不同驅(qū)油劑應用于聚合物驅(qū)油后油層的適應性分析

曹瑞波，韓培慧，高淑玲

(中油大慶油田有限責任公司，黑龍江 大慶 163712)

不同驅(qū)油劑應用于聚合物驅(qū)油后油層的適應性分析

曹瑞波，韓培慧，高淑玲

(中油大慶油田有限責任公司，黑龍江 大慶 163712)

國內(nèi)一些油田已陸續(xù)進入聚合物驅(qū)后續(xù)水驅(qū)階段，亟待研發(fā)聚合物驅(qū)油后進一步提高采收率技術(shù)。為此，運用物理模擬方法，研究了不同驅(qū)油劑的滲流能力及聚合物驅(qū)油后驅(qū)油效果。實驗結(jié)果表明，泡沫復合體系阻力系數(shù)及殘余阻力系數(shù)最高，流度控制作用最強，擴大了波及體積，同時由于表面活性劑的加入，進一步提高了驅(qū)油效率，驅(qū)油效果較好，聚合物驅(qū)油后采收率提高10.6個百分點。

聚合物驅(qū)油;驅(qū)油劑;阻力系數(shù);殘余阻力系數(shù);采收率;調(diào)剖

引言

目前，國內(nèi)一些油田已陸續(xù)進入聚合物驅(qū)后續(xù)水驅(qū)階段，而聚合物驅(qū)油后油藏仍有將近50%的地質(zhì)儲量［1－2］，亟待研發(fā)聚合物驅(qū)油后進一步提高采收率的技術(shù)，以保證油田持續(xù)有效開發(fā)。聚合物驅(qū)油后，油層層內(nèi)矛盾、層間矛盾、平面矛盾更加突出，剩余油分布高度零散，這就對聚合物驅(qū)油后驅(qū)油體系有了更高的要求，要求驅(qū)油效率更高，流度控制能力更強。利用物理模擬實驗方法評價了泡沫復合驅(qū)、三元復合驅(qū)、二元復合驅(qū)、高濃度聚合物驅(qū)、普通濃度聚合物驅(qū)提高采收率效果。研究結(jié)果能夠為現(xiàn)場聚合物驅(qū)后進一步提高采收率措施的應用提供一定的理論依據(jù)。

1 聚合物驅(qū)油后驅(qū)油劑的選擇

聚合物驅(qū)油后，油層無論縱向上還是平面上，非均質(zhì)性矛盾進一步加劇，流度控制更加困難［3］，這就要求聚合物驅(qū)油后采用的驅(qū)油劑應具備較強的流度控制能力，即應具有較高的黏度。另外，聚合物驅(qū)油后剩余油賦存狀態(tài)更為復雜，宏觀上高度分散，微觀上需要更大的毛管數(shù)才能動用［4－5］，因此聚合物驅(qū)油后驅(qū)油劑應具有較強的洗油能力，即能夠在一次聚合物驅(qū)油的基礎上進一步提高驅(qū)油效率。所選擇的驅(qū)油體系在具備上述條件的基礎上，還應該具備原料來源充足、價格低廉的特點。

依據(jù)以上原則，優(yōu)選5種驅(qū)油劑:普通濃度聚合物體系;高濃度聚合物體系;無堿表面活性劑/聚合物二元復合體系;堿/表面活性劑/聚合物三元復合體系，堿采用強堿氫氧化鈉，表面活性劑采用重烷基苯磺酸鹽;泡沫復合體系，發(fā)泡劑為無堿表面活性劑/聚合物二元復合體系，氣體為空氣，氣液比為1∶1。5種驅(qū)油體系化學劑參數(shù)見表1。

表1 化學劑參數(shù)

2 不同驅(qū)油劑滲流性能及聚合物驅(qū)油后驅(qū)油效果實驗研究

開展2種類型實驗研究，一種是滲流性能實驗，用阻力系數(shù)及殘余阻力系數(shù)來評價驅(qū)油劑在多孔介質(zhì)中的流動傳導性能及吸附性能;另一種是驅(qū)油實驗，以評價驅(qū)油劑進一步提高聚合物驅(qū)油后油層采收率的效果。2種實驗分別對5種驅(qū)油體系進行評價，各設計5種實驗方案。

2.1 實驗條件及實驗程序

滲流實驗所用物理模型為人造均質(zhì)巖心，長0.300 m，寬0.045 m，高0.045 m，氣測滲透率為1 200×10－3μm2。

驅(qū)油實驗所用物理模型為人造3層非均質(zhì)巖心，長0.300 m，寬0.045 m，高0.045 m，3層等厚，氣測滲透率分別為2 400×10－3、800×10－3、300× 10－3μm2。實驗用水為現(xiàn)場回注污水，實驗用油為聯(lián)合站原油配制的模擬油，黏度為9.3 mPa·s。

滲流實驗程序:水驅(qū)至注入壓力平穩(wěn)+化學驅(qū)至注入壓力平穩(wěn)+后續(xù)水驅(qū)至壓力平穩(wěn)。

驅(qū)油實驗程序:水驅(qū)至含水98%+一次聚合物驅(qū)油0.57PV+后續(xù)水驅(qū)至含水98%+聚合物驅(qū)油后化學劑0.3PV+聚合物保護段塞0.2PV+后續(xù)水驅(qū)至含水98%。

5種驅(qū)油方案在一次聚合物驅(qū)油階段所用聚合物分子質(zhì)量均為1 500×104，所用聚合物濃度均為1 000 mg/L，聚合物溶液黏度為25 mPa·s。二元復合體系、三元復合體系和泡沫復合體系需注聚合物保護段塞，保護段塞所用聚合物分子質(zhì)量為2 500 ×104，濃度為1 400 mg/L，黏度為72 mPa·s，其中高濃度聚合物驅(qū)和普通濃度聚合物驅(qū)注入量為0.5 PV，不存在聚合物保護段塞。

（13）在施工期間必須確保建材質(zhì)量符合要求，施工現(xiàn)場需清潔，由于是深基坑支護，所以必須按照施工安全相關要求進行施工，以確保施工安全。

2.2 實驗結(jié)果分析

2.2.1 不同驅(qū)油劑阻力系數(shù)及殘余阻力系數(shù)

研究表明，對于給定油層，阻力系數(shù)及殘余阻力系數(shù)越大，驅(qū)油劑在多孔介質(zhì)中的滲流阻力越大，越有利于提高油層波及體積［6－7］。根據(jù)定義，計算出每種驅(qū)油體系的阻力系數(shù)及殘余阻力系數(shù)。從圖1可知，阻力系數(shù)、殘余阻力系數(shù)和體系黏度有一定正相關性，即黏度高阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)也高。黏度相同的二元復合體系和三元復合體系，兩者的阻力系數(shù)相差較大，這是由兩者體系聚合物濃度的差異造成的。由表1可知，三元復合體系中聚合物的濃度為1 900 mg/L，二元復合體系中聚合物濃度為1 400 mg/L，三元復合體系聚合物濃度大，吸附量大，對多孔介質(zhì)的堵塞更為嚴重一些，因此阻力系數(shù)大于二元復合體系。

圖1 不同化學驅(qū)阻力系數(shù)及殘余阻力系數(shù)

圖2 聚驅(qū)后不同化學驅(qū)方法采收率提高值

2.2.2 不同驅(qū)油劑聚合物驅(qū)油后驅(qū)油效果

從圖2可以看出，各種驅(qū)油方法均能在一次聚合物驅(qū)油的基礎上進一步提高采收率，聚合物驅(qū)油后采收率提高值依次為:泡沫復合驅(qū)(10.60%)＞三元復合驅(qū)(8.10%)＞二元復合驅(qū)(7.20%)＞高濃度聚合物驅(qū)(3.85%)＞普通濃度聚合物驅(qū)(1.25%)。由于具有較高的黏度，除普通濃度聚合物驅(qū)油外，其他幾種聚合物驅(qū)油后壓力升幅均較大(圖3)，有利于建立更大的局部驅(qū)替壓力梯度，增加毛管數(shù)，提高驅(qū)油效率。聚合物驅(qū)油后，化學驅(qū)能夠進一步降低含水率(圖4)，其中泡沫復合驅(qū)含水下降幅度最大，和一次聚合物驅(qū)油時含水下降幅度相當，其他幾種含水下降幅度均不如一次聚合物驅(qū)油。

圖3 不同化學驅(qū)方法注入壓力隨注入量變化關系曲線

圖4 不同化學驅(qū)方法含水率隨注入量變化關系曲線

聚合物驅(qū)油后，各種提高采收率方法中，普通濃度聚合物驅(qū)的效果最差，主要是由于普通濃度聚合物的黏度相對于一次聚合物驅(qū)油時的聚合物黏度僅提高1.4倍，其調(diào)整吸水剖面、降低水油流度比的能力有限。高濃度聚合物體系也有較高的阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)，有較強的調(diào)驅(qū)能力，但采收率提高幅度不大，其原因是聚合物驅(qū)油后高濃度聚合物進一步提高驅(qū)油效率能力有限，只是起到擴大波及體積有效動用低滲層儲量的作用［8］。三元體系阻力系數(shù)高于二元體系阻力系數(shù)，殘余阻力系數(shù)基本相同，三元體系調(diào)驅(qū)能力強于二元體系，采收率提高值也高于二元體系。

2.2.3 聚合物驅(qū)油后泡沫復合驅(qū)驅(qū)油機理

泡沫復合體系阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)最大，調(diào)驅(qū)能力最強，聚合物驅(qū)油后采收率提高值在幾種驅(qū)油劑中是最高的。這是由于泡沫體系具有“堵大不堵小”的作用，注入地層的泡沫首先進入高滲透大孔道，隨著注入量的不斷增多，在高滲層中逐漸形成泡沫堵塞，滲流阻力增大，此后注入的流體相對比較均勻地向中低滲層推進，使注入剖面得到較好的控制，擴大了波及體積，提高了中低滲透層的采收率。另外，泡沫破滅和再生過程中分離出的一部分氣體受重力的作用，上浮至正韻律地層上部的低滲層，也發(fā)揮了驅(qū)油的作用。泡沫復合體系是在二元體系中加入氣體組成的復合體系，因此具有二元體系的特點，能夠進一步提高驅(qū)油效率［9］。

3 調(diào)剖對改善聚合物驅(qū)油效果的作用

3.1 實驗條件及實驗方案

實驗采用2層非均質(zhì)人造巖心，高、低滲層氣測滲透率分別為2 000×10－3、500×10－3μm2，長0.300 m，寬0.045 m，高0.045 m。

開展2種實驗方案，方案1的實驗程序與前述驅(qū)油方案相同，方案2為調(diào)剖方案。方案1作為方案2的對比方案。方案2實驗程序為:水驅(qū)至98%+一次聚合物驅(qū)油0.57PV+后續(xù)水驅(qū)至98%+調(diào)剖劑0.1PV+二元復合驅(qū)0.3PV+聚合物保護段塞0.2PV+后續(xù)水驅(qū)至98%。采用交聯(lián)劑調(diào)剖，其他驅(qū)替階段化學劑參數(shù)與前述驅(qū)油實驗相同。

3.2 實驗結(jié)果分析

表2 調(diào)剖實驗結(jié)果

如表2所示，方案1、2中聚合物驅(qū)油后采收率提高值分別為8.1%、11.9%，方案2較方案1多提高了3.8個百分點，說明調(diào)剖劑對高滲層的封堵或液流轉(zhuǎn)向效果較好，可以有效抑制后續(xù)二元復合體系突進，擴大了中低滲層的波及體積。因此，針對聚合物驅(qū)油后油層縱向非均質(zhì)矛盾進一步加劇的特點，應實施調(diào)剖封堵高滲層，以更大限度地發(fā)揮后續(xù)驅(qū)油劑的作用。

4 結(jié) 論

(1)聚合物驅(qū)油后，油層特點及剩余油存在狀態(tài)客觀上要求聚合物驅(qū)油后驅(qū)油劑的選擇應綜合考慮擴大波及體積和提高驅(qū)油效率的雙重驅(qū)油機理。

(2)所評價的5種驅(qū)油劑，泡沫復合體系阻力系數(shù)及殘余阻力系數(shù)最高，流度控制作用最強，同時由于表面活性劑的加入，進一步提高了驅(qū)油效率，驅(qū)油效果最好。二元復合體系及三元復合體系也有較好的驅(qū)油效果。

(3)聚合物驅(qū)油后調(diào)剖能夠進一步改善聚合物驅(qū)油后驅(qū)油效果，有利于更大限度地發(fā)揮驅(qū)油劑的作用。

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編輯 姜 嶺

TE357.46

A

1006－6535(2012)04－0100－04

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.04.025

20111111;改回日期:20111120

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”之子課題“聚合物驅(qū)后提高采收率技術(shù)”(2008E－1210)

曹瑞波(1977－)，男，工程師，2002年畢業(yè)于大慶石油學院石油工程專業(yè)，現(xiàn)從事提高原油采收率技術(shù)研究工作。