羊三木油田堿/聚二元復合驅先導性礦場試驗研究

楊德華

（大港油田采油工藝研究院，天津 300280）

堿/聚合物復合驅技術是油田提高采收率的有效手段之一[1]。針對羊三木油田油藏特點，20 世紀80 年代開始堿/聚合物驅可行性研究，但在礦場試驗過程中遇到諸多問題，同時為提高先導試驗效果，在礦場做了大量的調整工作，見到了效果，同時取得了認識，為今后開展技術推廣奠定了基礎[2]。

1 實驗條件

羊三木油田屬于稠油砂巖油藏，埋藏深度13 616.8 m～1 396 m，油層連通性好，油藏物性參數及原油性質，在62 ℃油藏溫度條件，原油黏度為120 mPa·s，水的黏度僅為0.5 mPa·s（見表1）。

表1

表2 不同聚合物一般性能檢測結果

1.1 聚合物一般性質評價

1.1.1 聚合物對剪切的影響 隨著注入速度的增加，剪切應力增大，聚合物分子鏈斷裂，黏度下降。用羊三木注入水配制1 000 mg/L 的聚合物溶液以不同速度，通過滲透率0.985 μm2的天然巖心測定剪切性能，表明隨注入速度增加，黏度保留率下降（見表2）。

1.1.2 巖心滲透率對剪切影響 羊三木注入水配制1 000 mg/L 的聚合物溶液，以不同速度通過巖心，隨巖心滲透率增大，黏度保留率增大，當巖心氣相滲透率大于1 μm2時，即使在400 m/d 速度下，黏度保留率也在80 %以上，聚合物黏度損失的起始速率也隨滲透率增大而增大，產生上述原因在于滲透率高的巖心比低滲透率巖心的孔隙半徑要大，這樣在同一孔隙流速下分子受到的拉伸應力也小，所以聚合物溶液流經高滲透率巖心時，只有在較高速度下才能發生降解。

1.2 聚合物與堿的配伍性

1.2.1 堿型篩選 在過去的幾十年中，人們對堿性驅進行了大量的研究[3]，所用的主要有NaOH、Na2SiO3、Na2CO3、NaHCO3、NaIO3，近 期 的 研 究 結 果 證 明，用Na2CO3可以減輕礦物的溶解和離子交換消耗的堿量以及在生產井周圍可能產生嚴重的結垢問題，因此選定Na2CO3進行實驗。

1.2.2 界面張力 原油具有較高的酸值意味著它與堿迅速反應，然而單有高的酸值并不能保證與堿反應可以降低界面張力，酸性原油組分合成的皂類不一定能降低任何油水界面張力。在沒有堿的情況下，油水界面張力大約為20 mN/m，一般認為當界面張力降低于10-2mN/m 時，即可使殘余飽和度降低，降低界面張力是非常重要的。用羊三木原油配制成0.3 %～1.5 %濃度范圍內，都可降低油水界面張力到10-2mN/m 以下。

1.2.3 堿耗 堿通過油藏產生堿耗，堿在油藏中的損耗主要是堿與巖石的離子交換，生成新的礦物質的沉淀所造成的用酒精苯抽提干燥的單井油砂測得靜堿耗。

用羊三木注入水配制0.5 %Na2CO3和0.5 %Na2CO3+1 000 mg/L 聚合物溶液，在62 ℃下，分別通過酒精苯抽提干燥后，已飽和地層水的巖心，對產出液中的堿濃度進行分析（見表3）。

表3

1.3 巖心物理模擬實驗

1.3.1 原油、水 室內物理模擬實驗所用原油為羊三木油田三斷塊羊12-17 井原油，脫水后測其黏度114 mPa·s，與實際原油黏度相同。水為現場注入污水，污水作為飽和巖心和驅替液。

1.3.2 巖心 實驗巖心是人造非均質巖心，巖心是用黏土和不同粒徑的石英砂混合，磷酸鋁膠結，在壓制高溫燒結而成，水相滲透率0.5 μm2～1.5 μm2，孔隙度28%～36%，巖心長16 cm。

1.3.3 實驗結果 堿/聚復合驅體系濃度篩選（見表4）。

表4 用不同聚合物同一濃度驅油效率對比

通過實驗表明1.0 % Na2CO3+1 500 mg/L 聚合物復合體系注入方式及結構提高采收率幅度最高。

2 堿/聚合物驅先導試驗方案及實施簡介

2.1 先導試驗區概況

羊三木油田三斷塊NgII 上油組先導試驗區屬于辮狀河沉積的細砂、粉砂巖油藏，試驗區沉積相為主河道帶及心灘相帶，砂體的發育厚度較大，縱向上受沉積韻律影響非均質嚴重，平面上注入水水線方向性強，水線推進速度存在較大的差異[4]。先導試驗區含油面積0.71 km2，地質儲量200×104t，具有高孔、高滲、高黏和原油酸值高的特點。先導試驗區位于羊三木油田三斷塊的東南部，試驗目的層位是館二上油組，該區有注入井4 口，受益油井18 口。

2.2 方案設計

先導試驗地質方案主要設計參數如下：

（1）注入段塞為階梯式分級段塞[5]，共分三級，即：堿/聚合物混合段塞+高濃度聚合物保護段塞+低濃度聚合物后尾段塞；（2）注入段塞總尺寸為0.25 PV，其中第一、二、三級段塞分別為0.16 PV、0.06 PV、0.03 PV。

2.3 礦場實施

第一段塞聚合物濃度1 094 mg/L，堿濃度0.84 %；第二段塞平均聚合物濃度1 441 mg/L。在第一段塞注入的過程中，由于注堿工藝結垢等問題，嚴重影響了注入時率，造成注入堿的濃度和注入量與方案設計要求存在的差距。在第二段塞注入階段，在室內和礦場作了大量的羊三木污水體系增黏實驗研究，通過污水曝氧的方法，使注入液的黏度得到較大的提高，后期注入黏度保持在50 mPa·s。

3 先導試驗區動態效果

3.1 注入井注入壓力上升

試驗井組中注入井在注入堿/聚合物溶液后，均見到相應效果，井口壓力有所上升，平均提高2.0 MPa以上。

3.2 井間示蹤劑測試

注入堿/聚合物溶液后注入流體的推進速度明顯降低，聚合物驅過程中，由于增加注入水的黏度以及聚合物在油層中的滯留作用，使油水流度比降低，流體的滲流阻力增加，導致注入液在平面上反映出的水驅速度得以減緩，如羊新14-15 井組，水驅速度平均由12.4 m/d 降到1.3 m/d，改善了油藏平面矛盾。

3.3 不同階段測試的吸水剖面

從不同階段測試的吸水剖面來看，注入堿/聚合物后，注入井剖面得到一定程度的改善，但部分井區如13-32 井區變化不是很大，由于注水開發過程中儲層孔隙結構和物性發生了變化，從而導致了儲層層內和層間非均質性加劇。這種變化對油田注水開發效果有較大影響。而所注堿/聚合物溶液的濃度、強度以及調剖所采用的聚合物交聯調剖體系與地層高滲透帶仍存在一定的矛盾，導致部分注入井剖面改善程度較小。

4 先導試驗區總體效果

先導試驗井組結束后，總體上取得很好的效果，各項開發指標明顯變好。

（1）自然遞減明顯減緩：井組的自然遞減由試驗前的9.9 %最低降至-48.1 %。

（2）含水上升率得到有效控制：含水上升率由試驗前的0.79 %最低降至-0.89 %，目前為-0.37 %。

（3）注入堿/聚合物后，產量遞減和含水上升趨勢逐步得到控制，原油產量開始上升；試驗區產量升到最高點，從74.6 t/d 上升到124 t/d（見圖1）。

圖1 先導試驗區綜合開采曲線

5 總體認識

羊三斷塊館二上油組堿聚合物二元復合驅先導試驗見到一定的效果，主要表現為：（1）試驗區的開發指標變好；（2）部分單井的增油降水效果十分顯著；（3）監測資料表明油田的三大矛盾得到一定緩解，波及體積有所擴大。

［1］ （美）H.K.范.波倫等編注.提高原油采收率的原理［M］.北京：石油工業出版社，1983.

［2］ 計秉玉.油田開發指標預測方法綜述［J］.大慶石油地質與開發，1999，18（2）：19-22.

［3］ 陳智宇，師樹義，唐國慶.堿/聚合物復合體系驅油機理［J］.石油勘探與開發，1994，21（5）：102-104.

［4］ 廖廣志，張春雷，張文祥.大慶油田博士后論文集（三次采油）［C］.化工工程，2001.

［5］ 張祥，劉燕.羊三木油田三斷塊復合驅及凝膠調驅方案研究（化學驅數值模擬部分）［G］.2003.