海上油田聚合物驅注入方式室內對比評價研究

何春百，馮國智，康曉東，梁 丹，李宜強

（1．海洋石油高效開發國家重點實驗室，北京100027；2．中海油研究總院；3．中國石油大學（北京））

海上油田聚合物驅礦場實踐當中，常采取恒速注入與恒壓注入相結合的方式，即首先以油田開發方案中設計的注入量為目標，采取恒速注入的方式；當注聚過程中注入壓力接近注入流程的限制壓力時，會轉為恒壓注入，在保證安全的前提下最大限度地實現實際注入量接近方案設計注入量［1］。目前已有文獻［2－4］皆是在恒速注入條件下探討高分子聚合物的驅油特征，對于恒壓注入方式及與恒速注入方式的對比研究卻罕有報道。筆者通過系統的多層非均質巖心驅油實驗，在不同含水率時機條件下，研究并分析了恒速及恒壓驅替方式下聚合物的驅替特征及規律，以期對海上油田聚合物驅現場應用具有一定的指導意義。

1 實驗部分

1．1 實驗條件

（1）巖心情況：結合海上某油田油層物性參數及韻律特征，制作人造非均質長方巖心（30 cm×4．5 cm×4．5 cm），各層滲透率分別為：300×10－3μm2，900×10－3μm2，3000×10－3μm2詳見表1；模型距入口處1／3、2／3處布置測壓點。

表1 非均質巖心物性參數

（2）聚合物：類型：AP－P4聚合物；分子量：1250萬左右；段塞尺寸：0．3PV；聚合物濃度：1 750 mg／L；聚合物粘度：剪切前粘度350 mPa·s，剪切10 s后粘度30．5 mPa·s。

（3）實驗用水：地層水和驅替用水。

（4）實驗用油：原油和航空煤油按一定比例配成模擬油，在65℃下粘度為70．37 mPa·s。

（5）實驗溫度：實際油藏溫度65．0℃。

1．2 實驗方案

（1）聚合物恒速驅替方案（方案1至3）：以0．3 mL／min的注入速度分別水驅至含水率20%、60%、95%時轉聚合物驅，聚合物驅階段采取恒速注入方式（注入速度0．3 mL／min），注入0．3PV聚合物后轉為注入速度0．3 mL／min的恒速后續水驅方式至含水98%結束；

（2）聚合物恒壓驅替壓力（方案4至6）：以0．3 mL／min的注入速度分別水驅至含水率20%、60%、95%時轉聚合物驅，聚合物驅階段采取恒壓注入方式（注入壓力0．3 MPa），注入0．3PV聚合物后轉為注入速度0．3 mL／min的恒速后續水驅方式至含水98%結束。具體實驗方案如表2所示。

1．3 實驗結果

實驗結果統計如表3所示。

表2 實驗方案列表

表3 實驗結果統計表

2 實驗結果對比及分析

2．1 采出程度對比與分析

對比兩種注聚方式（圖1），可以看出，恒壓驅替方式比恒速驅替方式能大幅的提高采出程度。以含水95%為例，恒壓驅替較恒速驅替提高了12．41個百分點，說明恒壓驅替對采出程度的影響更大，提高采出程度明顯，主要原因是恒壓驅替時的驅動力比較穩定，能夠使得驅替劑平穩向前驅替，能夠形成穩定的油墻，增油降水效果好；而恒速驅替過程中的驅動力是緩慢增加的，導致驅替劑在孔道內的流速不一致，易發生水竄現象，因此恒速驅替效果差。從注入PV數來看，變化趨勢很相近，隨著注聚時機的提前注入PV數降低。通過驅替時間對比可以看出（圖2），恒壓驅替時間普遍比恒速驅替時間長，有利于聚合物緩慢推進，形成穩定的油墻。

圖1 采出程度對比曲線

由圖2可以看出，在達到相同采出程度條件下，恒壓驅替所用時間均小于恒速驅替，含水率20%注聚時縮短213 min，含水率60%注聚時縮短298 min，含水率95%注聚時縮短279 min，說明達到相同開發程度情況下，恒壓驅替可以有效的縮短開發年限，在平臺壽命期間開采出更多的原油，提高海上平臺的使用效率，達到海上油田高速高效開發的目的［1］。

圖2 驅替時間與采出程度關系曲線

2．2 含水率對比與分析

從圖3含水率對比曲線中可以看出，相同注聚時機條件下，恒壓驅替各方案的降水效果均好于恒速驅替。恒壓驅替階段，由于聚合物驅動力恒定，聚合物段塞均勻向前推進，進入了更次一級的孔道，擴大波及體積能力強，驅油效果顯著。

圖3 含水率對比曲線

2．3 注入速度對比與分析

對于恒壓注入方式，由聚驅階段的注入速度與注入PV數關系曲線（圖4）可以看出，注聚階段初期驅替速度迅速上升，達到最高點后迅速下降，之后平均注入速度低于0．3 mL／min。注聚初期，驅替速度高有利于聚合物迅速占據高含水區主流孔道，促使后續聚合物進入次一級孔道及中低滲層。聚合物與油墻相遇后，注聚速度開始下降，這樣有利于聚合物均勻推進，形成穩定的油墻。在聚驅階段中后期，由于相對驅替速度低，聚合物滯留量相對較大，并且剪切作用較小，聚合物有效粘度大，能夠更好地發揮聚合物驅降水增油的效果［5］。

圖4 恒壓注入方式注入速度與注入PV數關系

2．4 注入壓力對比與分析

由注入壓力對比曲線（圖5）可見，恒壓驅替的壓力可以保持在較低水平，而恒速則不然。恒速驅替方式中，含水率20%及60%注聚時，最高注入壓力均高于恒壓驅替，說明中低含水期，恒壓注入有利于聚合物均勻推進，有利于形成穩定的油墻，致使最終采出程度較高。而含水95%注聚時，恒壓驅替方式的壓力高于恒速驅替方式，且其采出程度高于恒速方式。這說明高含水期，較高的注入壓力有利于注入劑以更快的速度在巖心中驅替前移，驅替速度高有利于擴大波及體積，能夠更好的發揮聚合物驅的粘彈效應［6－7］，將更多的殘余油驅替出來。

圖5 注入壓力對比曲線

3 結論

從兩種驅替方式的實驗對比分析結果可以得出如下結論：

（1）對比兩種聚合物注入方式，恒壓注入方式比恒速注入方式的提高采收率幅度大；

（2）中低含水期注聚，適當采取低驅替流速恒壓驅替，有利于形成穩定的油墻，含水率降低幅度大；

（3）高含水期注聚，適當采取高驅替流速恒壓驅替，有利于聚合物迅速占據高含水優勢孔道，均勻推進油墻，提高采收率幅度高；

（4）在海上油田根據不同注聚時期選擇適當的恒壓注入方式，有利于提高采出程度和采油速度。

［1］周守為．海上油田高效開發新模式探索與實踐［M］．北京：石油工業出版社，2007：25－95．

［2］劉雄志，張立娟，岳湘安，等．一類典型油藏注聚時機研究［J］．石油天然氣學報，2012，34（2）：136－143．

［3］于少君，李斌會，李福全，等．不同注聚時機驅油效果室內物理模擬評價［J］．內蒙古石油化工，2007，（5）：288－290．

［4］何春百，張賢松，周薇，等．適用于高滲稠油的締合型聚合物驅室內效果評價［J］．油田化學，2011，28（2）：145－147．

［5］胡博仲．聚合物驅采油工程［M］．北京：石油工業出版社，2004：20－24．

［6］張立娟，岳湘安，任國友．粘彈性流體驅替孔喉殘余油的機理分析［J］．油田化學，2004，21（3）：274－279．

［7］夏惠芬，王德民，劉中春，等．粘彈性聚合物溶液提高微觀驅油效率的機理［J］．石油學報，2001，22（4）：60－65．