邊水油藏非均相調(diào)驅(qū)物理模擬實(shí)驗(yàn)研究

趙　軍，翁大麗，陳　平，鄭繼龍，張　強(qiáng)，胡　雪

中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452

近年來隨著聚合物驅(qū)技術(shù)的快速發(fā)展，聚合物驅(qū)后油層存在高含水和剩余油更分散、地層宏觀及微觀非均質(zhì)性加劇和大孔道驅(qū)油劑竄流等問題，使聚合物驅(qū)難以滿足油田提高采收率的要求[1-3]。針對上述問題研究設(shè)計出非均相調(diào)驅(qū)體系，該體系由聚合物單體、交聯(lián)劑及其他添加劑進(jìn)行交聯(lián)，形成一種新型深部液流轉(zhuǎn)向調(diào)驅(qū)體系。目前非均相調(diào)驅(qū)工藝在華北油田和勝利油田現(xiàn)場已開展應(yīng)用，取得了較好的控水增油效果。

國內(nèi)外實(shí)施和正在實(shí)施的非均相調(diào)驅(qū)單元大多沒有邊水和底水，而海上某油田邊水能量充足[4]。為滿足該油田進(jìn)一步提高原油采收率要求，針對海上某油田油藏地質(zhì)及開發(fā)特征，我們建立了二維非均質(zhì)物理模型，用邊水油藏非均相調(diào)驅(qū)體系對邊水能量開發(fā)實(shí)驗(yàn)，為合理利用邊水能量提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為此類油藏在高含水期剩余油挖潛提供技術(shù)支持。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1　非均質(zhì)物理模型設(shè)計

儲層模型為無機(jī)膠結(jié)石英砂物理模型，模型尺寸為：550 mm×100 mm×100 mm，模型耐壓0.5 MPa。模型采用兩層非均質(zhì)巖心，滲透率分別為0.5，2.0 μm2，安裝邊水槽模擬油藏邊水的浸入，邊水槽(邊水注入端)與采出端(水平生產(chǎn)井A)位于模型兩端，模型上下兩側(cè)留有孔槽用以飽和水和飽和油，模擬水平井構(gòu)造設(shè)計，測定開采動態(tài)數(shù)據(jù)。

1.2　原料

實(shí)驗(yàn)用水，海上某油田地層模擬水，礦化度為7 900 mg/L，水型為NaHCO3；實(shí)驗(yàn)用原油，海上某油田脫水原油，地面密度0.850～0.893 g/cm3，地面黏度39.39～114.40 mPa·s，地層黏度1.18～3.64 mPa·s；聚丙烯酰胺(HPAM)，相對分子質(zhì)量2.0×107，水解度25%。

1.3　非均相調(diào)驅(qū)體系的制備

非均相調(diào)驅(qū)體系是由分散相( 具有特定尺寸的黏彈性顆粒) 和連續(xù)相( HPAM) 組成的具有較強(qiáng)封堵能力和驅(qū)油性能的調(diào)驅(qū)體系。在容器中加入一定量的模擬水，加入相對分子質(zhì)量為1.5×106HPAM干粉和相對分子質(zhì)量為8.0×106分散相顆粒，在75 ℃下攪拌2 h，靜置24 h，制得非均相調(diào)驅(qū)體系。

1.4　實(shí)驗(yàn)流程

邊水物理模擬實(shí)驗(yàn)是在大型物理模擬驅(qū)替設(shè)備上進(jìn)行的，其由泵系統(tǒng)、中間容器、物理模型、測壓系統(tǒng)、計量系統(tǒng)及計算機(jī)構(gòu)成，測壓系統(tǒng)具有A～E共5個測壓點(diǎn)，測定范圍0～10 MPa，測壓點(diǎn)可根據(jù)模型需要快速連接，計算機(jī)實(shí)時監(jiān)測并采集各系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

1.5　實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計

實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計是采用3塊物理模型模擬不同含水率時注入非均相調(diào)驅(qū)體系對采收率的影響，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

1)抽真空飽和水。將物理模型固定于物理模擬驅(qū)替設(shè)備上，連接飽和油水點(diǎn)處管線，開啟真空泵，觀察物理模型是否漏氣，無漏氣時，連續(xù)抽真空8 h，打開排液閥，使水反向飽和物理模型。

2)飽和油。在75 ℃下，打開飽和油水點(diǎn)管線閥門，調(diào)節(jié)泵流量并開啟，用原油驅(qū)替，直至出口含油率達(dá)100%，停泵并老化12 h。

3)邊水驅(qū)。本邊水驅(qū)實(shí)驗(yàn)記錄入口、出口壓力，連接測壓點(diǎn)，關(guān)閉物理模型兩側(cè)油水飽和點(diǎn)，打開邊水槽兩側(cè)閥門，模擬邊水驅(qū)。實(shí)驗(yàn)采用恒壓驅(qū)替，注入壓力為0.3 MPa，得到含水率、產(chǎn)液量、產(chǎn)油量、采收率動態(tài)曲線；水驅(qū)至含水率分別為50%，70%，98%，計算水驅(qū)采收率。

4)非均相調(diào)驅(qū)體系。在邊水槽中注入非均相調(diào)驅(qū)體系，采用恒速驅(qū)替，驅(qū)替速度3 mL/min，非均相調(diào)驅(qū)體系注入量為0.3 PV。

5)非均相調(diào)驅(qū)體系調(diào)驅(qū)結(jié)束后恢復(fù)邊水驅(qū)，注入壓力為0.3 MPa，得到后續(xù)邊水驅(qū)開采動態(tài)曲線；后續(xù)邊水驅(qū)至含水率99%，結(jié)束實(shí)驗(yàn)，計算后續(xù)邊水驅(qū)采收率。

2　結(jié)果和討論

2.1　物理模型飽和水和飽和油結(jié)果

將物理模型放入75 ℃烘箱中，采用油田模擬水和脫水原油進(jìn)行飽和水、飽和油實(shí)驗(yàn)，得到物理模型的飽和水、飽和油及含油飽和度數(shù)據(jù)，結(jié)果見見表1。

表1　物理模型飽和水和飽和油結(jié)果

2.2　不同含水率下邊水驅(qū)對采收率的影響

物理模型飽和水和油后，在75 ℃下進(jìn)行邊水驅(qū)實(shí)驗(yàn)，注入壓力0.3 MPa，考察不同含水率下邊水驅(qū)對采收率的影響，結(jié)果見表2。

表2　不同含水率下邊水驅(qū)對采收率的影響

從表2看出，隨著含水率增加，邊水驅(qū)的采收率呈現(xiàn)上升的趨勢。這主要是由于物理模型含水率上升，注入量增加，對應(yīng)產(chǎn)出油也增加，采收率上升。

2.3　不同含水率下非均相調(diào)驅(qū)及后續(xù)邊水驅(qū)對采收率的影響

為了研究邊水對提高采收率的作用，實(shí)驗(yàn)?zāi)M了邊水部位注入非均相調(diào)驅(qū)體系，采用恒速驅(qū)替，驅(qū)替速度3 mL/min，非均相調(diào)驅(qū)體系注入量為0.3 PV。調(diào)驅(qū)結(jié)束后恢復(fù)邊水驅(qū)，采用恒壓驅(qū)替，注入壓力0.3 MPa，至流出液綜合含水率為99%，結(jié)束實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖1和圖2。

圖1　不同含水率下注入壓力隨注入量變化曲線

圖2　不同含水率下綜合含水率隨注入量變化曲線

從圖1和圖2看出，1)邊水驅(qū)過程中注入壓力逐漸下降，但產(chǎn)出液一旦見水后含水率急劇上升；2)注入0.3 PV非均相調(diào)驅(qū)體系過程中注入壓力明顯上升，含水率下降。說明注入非均相體系后巖心阻力系數(shù)增大，同時注入的非均相體系在邊水注入井周邊形成封堵區(qū)，抑制邊水突進(jìn)；3)隨著后續(xù)邊水的注入，注入端仍保持較高注入壓力，產(chǎn)出液含水率逐漸上升，再趨于平緩。說明注入的非均相體系隨著后續(xù)邊水注入逐漸向巖心深部流動，封堵產(chǎn)出井與邊水的水高滲帶。

不同含水率下非均相調(diào)驅(qū)及后續(xù)邊水驅(qū)對采收率的影響見表3。

表3　不同含水率下非均相調(diào)驅(qū)及后續(xù)邊水驅(qū)對采收率的影響

從表3看出，在含水率50%下，1#物理模型提高采收率為18.56%；在含水率70%下，2#物理模型提高采收率為14.92%；在含水率98%下，3#物理模型提高采收率為12.68%。這說明對于邊水油藏，盡早進(jìn)行非均相調(diào)驅(qū)，提高采收率提高幅度高。

3　結(jié)論

1)建立了非均質(zhì)二維物理模擬模型，并通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了物理模型的可靠性。

2)在不同含水率下進(jìn)行邊水驅(qū)、非均相調(diào)驅(qū)后續(xù)邊水驅(qū)實(shí)驗(yàn)，采收率提高了12.68%～18.56%，在邊水處進(jìn)行非均相調(diào)驅(qū)可改善邊水驅(qū)開發(fā)效果。

3)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)邊水驅(qū)通過恒壓方式模擬邊水能量，是否可體現(xiàn)邊水能量問題有待進(jìn)一步研究與探索。

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[3]曹緒龍.非均相復(fù)合驅(qū)油體系設(shè)計與性能評價[J].石油學(xué)報：石油加工,2013,29(1):115-121.

[4]劉軍,張小衛(wèi),呂西輝,等.邊水油藏交聯(lián)聚合物調(diào)驅(qū)物理模擬實(shí)驗(yàn)研究[J].石油地質(zhì)與工程,2009,23(3):109-111.