喇北東塊弱堿三元復合驅采出液化學劑分布規律研究

大慶油田有限責任公司第六采油廠試驗大隊

三元復合驅體系在地下運移過程中，受到了很多因素影響，會導致聚合物、堿、表面活性劑發生色譜分離，最終轉移到采出端口。因為轉移消耗時間不同，采出化學劑檢測的濃度系數有很大差異。因此，有必要通過對試驗區注采井進行取樣，分析注采井各化學劑濃度在油層中的分布規律，進一步指導三元復合驅配方設計及副段塞階段方案調整，為降低三元驅成本提供參考，同時也為三元驅采收率提升提供新思路。本文研究選擇的試驗區是喇北東塊二區中部位置，井區編號喇8-24，整個區域面積為0.36 km2。開發體系的油層為Ⅱ1-18，其中：目的層有近8.90 m 厚度的砂巖結構，有效厚度達到7.1 m，滲透率平均值為105×10-3μm2，儲量達到30.72×104t，孔隙體積達到63.51×104m3。試驗區采用五點法面積井網結構，井距長度為106 m，共設計32 口井，其中注入井12 口，采油井20 口。

試驗區于2016 年6 月完成32 口油水井投產工作，2018 年9 月開始前置聚合物段塞注入，2020 年9 月完成三元主段塞注入階段，累積注入化學劑0.413 PV，綜合含水率92.0%，與空白水驅階段比，含水率下降3.2 個百分點，取得了較好開發效果。

1 化學劑取樣分析

對于化學劑分布規律的研究，已有研究成果多數采取了抽樣檢測的方式，確定了注入井與采出井，再將三元體系樣品進行多維度分析，分析指標主要有聚合物濃度、活性等[1-4]。

（1）注入井化學檢測。對于注入井化學監測以采樣對比檢測為主，具體操作是：選擇注入井12口，每半個月取樣一次，先后共計取樣24 次，并對樣品進行聚合物濃度、堿濃度、表面活性劑濃度、黏度檢測。

（2）采出井化學檢測。采出井與注入井化學檢測相似，按照時間周期采樣不同時期樣品，并對其進行多項目檢測。為明確化學劑采出規律，在2018 年9 月開始前置聚合物段塞注入，對井口進行采樣并檢測，之后每隔半個月采樣一次。在年底轉注主段塞后，增加活性或堿性藥劑，進一步檢測。隨后每月檢測2 次采出聚合物、堿、表面活性劑濃度、黏度、pH 值及礦化度。

2 化學劑分布規律

（1）油井采出液中依次采出不同化學劑，采出濃度差異明顯。三類油層三元復合驅各種化學劑采出濃度差異較大，色譜分離現象明顯。油井采出液中先檢測到聚合物，之后檢測到堿，最后檢測到表面活性劑[5]，說明三種化學劑不是同時采出的。對比發現，試驗區采出液中檢測到堿時的化學劑注入體積與采出液中檢測到表面活性劑時的化學劑注入體積相差0.14 PV（表1）。

三類油層三元復合驅的各化學劑采出濃度明顯高于二類油層三元復合驅，堿的最高采出濃度為5 780 mg/L，聚合物最高采出濃度為2 198 mg/L，表面活性劑的最高采出濃度為2 198 mg/L。

（2）聚合物最先突破，采出濃度呈先上升后下降趨勢。試驗區三元主段塞初期即注入化學劑體積為0.08 PV 時，油井采出液中開始檢測到聚合物；注入化學劑體積為0.15～0.25 PV 時，油井進入見效高峰期，此時采出聚合物的井數達到了16 口，占全區總井數的80.0%；注入化學劑體積0.34 PV時，20 口油井全部檢測到了聚合物。

采出的聚合物濃度呈先上升后下降趨勢[6]。試驗區三元主段塞注入階段平均采出聚合物濃度為465 mg/L，單井最高采出聚合物濃度為2 198 mg/L。三元副段塞注入階段平均采出聚合物濃度為1 190 mg/L，最高采出聚合物濃度為2 071 mg/L（表2）。

對不同段塞按照不同步驟注入，并采集樣品檢測其聚合物濃度，發現其變化規律為先上升后下降，尤其是在三元主段塞階段，參數值達到了最高峰2 198 mg/L。到2020 年10 月（注入化學劑0.445 PV），試驗區平均采出聚合物濃度1 190 mg/L，其中聚合物采出濃度大于1 500 mg/L 有9 口井，平均采聚濃度1 789 mg/L；聚合物采出濃度1 000～1 500 mg/L 有5 口井，平均采聚濃度1 229 mg/L；聚合物采出濃度小于1 000 mg/L 有9 口井，平均采聚濃度710 mg/L。

表1 兩個三元復合驅區塊化學劑采出情況對比Tab.1 Comparison of chemical agents produced in two ASP flooding blocks

表2 各段塞采出聚合物濃度對比Tab.2 Comparison of polymer concentration produced from each slug

圖1 油井采出堿濃度變化曲線Fig.1 Changing curve of alkaline concentration produced from oil well

（3）注入三元液體積0.09 PV 后采出堿，個別油井采出堿濃度逐漸升高。試驗區三元主段塞中期即注入三元液體積為0.09 PV 時，油井采出液開始檢測到堿，注入三元液體積為0.122～0.231 PV 時，油井進入采出堿高峰期，采出堿井數達到14 口，占全區總井數的70.0%；注入三元液體積為0.320 PV 時，20 口采油井全部采出堿。

從采出堿的濃度曲線（圖1）看，采出堿呈逐步上升趨勢。試驗區三元主段塞階段平均采出堿濃度為867 mg/L，最高采出堿濃度為1 762 mg/L，單井最高采出堿濃度為5 780 mg/L。其中采出堿濃度大于3 000 mg/L 的有4 口井，平均采出堿濃度3 632 mg/L；采出堿濃度在2 000～3 000 mg/L 之間的有4 口井，平均采出堿濃度2 386 mg/L；采出堿濃度在1 000～2 000 mg/L 之間的有3 口井，平均采出堿濃度1 467 mg/L；采出堿濃度小于1 000 mg/L的有9 口井，平均采出堿濃度672 mg/L。

（4）受油層吸附性影響，最后采出表面活性劑。三元體系在不同油層靜態吸附實驗研究表明：在該體系中油層類型不同，其對應的屬性、特征也不同，主要表現在泥土含量、聚合物以及活性損失、堿損失等方面。在三類油層中，上述指標均高于前兩類油層，尤其是表面活性劑吸附損耗遠遠超過了前兩類油層（表3）。由于表面活性劑較強的吸附能力，導致現場試驗油井采出液中最后采出表面活性劑。

從現場試驗看，表面活性劑采出相對集中。三元副段塞階段即注入三元液體積為0.23 PV 時，油井開始連續檢測到表面活性劑。注入三元液體積0.24～0.32 PV 時，為采出表面活性劑的高峰期，這期間采出表面活性劑的井數達到14 口，占全區總井數的70.0%，目前試驗區20 口油井仍有6 口未檢測到表面活性劑。

同時采出表面活性劑濃度差異也比較明顯（圖2）。試驗區三元主段塞平均采出表面活性劑濃度為147 mg/L，最高采出表面活性劑濃度為262 mg/L，三元副段塞階段平均采出表面活性劑濃度為644 mg/L，最高采出表面活性劑濃度為2 198 mg/L。其中采出表面活性劑濃度小于100 mg/L 的有9 口井，平均濃度22 mg/L；采出表面活性劑濃度在100～1 000 mg/L之間的有5口井，平均濃度508 mg/L；采出表面活性劑濃度大于1 000 mg/L 的有6 口井，平均濃度1 582 mg/L。

表3 三元復合驅體系靜態吸附實驗數據Tab.3 Satic adsorption test data of ASP flooding system

圖2 油井采出表面活性劑濃度變化曲線Fig.2 Changing curve of surfactant concentration produced from oil well

3 化學劑采出影響因素分析

3.1 油層條件

（1）受優勢砂體影響。這是造成試驗區南部井見劑濃度高的主要原因，其中有3 個井組出現采出聚合物濃度突進現象[7]。

（2）油層不具有強均質性，油層采出化學劑濃度普遍較高。喇嘛甸油田三類油層平均滲透率變異系數達到了0.604，即便在段塞設計上增加了前置聚合物進行調整，加上個性化單井設計，注入了高濃度三元體系保持了穩定性，但區域內部高滲透層的注采能力依然較高。化學劑沿高滲透層推進，導致油層采出化學劑濃度普遍較高。這樣類型的油井多達7 口，其特征是：砂巖厚度平均達到8.4 m，有效厚度達到6.5 m，有效滲透率為0.248 μm2，對應的變異系數0.753，采出聚合物濃度、采出堿濃度以及采出表面活性劑濃度分別達到1 782 mg/L、4 992 mg/L、1 149 mg/L。

（3）油層呈現多韻律發育，油層采出化學劑濃度較低[8]。這類油層滲透性會變差，各小層接替受效，化學劑推進過程比較緩慢，油井采出化學劑濃度就會低。此類型油井有2 口，其特征是：砂巖厚度平均達到10.2 m，有效厚度達到8.3 m，滲透率為0.177 μm2，采出聚合物濃度、采出堿濃度分別為370 mg/L、265 mg/L，采出表面活性劑濃度為0。

3.2 注采連通關系

化學劑采出濃度隨著井體發育情況而發生變化，化學劑隨著注入井深入井體中，之后再從采油井被采出，在井體運移過程中會發生濃度變化，這與井體的砂體發育、連通關系有相關性[9-10]。通常兩種井的連通方式主要有三種，具體類型及特征見表4。不同的連通結構，采出化學劑濃度也有差異，甚至個別油井表面活性劑采出濃度為0。

表4 注采井不同連通類型采出化學劑情況Tab.4 Chemical agents produced from different connectivigy types of injection and production wells

喇8-3E2437 井組連通率為92.1%，對應注入井喇8-S3E2402、喇8-3E2408 與采出井屬于河道砂體-主體席狀砂的連通類型，具有極強的注采能力，化學劑推進快速。在2020 年10 月完成了三元液注入，體積達到了0.489 PV，與全區相比增加了0.039 PV。8-3E2437 井組于2020 年1 月檢測到表面活性劑采出，采出化學劑時間較早，濃度較高。

4 結論

（1）現場試驗表明，試驗區最先采出聚合物，之后采出堿，最后采出表面活性劑，采出液中檢測到堿時的化學劑注入體積與采出液中檢測到表面活性劑時的化學劑注入體積相差0.14 PV。各化學劑采出濃度差異明顯，色譜分離明顯。

（2）表面活性劑在油層中競爭吸附強導致其采出時間相對較晚，采出時間主要消耗在注入井至采油井運移過程中。室內研究表明，表面活性劑在油層中吸附量能達到28.8%。

（3）油層條件影響化學劑的采出。優勢砂體采出化學劑濃度較高；油層均質性差，內部存在高滲透層的井注采能力較高，采出化學劑濃度較高；多韻律油層，各層接替受效，化學劑推進過程比較緩慢，油層采出化學劑濃度不高。

（4）注采連通關系影響采出化學劑。現場表明，河道-席狀砂連通、席狀砂-席狀砂連通井組采出化學劑濃度高，能達到1 000 mg/L 以上；表外-河道（席狀砂）連通井組采出化學劑濃度低，采出濃度不到400 mg/L。