渤海S油田聚合物驅(qū)注采特征分析

鄭金定，敖文君，黎 慧，闞 亮，季 聞，孔麗萍

（1.中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459；2.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）

聚合物驅(qū)提高采收率技術(shù)在渤海油田得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了較好的驅(qū)油效果。聚合物驅(qū)的主要機(jī)理是通過增加驅(qū)油體系的黏度，改善油水流度比，從而可以有效地提高驅(qū)油體系在儲層中的波及面積與驅(qū)油效率，最終提高原油采收率[1]。影響聚合物驅(qū)油效果的因素主要包括聚合物溶液黏度、耐溫抗鹽性、抗剪切性、注入?yún)?shù)與油藏儲層性質(zhì)等，不同的影響因素對聚合物驅(qū)開采效果也不同[2]。海上油田在開發(fā)開采過程中，平臺空間小，受到空間的限制，使其與陸地油田的開發(fā)開采方式不同，且開發(fā)時間短以及開發(fā)投資風(fēng)險較高[3-6]。因此，針對海上非均質(zhì)油藏的特點，研究聚合物驅(qū)的不同注入?yún)?shù)對海上非均質(zhì)油藏驅(qū)油效果的影響，為解決海上聚合物驅(qū)油藏的非均質(zhì)性強(qiáng)以及含水突進(jìn)等問題提供指導(dǎo)意見。文中以渤海某一聚合物驅(qū)普通稠油非均質(zhì)油藏為基礎(chǔ)，通過室內(nèi)物理模擬及理論分析方法，研究了在不同注聚參數(shù)下，聚合物驅(qū)過程中壓力、含水率及最終采收率的變化特征。

1 實驗部分

1.1 實驗條件

（1）實驗設(shè)備：驅(qū)替裝置為ISCO高精度驅(qū)替泵，其流量精度為0.05 mL/min；恒溫箱耐溫精度0.1 ℃；壓力采集裝置帶有精密壓力傳感器，壓力精度0.000 1MPa；出口油水液量采集裝置。驅(qū)替裝置、恒溫箱保溫裝置以及壓力采集裝置通過計算機(jī)系統(tǒng)實時監(jiān)測注入流量、溫度以及設(shè)備不同位置壓力的變化，保證實驗中的測量精度[2]。體系評價儀器主要為DV-Ⅱ型布氏黏度儀和流變儀。

（2）實驗巖心：根據(jù)目標(biāo)油田儲層的物性特征制作人造一維非三層巖心，巖心尺寸為4.5 cm×4.5 cm×30.0 cm，滲透率分別為3 000×10-3，1 500×10-3，500×10-3μm2。

（3）聚合物：疏水締合聚合物，分子量約為1 600萬，固含量為89%，四川光亞科技公司生產(chǎn)。聚合物溶液基本參數(shù)如表1所示。

表1 聚合物溶液基本參數(shù)

（4）實驗用油：渤海某油田現(xiàn)場取樣油，經(jīng)脫水儀脫水后原油與航空煤油配制而成，模擬油在65 ℃條件下黏度為70 mPa·s。

（5）實驗用水：油田現(xiàn)場地層水經(jīng)過濾處理后獲得，礦化度為9 374.73 mg/L。

1.2 實驗方案

共設(shè)計3個實驗方案，分別為不同注聚時機(jī)、不同注聚濃度及不同注入速度對驅(qū)油效果的影響，具體實驗方法如下：

（1）注聚時機(jī)對驅(qū)油效果的影響。在巖心抽真空飽和水后進(jìn)行實驗，先進(jìn)行水驅(qū)油實驗，實時計量巖心出口端含水率，當(dāng)含水率分別為0、42%、58%、75%、98%時，轉(zhuǎn)注0.3 PV濃度為1 750 mg/L的聚合物體系，注聚結(jié)束后再進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)，每隔10 min計量巖心出口端含水率，當(dāng)含水率連續(xù)三次達(dá)到98%以上，停止實驗。整個實驗注入速度為0.6 mL/min，記錄實驗過程中壓力、含水率以及采收率。

（2）注聚濃度對驅(qū)油效果的影響。在巖心抽真空飽和水后進(jìn)行實驗，先進(jìn)行水驅(qū)油實驗，當(dāng)巖心出口端含水率達(dá)到75%時，轉(zhuǎn)注0.3 PV濃度分別為1 000，1 750，2 500 mg/L的聚合物，注入速度均為0.6 mL/min，注聚結(jié)束后再進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)，每隔10 min計量巖心出口端含水率，當(dāng)含水率連續(xù)三次達(dá)到98%以上，停止實驗。記錄實驗過程中壓力、含水率以及采收率。

（3）注入速度對驅(qū)油效果的影響。在巖心抽真空飽和水后進(jìn)行實驗，先進(jìn)行水驅(qū)油實驗，當(dāng)巖心出口端含水率達(dá)到75%時，轉(zhuǎn)注0.3 PV濃度為1 750 mg/L的聚合物，注入速度分別為0.3，0.6，1.0 mL/min，注聚結(jié)束后再進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)，當(dāng)巖心出口端含水率達(dá)到98%以上，停止實驗。記錄實驗過程中壓力、含水率以及采收率。

2 結(jié)果與分析

2.1 注聚時機(jī)對驅(qū)油效果的影響

陸地油田一般在油井含水率達(dá)到98%以后開始注聚，但海上油田平臺空間小，開發(fā)時間相對較短，這就導(dǎo)致了海上油田與陸地油田的開發(fā)開采方式有所差異，另外海上油田需要在較短的時間內(nèi)取得最大的經(jīng)濟(jì)效果[2]。表2為不同注聚時機(jī)下采收率的提高程度，從表中可以看出，注聚時機(jī)越早，其最終采收率越高，注聚時機(jī)越早，產(chǎn)油量的高產(chǎn)期越早，同時產(chǎn)出端見水更晚，保證了后續(xù)水驅(qū)階段注水突破時間得到延緩，高產(chǎn)油階段得到延長。平臺壽命是制約海上油田長期開發(fā)開采的重要因素，為了盡可能地提高海上油田開采經(jīng)濟(jì)效果，這需要加快開采速度，同時也需要在開采前期時，讓高產(chǎn)油量階段以及無水與低水產(chǎn)油階段盡可能得到延長。室內(nèi)實驗研究表明，在較低含水期時轉(zhuǎn)注聚合物，可以明顯地提高原油采收率。注聚時機(jī)越早，油田最終采收率越高，但不同的油田，其油藏特征也有所差異，過早的進(jìn)行注入聚合物，也會對現(xiàn)場設(shè)備設(shè)施及安全等方面要求更高，如聚合物的注入，井底注入壓力也會隨之升高等。為了降低過早的注聚造成井底壓力過高等問題，在注聚合物前，一般會先注水開采一段時間[2]。針對渤海非均質(zhì)油田在長期注水開發(fā)中出現(xiàn)的產(chǎn)液下降、注水突破過快等問題，在進(jìn)行聚合物驅(qū)時，對于注聚時機(jī)的選擇，應(yīng)同時考慮油藏現(xiàn)階段開采特征及經(jīng)濟(jì)效益。

表2 不同注聚時機(jī)對驅(qū)油效果的影響 %

2.2 注聚濃度對驅(qū)油效果的影響

聚合物濃度越高，其黏度越大。對于非均質(zhì)油田，聚合物黏度過低時，難以對高滲透率層形成有效地封堵，波及面積較小；聚合物濃度過高時，難以注入地層，注入壓力也會過高，其成本將會更高。因此，對于非均質(zhì)油田，不同的注聚濃度，其差異程度會很大，應(yīng)根據(jù)油田的實際情況選擇合理的注聚濃度[8]。圖1為在不同注聚濃度下含水率和最終采收率的變化，從圖中可以看出，隨著聚合物濃度的升高，最終采收率逐漸提高。與空白水驅(qū)相比，聚合物濃度為1 000，1 750，2 500 mg/L時，其采收率分別提高10.56%、17.38%、20.46%。從聚合物注入過程中含水率隨注入PV數(shù)變化情況可以看出，聚合物濃度越高，其注聚過程中含水率最低值越大，且含水率的下降漏斗越大，這與采收率的變化規(guī)律一致。

圖1 不同注聚濃度下含水率和最終采收率的變化

圖2為不同聚合物濃度下注入壓力的變化，可以看出，對于空白水驅(qū)，水驅(qū)后很快形成滲流優(yōu)勢通道，壓力達(dá)到平穩(wěn)，注入聚合物后，隨著聚合物濃度的升高，注入壓力快速升高，聚合物溶液濃度為2 500 mg/L時采收率比聚合物溶液濃度為1 750 mg/L時采收率提高了3.08%，其壓力最高值升高了25.0%，注入壓力大幅度升高。更高的注入壓力，要求所需的設(shè)備更好，綜合考慮，選取聚合物溶液濃度為1 750 mg/L，作為目標(biāo)油田的最優(yōu)注聚濃度。

圖2 不同注聚濃度下注入壓力的變化

2.3 注入速度對驅(qū)油效果的影響

對于非均質(zhì)油藏，如果水驅(qū)速度過快，則容易導(dǎo)致注入水沿儲層高滲透率層突進(jìn)過快，在高滲透率層形成滲流通道；對于聚合物體系，驅(qū)替速度過快，也會導(dǎo)致聚合物溶液在高滲透率滲流速度過快；對于油田現(xiàn)場，若提高注入速度，則有可能導(dǎo)致過高的注入壓力。因此，對于非均質(zhì)油藏，注入速度也是影響采收率的重要因素之一。圖3為不同注入速度下含水率和最終采收率的變化特征，從圖中可以看出，在不同注入速度下，對含水率影響較大，注入速度越快，含水率下降的時機(jī)越早，這表明注入速度越快，見效時機(jī)越早；同一條件下，其最終采收率并不是隨注入速度的增大而升高的，相反，注入速度越低，最終采收率越高，當(dāng)注入速度分別為0.3，0.6，1.0 mL/min時，其最終采收率分別為55.75%、54.82%、52.50%，注入速度對最終采收率影響不大。圖4為不同注入速度下注入壓力的變化，從圖中可以看出，注入壓力變化很明顯，注入速度越高，注入壓力越高，最高的注入壓力值也越高。因此，對于不同的油田，應(yīng)綜合考慮現(xiàn)場實際條件，選取最優(yōu)的注入速度。

圖3 不同注入速度下含水率和最終采收率的變化

圖4 不同注入速度下注入壓力的變化

3 結(jié)論與認(rèn)識

（1）轉(zhuǎn)注聚時機(jī)越早，最終采收率越高，注聚時機(jī)越早，油井高產(chǎn)期越早，同時油井注水突破時間延遲，使得無水的穩(wěn)定產(chǎn)油階段以及維持油井低含水階段得到有效延長，但對于注聚時機(jī)的選擇，應(yīng)同時考慮油藏現(xiàn)階段開采特征及經(jīng)濟(jì)效益。

（2）聚合物濃度對聚合物驅(qū)最終采收率有較大的影響，注聚濃度越高，其最終采收率越高，但如果注入聚合物濃度過高，井底注入壓力也會隨之增加，對注入設(shè)備要求更高，應(yīng)根據(jù)油藏實際條件選取最優(yōu)注聚濃度。

（3）注入速度也是影響非均質(zhì)油藏聚合物驅(qū)油因素之一，提高注入速度，聚合物驅(qū)見效時機(jī)可以提前，但注入速度過快，不僅會導(dǎo)致較高的注入壓力，且最終采收率降低。