不同驱油剂应用于聚合物驱油后油层的适应性分析

2012-09-15曹瑞波韩培慧高淑玲

特种油气藏 2012年4期

关键词：油剂水驱驱油

曹瑞波，韩培慧，高淑玲

(中油大庆油田有限责任公司，黑龙江大庆 163712)

不同驱油剂应用于聚合物驱油后油层的适应性分析

曹瑞波，韩培慧，高淑玲

(中油大庆油田有限责任公司，黑龙江大庆 163712)

国内一些油田已陆续进入聚合物驱后续水驱阶段，亟待研发聚合物驱油后进一步提高采收率技术。为此，运用物理模拟方法，研究了不同驱油剂的渗流能力及聚合物驱油后驱油效果。实验结果表明，泡沫复合体系阻力系数及残余阻力系数最高，流度控制作用最强，扩大了波及体积，同时由于表面活性剂的加入，进一步提高了驱油效率，驱油效果较好，聚合物驱油后采收率提高10.6个百分点。

聚合物驱油;驱油剂;阻力系数;残余阻力系数;采收率;调剖

引言

目前，国内一些油田已陆续进入聚合物驱后续水驱阶段，而聚合物驱油后油藏仍有将近50%的地质储量［1－2］，亟待研发聚合物驱油后进一步提高采收率的技术，以保证油田持续有效开发。聚合物驱油后，油层层内矛盾、层间矛盾、平面矛盾更加突出，剩余油分布高度零散，这就对聚合物驱油后驱油体系有了更高的要求，要求驱油效率更高，流度控制能力更强。利用物理模拟实验方法评价了泡沫复合驱、三元复合驱、二元复合驱、高浓度聚合物驱、普通浓度聚合物驱提高采收率效果。研究结果能够为现场聚合物驱后进一步提高采收率措施的应用提供一定的理论依据。

1 聚合物驱油后驱油剂的选择

聚合物驱油后，油层无论纵向上还是平面上，非均质性矛盾进一步加剧，流度控制更加困难［3］，这就要求聚合物驱油后采用的驱油剂应具备较强的流度控制能力，即应具有较高的黏度。另外，聚合物驱油后剩余油赋存状态更为复杂，宏观上高度分散，微观上需要更大的毛管数才能动用［4－5］，因此聚合物驱油后驱油剂应具有较强的洗油能力，即能够在一次聚合物驱油的基础上进一步提高驱油效率。所选择的驱油体系在具备上述条件的基础上，还应该具备原料来源充足、价格低廉的特点。

依据以上原则，优选5种驱油剂:普通浓度聚合物体系;高浓度聚合物体系;无碱表面活性剂/聚合物二元复合体系;碱/表面活性剂/聚合物三元复合体系，碱采用强碱氢氧化钠，表面活性剂采用重烷基苯磺酸盐;泡沫复合体系，发泡剂为无碱表面活性剂/聚合物二元复合体系，气体为空气，气液比为1∶1。5种驱油体系化学剂参数见表1。

表1 化学剂参数

2 不同驱油剂渗流性能及聚合物驱油后驱油效果实验研究

开展2种类型实验研究，一种是渗流性能实验，用阻力系数及残余阻力系数来评价驱油剂在多孔介质中的流动传导性能及吸附性能;另一种是驱油实验，以评价驱油剂进一步提高聚合物驱油后油层采收率的效果。2种实验分别对5种驱油体系进行评价，各设计5种实验方案。

2.1 实验条件及实验程序

渗流实验所用物理模型为人造均质岩心，长0.300 m，宽0.045 m，高0.045 m，气测渗透率为1 200×10－3μm2。

驱油实验所用物理模型为人造3层非均质岩心，长0.300 m，宽0.045 m，高0.045 m，3层等厚，气测渗透率分别为2 400×10－3、800×10－3、300× 10－3μm2。实验用水为现场回注污水，实验用油为联合站原油配制的模拟油，黏度为9.3 mPa·s。

渗流实验程序:水驱至注入压力平稳+化学驱至注入压力平稳+后续水驱至压力平稳。

驱油实验程序:水驱至含水98%+一次聚合物驱油0.57PV+后续水驱至含水98%+聚合物驱油后化学剂0.3PV+聚合物保护段塞0.2PV+后续水驱至含水98%。

5种驱油方案在一次聚合物驱油阶段所用聚合物分子质量均为1 500×104，所用聚合物浓度均为1 000 mg/L，聚合物溶液黏度为25 mPa·s。二元复合体系、三元复合体系和泡沫复合体系需注聚合物保护段塞，保护段塞所用聚合物分子质量为2 500 ×104，浓度为1 400 mg/L，黏度为72 mPa·s，其中高浓度聚合物驱和普通浓度聚合物驱注入量为0.5 PV，不存在聚合物保护段塞。

（13）在施工期间必须确保建材质量符合要求，施工现场需清洁，由于是深基坑支护，所以必须按照施工安全相关要求进行施工，以确保施工安全。

2.2 实验结果分析

2.2.1 不同驱油剂阻力系数及残余阻力系数

研究表明，对于给定油层，阻力系数及残余阻力系数越大，驱油剂在多孔介质中的渗流阻力越大，越有利于提高油层波及体积［6－7］。根据定义，计算出每种驱油体系的阻力系数及残余阻力系数。从图1可知，阻力系数、残余阻力系数和体系黏度有一定正相关性，即黏度高阻力系数和残余阻力系数也高。黏度相同的二元复合体系和三元复合体系，两者的阻力系数相差较大，这是由两者体系聚合物浓度的差异造成的。由表1可知，三元复合体系中聚合物的浓度为1 900 mg/L，二元复合体系中聚合物浓度为1 400 mg/L，三元复合体系聚合物浓度大，吸附量大，对多孔介质的堵塞更为严重一些，因此阻力系数大于二元复合体系。

图1 不同化学驱阻力系数及残余阻力系数

图2 聚驱后不同化学驱方法采收率提高值

2.2.2 不同驱油剂聚合物驱油后驱油效果

从图2可以看出，各种驱油方法均能在一次聚合物驱油的基础上进一步提高采收率，聚合物驱油后采收率提高值依次为:泡沫复合驱(10.60%)＞三元复合驱(8.10%)＞二元复合驱(7.20%)＞高浓度聚合物驱(3.85%)＞普通浓度聚合物驱(1.25%)。由于具有较高的黏度，除普通浓度聚合物驱油外，其他几种聚合物驱油后压力升幅均较大(图3)，有利于建立更大的局部驱替压力梯度，增加毛管数，提高驱油效率。聚合物驱油后，化学驱能够进一步降低含水率(图4)，其中泡沫复合驱含水下降幅度最大，和一次聚合物驱油时含水下降幅度相当，其他几种含水下降幅度均不如一次聚合物驱油。

图3 不同化学驱方法注入压力随注入量变化关系曲线

图4 不同化学驱方法含水率随注入量变化关系曲线

聚合物驱油后，各种提高采收率方法中，普通浓度聚合物驱的效果最差，主要是由于普通浓度聚合物的黏度相对于一次聚合物驱油时的聚合物黏度仅提高1.4倍，其调整吸水剖面、降低水油流度比的能力有限。高浓度聚合物体系也有较高的阻力系数和残余阻力系数，有较强的调驱能力，但采收率提高幅度不大，其原因是聚合物驱油后高浓度聚合物进一步提高驱油效率能力有限，只是起到扩大波及体积有效动用低渗层储量的作用［8］。三元体系阻力系数高于二元体系阻力系数，残余阻力系数基本相同，三元体系调驱能力强于二元体系，采收率提高值也高于二元体系。

2.2.3 聚合物驱油后泡沫复合驱驱油机理

泡沫复合体系阻力系数和残余阻力系数最大，调驱能力最强，聚合物驱油后采收率提高值在几种驱油剂中是最高的。这是由于泡沫体系具有“堵大不堵小”的作用，注入地层的泡沫首先进入高渗透大孔道，随着注入量的不断增多，在高渗层中逐渐形成泡沫堵塞，渗流阻力增大，此后注入的流体相对比较均匀地向中低渗层推进，使注入剖面得到较好的控制，扩大了波及体积，提高了中低渗透层的采收率。另外，泡沫破灭和再生过程中分离出的一部分气体受重力的作用，上浮至正韵律地层上部的低渗层，也发挥了驱油的作用。泡沫复合体系是在二元体系中加入气体组成的复合体系，因此具有二元体系的特点，能够进一步提高驱油效率［9］。

3 调剖对改善聚合物驱油效果的作用

3.1 实验条件及实验方案

实验采用2层非均质人造岩心，高、低渗层气测渗透率分别为2 000×10－3、500×10－3μm2，长0.300 m，宽0.045 m，高0.045 m。

开展2种实验方案，方案1的实验程序与前述驱油方案相同，方案2为调剖方案。方案1作为方案2的对比方案。方案2实验程序为:水驱至98%+一次聚合物驱油0.57PV+后续水驱至98%+调剖剂0.1PV+二元复合驱0.3PV+聚合物保护段塞0.2PV+后续水驱至98%。采用交联剂调剖，其他驱替阶段化学剂参数与前述驱油实验相同。

3.2 实验结果分析

表2 调剖实验结果

如表2所示，方案1、2中聚合物驱油后采收率提高值分别为8.1%、11.9%，方案2较方案1多提高了3.8个百分点，说明调剖剂对高渗层的封堵或液流转向效果较好，可以有效抑制后续二元复合体系突进，扩大了中低渗层的波及体积。因此，针对聚合物驱油后油层纵向非均质矛盾进一步加剧的特点，应实施调剖封堵高渗层，以更大限度地发挥后续驱油剂的作用。