海上注聚油田聚合物強化泡沫驅實驗研究與應用

王欣然，周鳳軍，劉 斌，顏冠山，張振杰

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

渤海油田三次采油技術目前主要以聚合物驅為主導，受儲層非均質性以及多段合采開發模式的影響，注聚方案實施末期普遍存在聚竄現象嚴重、產聚濃度高的問題[1-3]。與單一聚合物驅相比，聚合物強化泡沫復合驅能夠抑制剖面過早反轉，泡沫的液相成分中還含有表面活性劑，能大幅度降低油水界面張力，從而提高驅油效率[4-5]。此外，聚合物能夠增強泡沫穩定性，減緩泡沫在油藏中的吸附和運移速度[6-7]，使泡沫體系具有更好的調剖能力[8]。本文針對渤海 J油田注聚后期竄流問題，開展聚合物強化泡沫復合驅室內模擬實驗，并應用于礦場試驗，以探索海上注聚油田進一步提高采收率技術。

1 油田概況

渤海 J油田主體區儲層主要為湖相三角洲前緣沉積的中-細粒砂巖，主要含油層系為東營組東二下段的Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅴ油組，儲層橫向分布穩定，縱向上隔夾層分布穩定，儲層總體上具有中、高孔滲的物性特征，但縱向非均質性較強，滲透率級差為2.8～3.9。

2 實驗準備

2.1 實驗條件及流程

實驗儀器：恒溫箱、巖心夾持器、Teledyne Isco高壓高精度柱塞泵、壓力傳感器、六通閥、手搖泵、回壓閥，泡沫發生器、中間容器等。實驗流程見圖1。

圖1 聚合物強化泡沫驅實驗流程

2.2 實驗材料及巖心模型

起泡劑溶液為十二醇和甜菜堿；聚合物體系濃度為1 200 mg/L；泡沫體系濃度為1 200 mg/L+起泡劑溶液；實驗用巖心為人造巖心，高滲巖心和低滲巖心滲透率級差為4，物性見表1。

為比較聚合物強化泡沫驅效果，設計方案如表2。

2.3 實驗步驟

①將巖心烘干后稱干質量，抽真空飽和地層水，稱濕質量，確定巖心的孔隙體積，計算孔隙度；②選取合適的飽和地層水的高滲和低滲巖心放入巖石夾持器中，加圍壓1.5 MPa，65 ℃下的恒溫2 h以上，分別測定其水相滲透率；③以低流速（0.1 mL/min）油驅巖心至巖心末端不出水后，提高油驅速度至某一確定的最高壓力Pmax，油驅10倍孔隙體積以上，計量驅出水的體積，計算束縛水飽和度，老化24 h（兩塊巖心分別進行飽和油操作）；④巖心并聯，將出口端回壓設定在2 MPa。以恒定速度0.5 mL/min按實驗方案進行水驅、聚驅及聚合物泡沫驅，記錄驅替過程中的壓力變化，累積產油量、累積產水量。計算注入壓力、高低滲巖心采收率、含水率隨注入倍數的變化。

表1 實驗人造巖心物性

表2 實驗方案

3 實驗結果與分析

3.1 開發方式對比

實驗中對比水驅（實驗方案1）、聚驅（實驗方案2）和聚合物強化泡沫驅（實驗方案3）三種開發方式。對比結果如表3、圖2和圖3所示。

由表3、圖2和3可知，相比于單一聚驅方案，在聚驅含水85%時實施聚合物強化泡沫驅方案，模型受效后含水率曲線再次出現下降漏斗，下降幅度達29.4%，有效實現了降水增油效果，從而使采收率進一步提高。聚合物強化泡沫驅較水驅方案總采收率提高了 19.3%，且低滲巖心提高采收率幅度高于高滲巖心，較注聚方案總采收率提高了9.4%，扭轉了高滲巖心出油量占主體的地位，有效解決了驅替過程中的層間干擾問題。而聚驅轉聚合物強化泡沫驅初期含水 率依然會上升 8.5%左右，這主要是因為低滲巖心中的剩余油含量較高，而泡沫具有“遇油消泡”的特點，開始時很難形成穩定的泡沫。因此，聚合物強化泡沫體系主要進入高滲填砂管，并產生封堵效果，導致高滲管的注入壓力增加，使后續驅替流體更多地進入低滲巖心進行驅油；泡沫體系“遇油消泡”后釋放的表面活性劑能夠提高微觀驅油效率，從而使高滲和低滲巖心的采收率都得到提高。

表3 不同開發方式采收率對比

圖2 采收率與注入量關系

圖3 含水率與注入量關系

實施聚合物強化泡沫驅（實驗方案3）的過程中，觀察到高滲巖心有輕微氣竄的現象，主要是由于在含水85%轉聚合物強化泡沫驅，高滲巖心中剩余油相對較多，增加了對泡沫產生的消泡作用，從而產生了高滲巖心中的泡沫重復產生和破壞的循環，因此，在一定程度上限制了聚合物泡沫封堵高滲巖心的作用[9]。

3.2 不同注入段塞對比

在注聚條件下，分析含水率為85%時，轉聚合物強化泡沫驅0.3 PV+后續聚驅（實驗方案4）和聚合物強化泡沫驅0.5 PV+后續聚驅（實驗方案5），對比結果如表4、圖4和圖5所示。

表4 不同注入段塞采收率對比

圖4 采收率與注入量關系

圖5 含水率與注入量關系

由表4、圖4和圖5可知，對比聚和物強化泡沫驅0.3 PV和0.5 PV，聚合物泡沫體系段塞量越大，見效后含水率低點越低，且見效時間越長。相比于實驗方案4，實驗方案5的注入PV數增加0.2 PV后，高滲巖心采收率提高了2.8%，低滲巖心采收率提高10.7%，整體采收率提高了6.9%。

在含水率見效特征上，聚合物強化泡沫驅段塞注入0.5 PV對比注入0.3 PV，受效時間更早，且降低含水率的幅度也更大；另外對于見效時間，聚合物強化泡沫驅段塞注入0.5 PV對比注入0.3 PV的受效時間明顯延長。

3.3 不同注入時機對比

在注聚條件下，分析了含水率為85%和98%時轉聚合物強化泡沫驅 0.3 PV+后續聚驅兩種實驗方案的結果。

對比結果如圖6、圖7和表5所示。

圖6 采收率與注入量關系

圖7 含水率與注入量關系

表5 不同注入時機采收率對比

由圖6、圖7和表5可知，注聚含水率98%時轉注強化泡沫驅與85%轉注對比，高滲巖心的采收率提高幅度不大，只提高了2.3%；而低滲巖心的采收率提高幅度較大，提高了18.4%，總采收率提高了9.9%，說明強化泡沫驅在含水率98%時的調剖增油效果要比含水率85%時的效果好。這是因為巖心的含油飽和度越低，注入聚合物泡沫后穩定性越高，泡沫運移距離也相應變大，最終采收率提高。

4 礦場應用

渤海J油田西區于2007年開始實施聚合物驅采油方案，注聚區采油井初期見到了明顯的降水增油效果。但隨著注聚方案的進行，降水增油效果逐漸變弱，注聚受效主要體現在穩油控水。注聚方案中后期，含水上升率開始逐漸增大。應用本文研究實驗結果，篩選M井組作為試驗井組，并于2011年實施了聚合物強化泡沫驅，驅替倍數設計為0.5 PV，實施后見到了較為明顯的降水增油效果，高峰日增油幅度達到20%。

5 結論及建議

（1）巖心驅替實驗研究表明，海上油田注聚后進行聚合物強化泡沫驅相對比聚驅能進一步提高采收率。

（2）相同的含水條件下，且在經濟可行范圍內，注入的聚合物強化泡沫體系段塞越大，提高采收率越高。

（3）建議油田在高含水期（含水 85%以上），且地下水洗程度較強時，再使用聚合物強化泡沫體系，提高采收率幅度會更大。