要是由于在含水85%轉(zhuǎn)聚合物強(qiáng)化泡沫驅(qū)，高滲巖心中剩余油相對(duì)較多，增加了對(duì)泡沫產(chǎn)生的消泡作用，從而產(chǎn)生了高滲巖心中的泡沫重復(fù)產(chǎn)生和破壞的循環(huán)，因此，在一定程度上限制了聚合物泡沫封堵高滲巖心的作用[9]。

3.2 不同注入段塞對(duì)比

在注聚條件下，分析含水率為85%時(shí)，轉(zhuǎn)聚合物強(qiáng)化泡沫驅(qū)0.3 PV+后續(xù)聚驅(qū)（實(shí)驗(yàn)方案4）和聚合物強(qiáng)化泡沫驅(qū)0.5 PV+后續(xù)聚驅(qū)（實(shí)驗(yàn)方案5），對(duì)比結(jié)果如表4、圖4和圖5所示。

表4 不同注入段塞采收率對(duì)比

圖4 采收率與注入量關(guān)系

圖5 含水率與注入量關(guān)系

由表4、圖4和圖5可知，對(duì)比聚和物強(qiáng)化泡沫驅(qū)0.3 PV和0.5 PV，聚合物泡沫體系段塞量越大，見(jiàn)效后含水率低點(diǎn)越低，且見(jiàn)效時(shí)間越長(zhǎng)。相比于實(shí)驗(yàn)方案4，實(shí)驗(yàn)方案5的注入PV數(shù)增加0.2 PV后，高滲巖心采收率提高了2.8%，低滲巖心采收率提高10.7%，整體采收率提高了6.9%。

在含水率見(jiàn)效特征上，聚合物強(qiáng)化泡沫驅(qū)段塞注入0.5 PV對(duì)比注入0.3 PV，受效時(shí)間更早，且降低含水率的幅度也更大；另外對(duì)于見(jiàn)效時(shí)間，聚合物強(qiáng)化泡沫驅(qū)段塞注入0.5 PV對(duì)比注入0.3 PV的受效時(shí)間明顯延長(zhǎng)。

3.3 不同注入時(shí)機(jī)對(duì)比

在注聚條件下，分析了含水率為85%和98%時(shí)轉(zhuǎn)聚合物強(qiáng)化泡沫驅(qū) 0.3 PV+后續(xù)聚驅(qū)兩種實(shí)驗(yàn)方案的結(jié)果。

對(duì)比結(jié)果如圖6、圖7和表5所示。

圖6 采收率與注入量關(guān)系

圖7 含水率與注入量關(guān)系

表5 不同注入時(shí)機(jī)采收率對(duì)比

由圖6、圖7和表5可知，注聚含水率98%時(shí)轉(zhuǎn)注強(qiáng)化泡沫驅(qū)與85%轉(zhuǎn)注對(duì)比，高滲巖心的采收率提高幅度不大，只提高了2.3%；而低滲巖心的采收率提高幅度較大，提高了18.4%，總采收率提高了9.9%，說(shuō)明強(qiáng)化泡沫驅(qū)在含水率98%時(shí)的調(diào)剖增油效果要比含水率85%時(shí)的效果好。這是因?yàn)閹r心的含油飽和度越低，注入聚合物泡沫后穩(wěn)定性越高，泡沫運(yùn)移距離也相應(yīng)變大，最終采收率提高。

4 礦場(chǎng)應(yīng)用

渤海J油田西區(qū)于2007年開(kāi)始實(shí)施聚合物驅(qū)采油方案，注聚區(qū)采油井初期見(jiàn)到了明顯的降水增油效果。但隨著注聚方案的進(jìn)行，降水增油效果逐漸變?nèi)?，注聚受效主要體現(xiàn)在穩(wěn)油控水。注聚方案中后期，含水上升率開(kāi)始逐漸增大。應(yīng)用本文研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果，篩選M井組作為試驗(yàn)井組，并于2011年實(shí)施了聚合物強(qiáng)化泡沫驅(qū)，驅(qū)替倍數(shù)設(shè)計(jì)為0.5 PV，實(shí)施后見(jiàn)到了較為明顯的降水增油效果，高峰日增油幅度達(dá)到20%。

5 結(jié)論及建議

（1）巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)研究表明，海上油田注聚后進(jìn)行聚合物強(qiáng)化泡沫驅(qū)相對(duì)比聚驅(qū)能進(jìn)一步提高采收率。

（2）相同的含水條件下，且在經(jīng)濟(jì)可行范圍內(nèi)，注入的聚合物強(qiáng)化泡沫體系段塞越大，提高采收率越高。

（3）建議油田在高含水期（含水 85%以上），且地下水洗程度較強(qiáng)時(shí)，再使用聚合物強(qiáng)化泡沫體系，提高采收率幅度會(huì)更大。