非均質(zhì)油藏混相調(diào)驅(qū)技術(shù)滲流特性研究

吳豹，常振，鐵磊磊

非均質(zhì)油藏混相調(diào)驅(qū)技術(shù)滲流特性研究

吳豹，常振，鐵磊磊

（中海油田服務(wù)股份有限公司 油田生產(chǎn)事業(yè)部，天津 300459）

針對(duì)氣液兩相在油藏中具有較復(fù)雜的滲流機(jī)理和驅(qū)油特性，通過巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)在0.5 mL·min-1，溫度60 ℃條件下，通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究氣液兩相在不同滲透率巖心中的注入性和在驅(qū)油性能，通過雙管并聯(lián)驅(qū)替實(shí)驗(yàn)?zāi)M氣液兩相在氣液比1∶5和2∶5時(shí)，在巖心滲透率極差8，10，15，20，30下，研究混相驅(qū)體系在地層中的注入性，并且在巖心滲透率極差8，15，30時(shí)，對(duì)混相調(diào)驅(qū)體系在層級(jí)地層中的驅(qū)油效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：混相體系能夠有效封堵高滲層，具有良好的封堵性能，并且發(fā)生液流轉(zhuǎn)向，有效的驅(qū)替出低滲層中的原油，在極差為30時(shí)，能提高驅(qū)油效率36.24%，分析混相驅(qū)過程的滲流特征和其在油藏中的適應(yīng)性，對(duì)混相驅(qū)驅(qū)油參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，為混相驅(qū)油在現(xiàn)場(chǎng)取得良好增油效果提供一定的指導(dǎo)意義。

混相驅(qū)；雙管并聯(lián)；氣液比；滲透率極差；參數(shù)優(yōu)化

由于油藏非均質(zhì)性的存在，多層系油藏層間動(dòng)用程度差異較大，各層水驅(qū)效果差異較大[1-5]。油田進(jìn)入三次采油后，混相驅(qū)油作為比較有前景的驅(qū)油方法，混相驅(qū)不僅能提高波及系數(shù)，也能提高驅(qū)油效率[6]?；煜囹?qū)相比常規(guī)泡沫驅(qū)，主要優(yōu)點(diǎn)在于自生氣體和泡沫不需要供氣和注氣設(shè)備?；煜囹?qū)體系具有聚合物驅(qū)和氣驅(qū)的雙重作用，在混相體系中加入聚合物，可以提高體系黏度，改善驅(qū)油流度比[7]，極大地提高油藏極限驅(qū)油的效率，并且氣液兩相對(duì)非均質(zhì)層位具有良好的調(diào)剖效應(yīng)，較好的改善吸水剖面，使原油體積膨脹，降低原油黏度，降低界面張力[8]，對(duì)于多層非均質(zhì)油藏具有良好的調(diào)剖效應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)“堵大不堵小”的作用，對(duì)非均質(zhì)油藏地層采收率提高效果明顯。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

優(yōu)選后的混相驅(qū)單體A，單體B，催化劑CH-1，起泡劑QP-4，聚合物PL-5；多功能復(fù)合驅(qū)替設(shè)備，不同滲透率巖心（規(guī)格30 cm×4.5 cm×4.5 cm），夾持器，量筒（規(guī)格30 mL），電子天平（精度0.001 g），電子天平（精度0.01 g）。

1.2 實(shí)驗(yàn)過程

取優(yōu)化后的混相驅(qū)油體系，根據(jù)加入單體濃度配制一定氣液比及濃度4 000×10-6聚合物體系，分別放入A，B中間容器中；（其中體系分為A劑和B劑兩部分，在一定的溫度下，A劑和B劑接觸產(chǎn)生氣體和泡沫）；飽和巖心，測(cè)量孔隙體積，放入夾持器中；分別對(duì)兩組巖心進(jìn)行水測(cè)滲透率及原油飽和，向巖心中注入原油至夾持器出口端持續(xù)出油為止，驅(qū)替出水的體積即為飽和原油體積（65 ℃條件下，原油黏度75 mPa·s）；分別對(duì)兩組巖心進(jìn)行水驅(qū)，高、低滲巖心驅(qū)替出飽和原油體積的90%和70%；連接設(shè)備流程，混相驅(qū)并聯(lián)巖心驅(qū)油工藝流程如圖1，巖心加環(huán)壓（3號(hào)泵跟蹤壓差5 MPa）；1號(hào)泵和2號(hào)泵分別以0.5 mL·min-1頂替A，B中間容器，A劑和B劑在管線及巖心中混合產(chǎn)生氣體和泡沫，驅(qū)替高低滲巖心中剩余原油。

圖1 并聯(lián)巖心混相驅(qū)油注入工藝流程

2 混相驅(qū)體系驅(qū)油機(jī)理

2.1 阻力系數(shù)（RF）

阻力系數(shù)是指相同流量下混相驅(qū)通過巖心兩端壓差與注入清水時(shí)巖心兩端壓差之比，是評(píng)價(jià)混相流體注入性能的重要指標(biāo)。對(duì)于混相驅(qū)油體系，通過注入不同流體至壓力穩(wěn)定時(shí)為止，分別記錄不同流體通過巖心的壓差。

2.2 并聯(lián)巖心中內(nèi)部流體化學(xué)反程度計(jì)算

并聯(lián)管巖心內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)程度計(jì)算是通過物質(zhì)平衡方程，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0 ℃，0.1 MPa）下實(shí)際生成氣量推算在實(shí)際狀態(tài)下的理論生成氣量。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 混相驅(qū)流體注入性能評(píng)價(jià)

通過改變混相驅(qū)體系的濃度，分別配制氣液比1∶5和2∶5的混相驅(qū)體系，在不同氣液比時(shí)，在混相驅(qū)體系中加入一定量的催化劑，評(píng)價(jià)混相流體分別在不同滲透率巖心中的注入性。

圖2 加催化劑氣液比1∶5時(shí)注入PV數(shù)與阻力系數(shù)關(guān)系曲線

圖3 加催化劑氣液比2∶5時(shí)注入PV數(shù)與阻力系數(shù)關(guān)系曲線

由圖2-5注入PV數(shù)與阻力系數(shù)關(guān)系曲線可以看出，在驅(qū)替實(shí)驗(yàn)過程中，隨著混相驅(qū)體系的不斷注入，滲透率越低，阻力系數(shù)越大，滲透率越高，注入性越好；在混相驅(qū)體系中加入催化劑時(shí)，氣液比1∶5和氣液比2∶5體系在注入過程中，由于在一定溫度下，伴隨氣體及泡沫的大量產(chǎn)生，壓力上升更加明顯，表現(xiàn)為更強(qiáng)的封堵性能；混相驅(qū)體系氣液比越小時(shí)，體系注入后相對(duì)高氣液比體系產(chǎn)生的氣體和泡沫量少，表現(xiàn)為更好地注入性。

在不同氣液比，加入催化劑條件下：相同巖心滲透率下，氣液比1∶5比氣液比2∶5體系阻力系數(shù)小，由于體系中產(chǎn)生大量氣體及泡沫，注入壓力大，主要體現(xiàn)在氣體、泡沫以及聚合物對(duì)孔隙的封堵，氣液比1∶5較氣液比2∶5阻力系數(shù)低，主要是氣液比2∶5時(shí)產(chǎn)生更多的氣體及泡沫，具有更高的阻力系數(shù)；

3.2 氣液比及催化劑條件下的驅(qū)油效率

不同的氣液比和催化劑加量影響混相驅(qū)體系的氣體量生成，并且影響泡沫破滅的速率，對(duì)泡沫在多孔介質(zhì)中的滲流阻力及采收率的提高有著重要影響。

在2 000 mD滲透率巖心中，溫度65 ℃條件下，飽和原油，然后以0.5 mL·min-1的流速進(jìn)行水驅(qū)，水驅(qū)至含水率98%，出口端加回壓10 MPa，再以同樣的注入速度進(jìn)行混相驅(qū)體系的注入和后續(xù)水驅(qū)，通過模擬不同氣液比及體系中催化劑的加入來研究混相驅(qū)體系在多孔介質(zhì)中的驅(qū)油規(guī)律。

通過圖4的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，氣液比2∶5并且加入催化劑時(shí)，混相驅(qū)體系具有最大驅(qū)油效率，提高驅(qū)油效率可達(dá)27.1%，主要是在此條件下的體系中相對(duì)生成最大量的氣泡，在巖心中形成較高強(qiáng)度的封堵能力。并且氣液比1∶5加入催化劑體系的驅(qū)油效率高于氣液比2∶5不加催化劑體系，可以說明，體系中催化劑的加入相對(duì)氣液比的改變更容易影響體系中氣泡的生成，當(dāng)氣液比1∶5不加催化條件下，主要是由于體系注入后生成的氣泡量較少，泡沫分散在聚合物或者液相中，相互接觸的氣泡量較少，不能形成較高程度的封堵和提高液流轉(zhuǎn)向的能力。

圖4 不同氣液比和催化劑條件下各階段的驅(qū)油效率

3.3 混相驅(qū)流體驅(qū)油性能評(píng)價(jià)

通過進(jìn)一步優(yōu)選，選擇氣液比2∶5及加入催化劑的混相驅(qū)油體系在不同滲透率極差條件下進(jìn)行驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，模擬混相驅(qū)體系在非均質(zhì)油藏中的驅(qū)油性能。首先分別對(duì)不同極差的巖心中的高滲和低滲進(jìn)行前期水驅(qū)，驅(qū)油至含水率98%左右，然后將高低滲透巖心管并聯(lián)進(jìn)行體系注入及后續(xù)水驅(qū)（驅(qū)替的注入體積倍數(shù)為高低滲透巖心的總孔隙體積）。

表1 不同滲透率極差下混相驅(qū)實(shí)驗(yàn)參數(shù)

從圖5-7曲線中可以看出，前期水驅(qū)過程中，巖心滲透率越大，驅(qū)油效率越高。

圖5 滲透率極差為8時(shí)各階段驅(qū)油效率及產(chǎn)液量

圖6 滲透率極差為15時(shí)各階段驅(qū)油效率及產(chǎn)液量

在混相驅(qū)體系注入過程中，不同滲透率極差下，體系注入對(duì)高滲透率巖心的驅(qū)油效果更為明顯，并且極差越大，高滲巖心的驅(qū)油效率提高更為顯著，主要是由于在并聯(lián)巖心驅(qū)替過程中，混相驅(qū)體系更容易進(jìn)入高滲巖心，混相驅(qū)體系中的聚合物對(duì)高滲透率巖心中的優(yōu)勢(shì)通道進(jìn)行封堵，而此時(shí)的泡沫體系發(fā)生轉(zhuǎn)向，主要對(duì)高滲巖心中未被前期水驅(qū)波及的原油飽和區(qū)進(jìn)行驅(qū)替，在體系的不斷注入過程中，高滲巖心逐漸被封堵，當(dāng)封堵程度達(dá)到一定的程度且滲透率低于低滲透巖心滲透率時(shí)，驅(qū)油體系發(fā)生剖面反轉(zhuǎn)，開始進(jìn)入低滲巖心中，主要對(duì)低滲透率巖心進(jìn)行驅(qū)替，低滲透率巖心中的驅(qū)油效率提高。

圖7 滲透率極差為30時(shí)各階段驅(qū)油效率及產(chǎn)液量

表2 不同滲透率極差下混相驅(qū)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在后續(xù)水驅(qū)過程中，從圖5-7及表2可以看出，極差越大，低滲透巖心中在后續(xù)水驅(qū)過程中，驅(qū)油效率提高更加明顯。并且從圖5-7中的巖心分流量可以看出，不同極差的并聯(lián)巖心中，體系剛開始注入時(shí)更容易進(jìn)入高滲透率巖心中，并且?guī)r心滲透率越高，高低滲透率巖心產(chǎn)液量發(fā)生轉(zhuǎn)向需要注入的混相驅(qū)體系的體積倍數(shù)更大。由于混相驅(qū)體系首先進(jìn)入高滲透巖心，對(duì)高滲透巖心不斷地進(jìn)行封堵和驅(qū)替，隨著體系的注入量不斷增加，當(dāng)高滲透巖心封堵程度接近低滲透巖心滲透率，甚至低于低滲透巖心滲透率時(shí)，后續(xù)注入的體系進(jìn)入高滲巖心的量與巖心的滲透率有關(guān)，滲透率越高，需要注入的體系量越多，體系注入完成后，巖心中飽和的油被驅(qū)替出來，后續(xù)水驅(qū)主要向低滲透率巖心中，驅(qū)替低滲巖心中的剩余油。

4 結(jié) 論

1）通過對(duì)混相驅(qū)體系的注入性評(píng)價(jià)中發(fā)現(xiàn)，相同氣液比條件下，巖心滲透率越小，混相驅(qū)體系的阻力系數(shù)越小，注入性能更好。氣液比1∶5較氣液比2∶5混相驅(qū)體系注入過程中阻力系數(shù)較小，注入性較好；

2）通過對(duì)不同氣液比和催化劑條件下的混相驅(qū)體系進(jìn)行優(yōu)選，最終優(yōu)選出氣液比2∶5加入催化劑時(shí)的混相驅(qū)體系具有最佳驅(qū)油效率，可提高采收率達(dá)27.1%。

3）通過在不同極差滲透率下的驅(qū)油實(shí)驗(yàn)?zāi)M非均質(zhì)油藏混相驅(qū)體系的驅(qū)油效率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，滲透率極差越大，提高驅(qū)油效率越明顯，在滲透率極差30時(shí)，最終提高驅(qū)油效率可達(dá)36.24%。

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[3]馬賢圣,呼舜興,耿師江,等.多層水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)在橋口油田開發(fā)中的應(yīng)用[J].西安石油學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版, 2003, 18(6):47-50.

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Study on Seepage Characteristics of Miscible Profile Control and Flooding Technology in Heterogeneous Reservoirs

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（COSL Oilfield Production Division, Tianjin 300459, China）

In view of the complex percolation mechanism and oil displacement characteristics of gas-liquid two-phase in the reservoir, the injectivity and oil displacement performance of gas-liquid two-phase in different permeability cores under the condition of 0.5mL·min-1and 60 ℃were studied, and the permeability of the core was simulated when the gas-liquid ratio was 1∶5 and 2∶5 through the double pipe parallel displacement experiment under the core permeability contrast of 8, 10, 15, 20 and 30, the injectivity of miscible flooding system in the formation was studied under the core permeability contrast of 8, 15 and 30，the displacement effect of miscible flooding system in the hierarchical formation was evaluated. The experimental results showed that,miscible system could effectively seal high-permeability layer, had good plugging performance, and effectively displaced the crude oil in low-permeability layer. When the permeability contrast was 30, the oil displacement efficiency was increased by 36.24%. The seepage characteristics and adaptability of miscible flooding process in the reservoir were analyzed, and the miscible displacement parameters were optimized for miscible displacement, which could provide some guidance for increasing oil production by miscible displacement in the field.

Miscible drive; Double pipe parallel connection; Gas liquid ratio; Permeability contrast; Parameter optimization

2020-07-06

吳豹（1992-），男，采油工程師，碩士，湖北省荊州市人，2018年畢業(yè)于長江大學(xué)油氣田開發(fā)工程專業(yè)，研究方向：提高采收率及海上增產(chǎn)技術(shù)。

常振（1988-），男，采油工程師，碩士，研究方向：油田化學(xué)及提高采收率。

TQ022.4

A

1004-0935（2020）11-1352-05