河南油田化學(xué)驅(qū)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展

肖 磊，孫林濤，張連峰，王 熙，辛 辰

（1.中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南南陽 473132；2.中國石化河南油田分公司采油二廠，河南南陽 473400）

河南油田適合化學(xué)驅(qū)的資源總量約1.75×108t，化學(xué)驅(qū)動用儲量8 196.6×104t，化學(xué)驅(qū)動用程度46.8%；未動用儲量9 322.8×104t，占化學(xué)驅(qū)總儲量的50.0%以上（表1）。

表1 河南油田化學(xué)驅(qū)儲量及動用狀況

1 化學(xué)驅(qū)技術(shù)發(fā)展歷程

河南油田自80代初開始進(jìn)行三次采油技術(shù)前期研究，以化學(xué)驅(qū)儲量級別分類為主線，從化學(xué)驅(qū)優(yōu)質(zhì)儲量入手，遵循油藏工程、驅(qū)油體系、方案優(yōu)化設(shè)計(jì)、先導(dǎo)試驗(yàn)及推廣應(yīng)用等技術(shù)環(huán)節(jié)，合理規(guī)劃，循序漸進(jìn)，穩(wěn)步推進(jìn)。

化學(xué)驅(qū)技術(shù)先后經(jīng)歷五個發(fā)展階段，第一階段（1981—1990年）：化學(xué)驅(qū)方法篩選、潛力評價和聚合物驅(qū)可行性研究；第二階段（1991—1995年）：Ⅰ類儲量聚合物驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)；第三階段（1996—2003年）：Ⅰ類儲量聚合物驅(qū)工業(yè)化應(yīng)用，Ⅱ類儲量化學(xué)驅(qū)室內(nèi)研究；第四階段（2004—2013年）：Ⅱ類儲量聚驅(qū)工業(yè)化應(yīng)用，二次聚合物驅(qū)、SP/ASP復(fù)合驅(qū)和交聯(lián)聚合物驅(qū)室內(nèi)研究和先導(dǎo)試驗(yàn)；第五階段（2014—2020年）：較高黏度普通稠油聚合物驅(qū)和Ⅲ類儲量高溫聚合物驅(qū)室內(nèi)研究與先導(dǎo)試驗(yàn)，低張力泡沫復(fù)合驅(qū)、非均相復(fù)合驅(qū)和Ⅴ類儲量微乳液驅(qū)室內(nèi)研究。

2 化學(xué)驅(qū)技術(shù)狀況

經(jīng)過30余年技術(shù)攻關(guān)，河南油田在化學(xué)驅(qū)技術(shù)方面形成了剩余油精細(xì)描述、驅(qū)油體系研發(fā)、井網(wǎng)調(diào)整與優(yōu)化組合、地面混配工藝、注聚全過程調(diào)剖、低剪切和分注工藝、化學(xué)驅(qū)動態(tài)調(diào)整等重要技術(shù)。

河南油田共開展30個化學(xué)驅(qū)項(xiàng)目，主要在東部的雙河、下二門、古城等油田，其中聚合物驅(qū)項(xiàng)目23個，高溫交聯(lián)聚合物驅(qū)項(xiàng)目1個，二元/三元復(fù)合驅(qū)項(xiàng)目5個，非均相復(fù)合驅(qū)項(xiàng)目1個（表2）?，F(xiàn)場累計(jì)增油約280×104t，化學(xué)驅(qū)年增油量最高達(dá)20×104t，化學(xué)驅(qū)產(chǎn)油量最高占東部稀油產(chǎn)量的40%左右，化學(xué)驅(qū)技術(shù)已成為河南油田東部油區(qū)穩(wěn)產(chǎn)或延緩產(chǎn)量遞減的重要保障。

表2 河南油田化學(xué)驅(qū)現(xiàn)場實(shí)施項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)

3 化學(xué)驅(qū)技術(shù)存在問題與思考

3.1 化學(xué)驅(qū)產(chǎn)量遞減快

河南油田化學(xué)驅(qū)Ⅰ類儲量7 275.0×104t，動用程度70.7%；Ⅱ類儲量4 562.0×104t，動用程度59.7%，其中Ⅰ/Ⅱ類規(guī)?；瘍?yōu)質(zhì)儲量已全部動用。剩余儲量化學(xué)驅(qū)動用技術(shù)目前仍處于攻關(guān)階段，且低油價影響化學(xué)驅(qū)項(xiàng)目效益，導(dǎo)致化學(xué)驅(qū)產(chǎn)量持續(xù)下降，儲量接替困難（圖1）。

圖1 河南油田化學(xué)驅(qū)產(chǎn)量及儲量變化

3.2 剩余儲量對化學(xué)驅(qū)技術(shù)的要求

化學(xué)驅(qū)剩余儲量分布特點(diǎn)：①聚合物驅(qū)后，油藏采出程度高、含水高，剩余油分布復(fù)雜；②Ⅲ類及以上的高溫油藏：高溫、高礦化度、高含水、油層物性差；③小規(guī)模儲量斷塊油藏，含油面積呈條帶狀，井網(wǎng)不規(guī)則、調(diào)整難度大，多向受效井少，邊水能量強(qiáng)；④較高黏度稠油油藏：原油黏度高、流度控制困難，井距小、聚合物易竄流（圖2）。

圖2 化學(xué)驅(qū)剩余儲量類型

3.3 主體技術(shù)應(yīng)用范圍

聚合物驅(qū)技術(shù)是河南油田化學(xué)驅(qū)效益開發(fā)的主體技術(shù)，但聚合物溶液擴(kuò)大波及體積能力有限，高滲透層和大孔道導(dǎo)致聚合物竄流，開發(fā)效果變差。一旦聚竄形成，治理難度加大，尤其是物性好、非均質(zhì)性強(qiáng)、原油黏度高、井距小的區(qū)塊，竄流影響更為明顯，嚴(yán)重影響聚合物驅(qū)開發(fā)效果。有效抑制聚合物竄流是改善和提高聚驅(qū)效果的重要途徑。

3.4 污水水質(zhì)對化學(xué)劑注入質(zhì)量的影響

地面配制聚合物溶液過程中，氧和硫?qū)酆衔锶芤吼ざ扔绊憞?yán)重（表3、表4）。因此，配聚污水水質(zhì)治理是提升化學(xué)驅(qū)注入質(zhì)量的關(guān)鍵。化學(xué)驅(qū)現(xiàn)場實(shí)施要求氧含量小于0.5 mg/L，硫化物含量小于0.5 mg/L。

表3 氧含量對聚合物性能影響

表4 硫含量對聚合物性能影響

3.5 復(fù)合驅(qū)技術(shù)亟待提升效益水平

復(fù)合驅(qū)技術(shù)具有擴(kuò)大波及體積和提高驅(qū)油效率的作用，可大幅度提高采收率[1–4]。雙河油田E3h3Ⅳ511層三元復(fù)合驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)取得良好的增油降水效果，試驗(yàn)區(qū)階段增油30.9×104t，階段提高采收率12.1%，預(yù)測提高采收率12.6%，油藏采收率達(dá)65.0%。驅(qū)油體系組分多、化學(xué)劑用量大，導(dǎo)致影響因素相對復(fù)雜、體系成本高?；瘜W(xué)劑費(fèi)用占項(xiàng)目成本64.0%（圖3），影響化學(xué)驅(qū)效益。驅(qū)油體系成本是制約復(fù)合驅(qū)技術(shù)規(guī)?；?、長期應(yīng)用的重要因素。

圖3 雙河油田E3h3Ⅳ511層三元復(fù)合驅(qū)項(xiàng)目成本構(gòu)成

4 剩余儲量化學(xué)驅(qū)動用對策

4.1 聚合物驅(qū)后油藏

河南油田聚合物驅(qū)后化學(xué)驅(qū)剩余儲量采出程度高、含水高、剩余油分布復(fù)雜，占化學(xué)驅(qū)總剩余儲量的35%以上。針對這些剩余儲量，河南油田開展了化學(xué)驅(qū)技術(shù)方法研究，包括低張力泡沫復(fù)合驅(qū)[5–6]、三元復(fù)合驅(qū)、二次聚合物驅(qū)和非均相復(fù)合驅(qū)等[7–10]（表5）。聚合物驅(qū)后動用化學(xué)驅(qū)儲量關(guān)鍵是降低成本，從而提高化學(xué)驅(qū)效益。

表5 聚合物驅(qū)后油藏進(jìn)一步提高采收率技術(shù)

4.2 Ⅲ類及以上高溫油藏

Ⅲ類及以上高溫油藏埋藏較深、油藏溫度高、物性差、礦化度高、含水高，未動用儲量約占化學(xué)驅(qū)總剩余儲量的32%。動用這類儲量的關(guān)鍵是耐溫、抗鹽、注入性好、成本低的化學(xué)驅(qū)驅(qū)油體系研發(fā)。河南油田經(jīng)過長期技術(shù)攻關(guān)，初步形成以低度交聯(lián)聚合物驅(qū)、耐高溫聚合物驅(qū)、微乳液驅(qū)等技術(shù)（表6），其中低度交聯(lián)聚合物驅(qū)、高溫聚合物驅(qū)技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用效果良好，還需進(jìn)一步深化認(rèn)識驅(qū)油體系，提高污水適應(yīng)性，擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模，從而有效動用儲量。

表6 Ⅲ類及以上高溫油藏提高采收率技術(shù)

4.3 小規(guī)模斷塊油藏

小規(guī)模斷塊油藏化學(xué)驅(qū)剩余儲量約占化學(xué)驅(qū)總剩余儲量24%，含油面積呈條帶狀、井網(wǎng)不規(guī)則、多向受效井少、調(diào)整難度大。針對該類儲量特點(diǎn)，以低成本聚合物驅(qū)技術(shù)為主要攻關(guān)方向，注重調(diào)驅(qū)結(jié)合，優(yōu)化地面配注工藝，降低成本，提高化學(xué)驅(qū)效益。

4.4 黏度較高的稠油油藏

黏度較高的普通稠油油藏化學(xué)驅(qū)儲量約占化學(xué)驅(qū)總剩余儲量的9%，該類儲量原油黏度高，井網(wǎng)不規(guī)則，井距小，流度控制困難，化學(xué)劑容易竄流。采用黏彈性優(yōu)越的超高分聚合物或多功能聚合物為驅(qū)油體系，以高黏彈性為基礎(chǔ)，合理控制流度，強(qiáng)化調(diào)驅(qū)結(jié)合，輔以降黏，提高原油流動性，可以有效動用該類儲量（表7）。

表7 黏度較高的稠油油藏提高采收率技術(shù)

4.5 交聯(lián)聚合物驅(qū)提高采收率

交聯(lián)聚合物（或稱微凝膠）提高了聚合物的耐溫性能，高溫適應(yīng)性強(qiáng)，熱穩(wěn)定性好，增黏效果明顯[11]。同時，交聯(lián)聚合物建立滲流阻力能力遠(yuǎn)高于聚合物，擴(kuò)大波及體積能力強(qiáng)，與復(fù)合驅(qū)油體系相結(jié)合，有助于改善和提高驅(qū)油效率（表8）。

表8 不同驅(qū)油體系巖心驅(qū)替效果對比

4.6 全過程調(diào)剖能夠提升化學(xué)驅(qū)效果

河南油田形成了注聚前、注聚中、注聚后（水驅(qū)前）聚合物驅(qū)全過程調(diào)剖技術(shù)。注聚前調(diào)剖可以有效改善吸水剖面，擴(kuò)大聚合物波及體積；注聚過程中調(diào)剖可抑制聚合物溶液竄流，降低產(chǎn)出液聚合物濃度，提高聚合物利用率；轉(zhuǎn)水驅(qū)前調(diào)剖可保護(hù)聚合物段塞，防止后續(xù)注入水快速突破，充分發(fā)揮后續(xù)水驅(qū)作用。開展全過程調(diào)剖能夠有效改善化學(xué)驅(qū)效果，提升化學(xué)驅(qū)效益[12–16]。

4.7 強(qiáng)化聚合物驅(qū)個性化

全過程實(shí)時跟蹤評價聚合物驅(qū)效果，深化注入段塞量優(yōu)化研究，適時增加注聚量，有助于延長聚合物驅(qū)見效高峰期，進(jìn)一步改善和提升聚合物驅(qū)效果。如雙河油田北塊E3h3Ⅳ13聚合物驅(qū)單元方案設(shè)計(jì)完成注入后，實(shí)施延長注聚，單元增油降水效果較好（圖4）。

圖4 雙河油田北塊E3h3Ⅳ13層聚合物驅(qū)預(yù)測跟蹤

5 結(jié)論

化學(xué)驅(qū)技術(shù)可以有效減緩老油田產(chǎn)量遞減，大幅度提高原油采收率，但成本高、投入高，導(dǎo)致低油價下化學(xué)驅(qū)開發(fā)效益降低，提升化學(xué)驅(qū)效益是當(dāng)前重點(diǎn)攻關(guān)方向?；瘜W(xué)驅(qū)提高采收率技術(shù)需要從驅(qū)油劑研發(fā)、區(qū)塊優(yōu)選、井網(wǎng)優(yōu)化與調(diào)整、方案設(shè)計(jì)、地面及注采工藝、動態(tài)跟蹤與調(diào)整等方面攻關(guān)。

（1）強(qiáng)化技術(shù)攻關(guān)和技術(shù)合作，優(yōu)選、研發(fā)低成本的化學(xué)驅(qū)油體系。

（2）深化油藏認(rèn)識，注重區(qū)塊優(yōu)選，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目提質(zhì)增效。

（3）以提高采收率為主，從井網(wǎng)優(yōu)化、地面和注采工藝等方面深化認(rèn)識和研究，優(yōu)化方案編制，充分利用現(xiàn)有資源，降低項(xiàng)目投入，注重開發(fā)效果與效益。