不同驅油劑應用于聚合物驅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)

不同驅油劑應用于聚合物驅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)

國內一些油田已陸續進入聚合物驅后續水驅階段，亟待研發聚合物驅油后進一步提高采收率技術。為此，運用物理模擬方法，研究了不同驅油劑的滲流能力及聚合物驅油后驅油效果。實驗結果表明，泡沫復合體系阻力系數及殘余阻力系數最高，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，進一步提高了驅油效率，驅油效果較好，聚合物驅油后采收率提高10.6個百分點。

聚合物驅油;驅油劑;阻力系數;殘余阻力系數;采收率;調剖

引言

目前，國內一些油田已陸續進入聚合物驅后續水驅階段，而聚合物驅油后油藏仍有將近50%的地質儲量［1－2］，亟待研發聚合物驅油后進一步提高采收率的技術，以保證油田持續有效開發。聚合物驅油后，油層層內矛盾、層間矛盾、平面矛盾更加突出，剩余油分布高度零散，這就對聚合物驅油后驅油體系有了更高的要求，要求驅油效率更高，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、三元復合驅、二元復合驅、高濃度聚合物驅、普通濃度聚合物驅提高采收率效果。研究結果能夠為現場聚合物驅后進一步提高采收率措施的應用提供一定的理論依據。

1 聚合物驅油后驅油劑的選擇

聚合物驅油后，油層無論縱向上還是平面上，非均質性矛盾進一步加劇，流度控制更加困難［3］，這就要求聚合物驅油后采用的驅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，聚合物驅油后剩余油賦存狀態更為復雜，宏觀上高度分散，微觀上需要更大的毛管數才能動用［4－5］，因此聚合物驅油后驅油劑應具有較強的洗油能力，即能夠在一次聚合物驅油的基礎上進一步提高驅油效率。所選擇的驅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。

依據以上原則，優選5種驅油劑: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種驅油體系化學劑參數見表1。

表1 化學劑參數

2 不同驅油劑滲流性能及聚合物驅油后驅油效果實驗研究

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

驅油實驗所用物理模型為人造3層非均質巖心，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。實驗用水為現場回注污水，實驗用油為聯合站原油配制的模擬油，黏度為9.3 mPa·s。

滲流實驗程序:水驅至注入壓力平穩+化學驅至注入壓力平穩+后續水驅至壓力平穩。

驅油實驗程序:水驅至含水98%+一次聚合物驅油0.57PV+后續水驅至含水98%+聚合物驅油后化學劑0.3PV+聚合物保護段塞0.2PV+后續水驅至含水98%。

5種驅油方案在一次聚合物驅油階段所用聚合物分子質量均為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和普通濃度聚合物驅注入量為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量符合要求，施工現場需清潔，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 實驗結果分析

2.2.1 不同驅油劑阻力系數及殘余阻力系數

研究表明，對于給定油層，阻力系數及殘余阻力系數越大，驅油劑在多孔介質中的滲流阻力越大，越有利于提高油層波及體積［6－7］。根據定義，計算出每種驅油體系的阻力系數及殘余阻力系數。從圖1可知，阻力系數、殘余阻力系數和體系黏度有一定正相關性，即黏度高阻力系數和殘余阻力系數也高。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，對多孔介質的堵塞更為嚴重一些，因此阻力系數大于二元復合體系。

圖1 不同化學驅阻力系數及殘余阻力系數

圖2 聚驅后不同化學驅方法采收率提高值

2.2.2 不同驅油劑聚合物驅油后驅油效果

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

圖3 不同化學驅方法注入壓力隨注入量變化關系曲線

圖4 不同化學驅方法含水率隨注入量變化關系曲線

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

2.2.3 聚合物驅油后泡沫復合驅驅油機理

泡沫復合體系阻力系數和殘余阻力系數最大，調驅能力最強，聚合物驅油后采收率提高值在幾種驅油劑中是最高的。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，也發揮了驅油的作用。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，能夠進一步提高驅油效率［9］。

3 調剖對改善聚合物驅油效果的作用

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油方案相同，方案2為調剖方案。方案1作為方案2的對比方案。方案2實驗程序為:水驅至98%+一次聚合物驅油0.57PV+后續水驅至98%+調剖劑0.1PV+二元復合驅0.3PV+聚合物保護段塞0.2PV+后續水驅至98%。采用交聯劑調剖，其他驅替階段化學劑參數與前述驅油實驗相同。

3.2 實驗結果分析

表2 調剖實驗結果

如表2所示，方案1、2中聚合物驅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，說明調剖劑對高滲層的封堵或液流轉向效果較好，可以有效抑制后續二元復合體系突進，擴大了中低滲層的波及體積。因此，針對聚合物驅油后油層縱向非均質矛盾進一步加劇的特點，應實施調剖封堵高滲層，以更大限度地發揮后續驅油劑的作用。

4 結 論

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

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

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

［1］沈德煌，馬德勝，聶凌云，等.聚合物驅后油藏蒸汽驅技術可行性研究［J］.特種油氣藏，2011，18(4):108－109.

［2］汪萍，常毓文，唐瑋，等.聚合物驅油后提高采收率優化研究［J］.特種油氣藏，2011，18(4):73－74.

［3］廖廣志，王克亮，閻文華.流度比對化學驅驅油效果影響因素研究［J］.大慶石油地質與開發，2001，20(2): 14－16.

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［5］盧祥國，高振環，趙小京，等.聚合物驅后剩余油分布規律研究［J］.石油學報，1996，17(4):55－61.

［6］高淑玲，邵振波，顧根深.霍爾曲線在聚合物驅油過程中的應用［J］.大慶石油地質與開發，2007，26(3):119－121.

［7］張曉華.阻力系數對聚合物驅油效果的影響［J］.特種油氣藏，2011，18(3):81－83.

［8］孫靈輝，劉衛東，趙海寧，等.聚合物驅油后高彈性聚合物驅油方法探索［J］.西南石油大學學報，2007，29 (6):112－115.

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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”之子課題“聚合物驅后提高采收率技術”(2008E－1210)

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