化學(xué)驅(qū)提高采收率技術(shù)現(xiàn)狀

馮建發(fā)1 祁 濤 謝 宇3 呂 鵬1 黃文濤

(1.華北油田第四采油廠工程技術(shù)研究所 河北 廊坊 065000；2.華北油田第四采油廠電力與維修管理中心 河北 廊坊 065000；3.華北油田第四采油廠琥珀?duì)I采油作業(yè)區(qū) 河北 廊坊 065000)

一、化學(xué)驅(qū)提高采收率技術(shù)應(yīng)用狀況

化學(xué)驅(qū)油是指向注入水中加入一定的化學(xué)劑，以改變驅(qū)替流體的性質(zhì)及驅(qū)替流體與原油之間的界面性質(zhì)，從而有利于原油生產(chǎn)的一種采油方法技術(shù)。

從世界范圍來看“化學(xué)驅(qū)技術(shù)主要在中國(guó)應(yīng)用以大慶油田和勝利油田為代表，聚合物驅(qū)和復(fù)合驅(qū)技術(shù)得到快速發(fā)展”成為重要EOR 方法，我國(guó)化學(xué)驅(qū)產(chǎn)量占世界化學(xué)驅(qū)產(chǎn)量的 92%；隨著適合化學(xué)驅(qū)優(yōu)質(zhì)資源的減少，化學(xué)驅(qū)技術(shù)向高溫高鹽油藏、大孔道油藏和聚合物驅(qū)后油藏發(fā)展。美國(guó)EOR的方式主要為熱采和氣采，在近幾年，美國(guó)、加拿大、阿曼、委內(nèi)瑞拉等國(guó)家也開展了聚合物驅(qū)和表面活性劑驅(qū)項(xiàng)目。

二、化學(xué)驅(qū)油藏開發(fā)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

對(duì)于化學(xué)驅(qū)油藏開發(fā)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，大體將其分為三個(gè)階段：研究準(zhǔn)備階段，優(yōu)化設(shè)計(jì)階段，和方案調(diào)整階段。其中主體為第二階段。

(一)優(yōu)化設(shè)計(jì)階段。目前，復(fù)合驅(qū)油先導(dǎo)性試驗(yàn)獲得成功，工業(yè)性試驗(yàn)進(jìn)展順利，初步形成配套工藝技術(shù)。復(fù)合驅(qū)基礎(chǔ)研究在驅(qū)油機(jī)理、數(shù)值模擬等方面取得重大突破，有些成果已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，繼勝利孤東小井距復(fù)合驅(qū)試驗(yàn)之后，大慶、勝利、遼河和克拉瑪依也先后成功地進(jìn)行了多個(gè)復(fù)合驅(qū)先導(dǎo)和擴(kuò)大試驗(yàn)。郭力奎[6]等報(bào)道大慶油田杏二區(qū)中部三元復(fù)合驅(qū)擴(kuò)大性礦場(chǎng)試驗(yàn)比水驅(qū)采收率提高19.24%。復(fù)合驅(qū)是我國(guó)現(xiàn)階段最常用的化學(xué)驅(qū)手段，所以接下來就以復(fù)合驅(qū)為例，闡述和分析優(yōu)化設(shè)計(jì)階段的內(nèi)容。

1.驅(qū)油體系優(yōu)化設(shè)計(jì)。復(fù)合配方基本要求：復(fù)合驅(qū)配方體系主要有 2 種。一種是國(guó)外早期研究的高濃度小段塞體系，該體系采用較高的表面活性劑濃度，表面活性劑在水中形成膠束，再加上助劑，使油水形成中相微乳液體系，微乳液體系對(duì)原油的增溶和乳化能力強(qiáng)。典型代表是美國(guó) Marathon 公司設(shè)計(jì)的膠束-聚合物驅(qū)體系。表面活性劑濃度為 2.5%～5.0%，段塞大小一般小于 0.4 PV，體系形成微乳液，室內(nèi)驅(qū)油效率可以達(dá)到 80%以上1。另一種為低濃度大段塞體系。國(guó)內(nèi)從 20 世紀(jì) 80年代后期采取 ASP 三元低濃度的策略，其驅(qū)油基本原理主要基于毛管準(zhǔn)數(shù)理論，通過堿與表面活性劑良好的協(xié)同作用，降低油水界面張力，體系中表面活性劑的濃度一般為 0.05%～0.40%，堿濃度一般為 0.6%～1.4%。低界面張力配方不僅適用于高酸值的原油，也適用于低酸值甚至是酸值接近零的原油[8]。

復(fù)合配方優(yōu)化是化學(xué)驅(qū)油優(yōu)化的重要一步，對(duì)于不同的地層選用不同的復(fù)合配方，做到因地制宜，事半功倍，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法是目前尋找SP復(fù)合驅(qū)油體系最佳配方的比較好的方法之一。通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)得出的驅(qū)油體系配方的效果如何還需實(shí)驗(yàn)證實(shí)。我們要對(duì)得到的配方和其他一系列驅(qū)油體系進(jìn)行室內(nèi)模擬驅(qū)油試驗(yàn),通過實(shí)驗(yàn)我們證明，用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法確定的驅(qū)油配方具有重要參考價(jià)值。

2.注入方式優(yōu)化設(shè)計(jì)。我們都知道三元復(fù)合驅(qū)提高采收率最主要的機(jī)理是在擴(kuò)大波及體積的基礎(chǔ)上，通過降低油水界面張力提高驅(qū)油效率。其中擴(kuò)大波及體積提高中、低滲透層的波及效率是基礎(chǔ)，只有在體系已波及到的區(qū)域內(nèi)，進(jìn)一步提高驅(qū)油效率的作用才能夠得到更為有效的發(fā)揮?；瘜W(xué)劑在多孔介質(zhì)中的損耗，除地層中的滯留損失外，高滲層過多的低效流入同樣是一種無謂的浪費(fèi)(且占有一定的比例)。

(1)高粘度聚合物段塞與低粘度三元體系交替注入方式。在“堿/表面活性劑二元體系與聚合物交替注入提高采收率實(shí)驗(yàn)研究”項(xiàng)目研究的基礎(chǔ)上，提出了高粘度聚合物段塞與低粘度三元體系交替注入方式(以下簡(jiǎn)稱為P/ASP)。

(2)泡沫前驅(qū)段塞與低粘度三元體系交替注入方式。泡沫前驅(qū)段塞和高粘度聚合物段塞有著相同的理論基礎(chǔ)，但聚合物沒有選擇性，而泡沫有選擇性，遇水堵水，遇油消泡，不會(huì)把油層堵住，而是有選擇性的，大大提高了保護(hù)ASP段塞和堵水的效率。但唯一的缺點(diǎn)就是使用條件相對(duì)高粘度聚合物苛刻。

(3)低粘度三元體系與氣交替注入方式(3+1)。低粘度三元體系與氣交替注入方式開發(fā)，注氣可以為氮?dú)?，二氧化碳，也可以為蒸汽，我?guó)稠油資源豐富，目前主要采用蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)熱力法進(jìn)行開采。在注蒸汽開采稠油時(shí)，由于蒸汽與地層油密度差、流度比過大，易造成重力超覆和氣竄，導(dǎo)致驅(qū)替相體積波及系數(shù)低；且由于巖石潤(rùn)濕性及原油界面特性的影響，致使稠油采收率較低。同時(shí)，注蒸汽熱采將消耗大量的燃料，采油成本很高[9]。應(yīng)用低粘度三元體系與氣交替注入的方式將耐高溫的表面活性劑隨蒸汽一同注入到儲(chǔ)層，提高原油流動(dòng)能力，擴(kuò)大波及體積，從而提高稠油采收率。

3.經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)。設(shè)計(jì)的敏感性分析表明：最重要的經(jīng)濟(jì)變量是油價(jià)、折扣率、經(jīng)營(yíng)費(fèi)用和化學(xué)制劑的價(jià)格，在敏感性分析中分也包括了不同聚合物的濃度,油田的實(shí)際滲透率和垂直與水平滲透率的比率。

三、結(jié)束語(yǔ)

通過本文，希望能讓大多石油專業(yè)的初學(xué)者初步了解化學(xué)驅(qū)提高采收率的國(guó)內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀和基本優(yōu)化設(shè)計(jì)，化學(xué)驅(qū)提高采收率是當(dāng)下我國(guó)油田增產(chǎn)的重要方法，面臨高產(chǎn)水的現(xiàn)狀，提高采收率技術(shù)在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上的發(fā)展創(chuàng)新是很有必要的。