皮彥夫， 龔　亞

(東北石油大學 提高油氣采收率教育部重點實驗室，黑龍江 大慶 163318)

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陸上油田聚驅后聚表劑驅滲流場變化規(guī)律研究

皮彥夫， 龔亞

(東北石油大學 提高油氣采收率教育部重點實驗室，黑龍江 大慶 163318)

針對陸上油田的典型區(qū)塊，設計了二維層間物理模型，運用自主研制的飽和度監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測所采用的聚驅后聚表劑驅實驗方案，開展了層間二維模型驅替波及動用監(jiān)測實驗，實時監(jiān)測化學驅階段含油飽和度分布，從而掌握陸上典型油田區(qū)塊的波及動用規(guī)律。結果表明，在層間二維平板巖心的并聯(lián)實驗中，陸上典型區(qū)塊聚驅后注入1.05 PV華鼎Ⅰ聚表劑能提高采收率13.69%。飽和度監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，聚驅后化學驅階段均不同程度的形成油墻，增大了滲流阻力，從而擴大了波及體積，提高了采收率，聚表劑驅階段提高采收率的關鍵是有效的動用了中低滲層，華鼎I型聚表劑驅替之后巖心主流通道上形成一條很寬的低含油飽和度條帶，其具有很強的驅油效率。

陸上油田；聚合物驅；波及規(guī)律；飽和度監(jiān)測；驅油效率

隨著我國油田的開發(fā)，大部分主力油田都相繼進入高含水開發(fā)后期，三次采油已經(jīng)成為進一步提高原油采收率的主導技術[1-3]。為滿足三次采油技術發(fā)展的需求，近年來研制出一種新型的一元驅油劑——聚表劑，它同時具備了流度控制能力和乳化增溶原油能力雙重特性[4-6]，綜合了聚合物和表面活性劑二者的優(yōu)勢[7-8]，在不用堿的條件下，把增黏、降低流度比、擴大波及系數(shù)、提高對原油的增溶和乳化能力等優(yōu)勢集于一身[9-11]。目前，某些聚表劑產(chǎn)品已經(jīng)在一些油田開始了先導試驗，并且取得了很好的降水增油效果，但現(xiàn)場試驗應用和理論知識發(fā)展不對稱[12-13]，與聚表劑相關的報道和文獻資料很少，而且國內(nèi)外對聚表劑驅油技術的研究主要集中在室內(nèi)性能分析方面，在深入研究層間波及規(guī)律和驅油效率方面的文獻較少。本文基于室內(nèi)模擬實驗和自主研發(fā)的飽和度監(jiān)測系統(tǒng)等技術手段，采用測試驅替過程中含油飽和度的方法，通過含油飽和度的改變來判斷波及動用情況，并且根據(jù)市場經(jīng)濟情況，對所用的聚表劑進行經(jīng)濟效益評價。

1　實驗部分

1.1物理模型

針對大慶油田典型區(qū)塊，根據(jù)大慶地區(qū)實際儲層的物性參數(shù)情況，對室內(nèi)實驗模擬巖心的滲透率、孔隙度及非均質程度進行模型設計。實驗所用的巖心分別為：滲透率為1 800×10-3μm2的高滲二維巖心，滲透率為1 000×10-3μm2的中滲二維巖心以及滲透率200×10-3μm2的低滲二維巖心，尺寸均為300 mm×300 mm×15 mm。本實驗研究中的巖心參數(shù)情況根據(jù)大慶油田一類儲層的實際情況確定，設計物理模型在驅替實驗中滿足動力相似和運動相似原則。

1.2實驗材料

本實驗主要模擬的大慶油田的典型區(qū)塊，根據(jù)大慶油田現(xiàn)階段的開發(fā)形勢及開發(fā)方案，實驗溫度設為45 ℃，實驗用油為大慶油田原油和煤油按一定比例配置的模擬油，45 ℃黏度為9.8 mPa·s；飽和用水模擬礦化度為6 778 mg/L的大慶地層水，實驗所用的驅替用水為大慶油田回注污水。聚驅過程中所用的聚合物為普通中等相對分子質量聚合物，質量濃度為1 000 mg/L，黏度為20 mPa·s；聚表劑驅階段所用聚表劑分別為華鼎I型，質量濃度為1 000 mg/L，黏度分別為58 mPa·s和53 mPa·s。目前華鼎I型聚表劑的市場價為17 450元/t。

1.3實驗方案

前期水驅至整體含水率98%以上，然后注入0.6 PV質量濃度為1 000 mg/L的中等分子質量聚合物，在水驅至整體含水率達98%以上，注入0.15 PV高質量濃度(1 500 mg/L)華鼎I型聚表劑保護段塞，接著注入0.9 PV質量濃度為1 000 mg/L的華鼎I型聚表劑，最后水驅至含水率98%以上，實驗結束。

2　實驗結果分析

2.1驅替方案的總體實驗結果

根據(jù)整個實驗的結果，高、中、低三層的采出程度以及總采收率如表1所示。

方案中在注0.6 PV聚合物的基礎上再注入1.05 PV的華鼎I聚表劑后總采收率為52.47%，這是因為聚表劑利用自身高黏度、變形能力強等作用特點，通過擴大波及系數(shù)和提高洗油效率來提高整體采收率。

表1　華鼎I聚表劑驅替階段提高采收率結果

通過對巖心中不同驅替點含油飽和度分布情況的統(tǒng)計，即巖心中相同位置后一時刻含油飽和度值相對前一時刻降低，則說明在這段期間的驅替過程中該點被波及到了，用這種方式把巖心中含油飽和度分布圖平均分割成若干小網(wǎng)格，以一個小網(wǎng)格為單位統(tǒng)計，含油飽和度下降的網(wǎng)格占總網(wǎng)格的比例，定義為該時刻巖心中的波及系數(shù)。通過分層接液可以得到各層不同驅替點的采收率數(shù)值，相同時刻采收率與所對應波及系數(shù)的比值為該驅替時刻的驅油效率值。華鼎I聚表劑驅替方案下的波及系數(shù)與驅油效率結果，如表2所示。

表2　華鼎I聚表劑驅替方案下的波及系數(shù)與驅油效率

從表2中可以看出，華鼎I型聚表劑的整體波及系數(shù)為76.10%，驅油效率為69.05%，在三個滲透層中高滲層的波及系數(shù)和驅油效率均好于低、中滲層，其中低滲層的波及系數(shù)和驅油效率均不低于50%，這是因為華鼎I聚表劑的分子根據(jù)孔隙的形態(tài)變形能力強，分子鏈不易被拉斷，成網(wǎng)狀結構向前運動，可捕集并移動殘余在巖心孔隙中的剩余油并將其拖拽出去，從而提高了華鼎I在巖心中的驅油效率。

2.2各方案動態(tài)開采曲線及分析

根據(jù)實驗中的實驗結果所反映出的聚驅加華鼎I聚表劑驅階段動態(tài)開采特點，繪制出注入PV數(shù)與各實驗數(shù)據(jù)的關系曲線如圖1和圖2所示。

圖1　注入PV數(shù)與綜合含水率、采收率、壓力關系曲線

Fig. 1 Relation curve between injection PV number composite water cut, recovery and pressure

圖2　注入PV數(shù)與各層分流率、壓力關系曲線

Fig.2Relation curve between injection PV number and diversion rate, composite water cut and pressure

從圖1中可以看出，驅替剛開始時注入壓力瞬間升高，隨著注入水量的增加，巖心中油量開始減少，綜合含水率逐漸上升，同時巖心內(nèi)流體所受到的阻力下降，壓力也隨之逐漸減低，當水驅含水率到達98%時壓力降到平穩(wěn)。隨著聚驅的進行壓力逐漸升高，綜合含水率開始下降，說明聚驅開始動用水驅沒波及到或沒拖拽出去的油膜，從而整體采收率也迅速上升。注入華鼎I聚表劑后，壓力快速上升，含水率隨之降低，高滲透層的分流率驟然降低，中低滲透層的分流率迅速升高，尤其是低滲透層的分流率明顯上升。

從圖2中可以看出，在水驅與聚驅階段，注入壓力在水驅階段從高值迅速下降，逐漸到平穩(wěn)，注聚后壓力逐漸升高，在注入聚表劑之后壓力迅速升高，從分流率的曲線也可以看出隨著聚表劑的逐漸注入，高滲透層的分流率開始快速下降，中低滲透層的分流率隨之上升。在注入2.6 PV到3.2 PV的過程中，壓力升高趨勢逐漸平穩(wěn)，高滲透層的分流率到達最低且保持波動，此時應該是巖心中形成的油墻向采出井推進，并逐漸被開采出去。

2.3驅替方案下各滲透層巖心中含油飽和度分布

通過調(diào)用2.1節(jié)所測得的相應標準關系曲線，使用自行研制的含油飽和度實時監(jiān)測系統(tǒng)，對驅替的過程進行實時監(jiān)測，得出不同驅替階段的含油飽和度分布情況。

2.3.1巖心中原始含油飽和度情況圖3為高中低滲巖心中原始含油飽和度情況，從圖3中可以看出，從高滲層到低滲層含油飽和度分布圖逐漸變淺，即巖心中的飽和油量逐漸降低，因為滲透率越大，巖樣的孔隙度越高，可飽和進的原油量也就越多，因此含油飽和度越高。本部分給出各層不同位置的原始含油飽和度，方便與后續(xù)驅替圖進行對比分析。下述所有含油飽和度分布圖的標尺都相同。

圖3　各層原始含油飽和度分布圖

Fig.3The distribution of original oil saturation each layer

2.3.2水驅階段注水結束時各層含油飽和度分布如圖4所示。從圖4可以看出，在水驅階段，三個層都開始被動用，大部分驅替劑進入到高滲透層，隨著注入水量的增加各個層內(nèi)出現(xiàn)明顯的指進現(xiàn)象，當高滲透層油水前緣突破，采出井見水后，中低滲透層出液量逐漸減小幾乎停止出液，而高滲透層中主流通道在注入水反復沖洗的作用下含油飽和度相對很低。

2.3.3聚驅階段注聚結束時各層含油飽和度分布如圖5所示，從圖5中可以看出，開始注入聚時，聚合物先進到高滲層，由于聚合物黏度高，有效地改善流度比，使流動阻力增加，注入壓力升高，更多的流體進入中低滲透層從而增加了模型整體的波及系數(shù)，進一步提高模型的采收率。

圖4　注水結束時各層含油飽和度分布圖

Fig.4Distribution of oil saturation of each layer at the end of water injection

圖5　注聚結束時各層含油飽和度分布圖

Fig.5Distribution of oil saturation of each layer at the end of polymer injection

2.3.4華鼎I聚表劑驅替階段聚驅結束之后用華鼎I聚表劑驅，開始時聚表劑進入到阻力較低的高滲層，由于華鼎I聚表劑分子根據(jù)孔隙的變形能力強，易進入到聚驅沒有波及到的孔隙中，推動巖心中主流線兩側的油向前移動，隨著油流的移動，主流線上的壓力相對較小，主流線兩翼被驅替的油又逐漸向主流線靠攏，在這種驅替作用下巖心中便形成了油墻，如圖6所示。油墻的形成使油柱在孔喉中造成阻擋從而使注入壓力升高，在較高的注入壓力作用下，聚表劑開始進入到低滲透層以增加對它的動用程度。

圖6　華鼎I驅替初期時各層含油飽和度分布圖

Fig.6Distribution of oil saturation of each layer at the early stage of Huading I displacement

圖7為華鼎I型聚表劑驅結束時的飽和度分布圖，對比圖6和圖7可知，隨著華鼎I聚表劑的不斷注入，高、中滲透層主流線及其兩側的含油飽和度明顯降低，形成的油墻逐漸向前推進。在較高的注入壓力下低滲透層的分流率逐漸增加，主流線呈指狀不斷向前突進，同時靠近注入井的主流線兩翼被波及的區(qū)域也逐漸擴大。因為聚表劑黏度高，改善巖樣中的流度比，使其在相對較低力的作用下便可以進入細小吼道，拖拽膜。

圖7　華鼎I聚表劑驅結束時各層含油飽和度分布圖

Fig.7Distribution of oil saturation of each layer at the end of Huading I displacement

如圖7所示，注華鼎I聚表劑結束之后，低滲透層的主流線被完全打開，高中滲透層的油墻均被突破，高滲透層的波及效率增加到0.912，主流線及兩側大面積區(qū)域含油飽和度降到0.24以下，表明華鼎I的洗油效率很高，利用其高黏彈性使聚驅不易被動用的油被華鼎I聚表劑拖拽出去。中滲透層主流線低含油飽和度范圍變寬，低滲透層波及面積大幅度增加且主流線達到突破。

3　結論

(1) 在層間二維平板巖心并聯(lián)的實驗中表明，陸上典型區(qū)塊聚驅后聚表劑驅能提高最終采收率，在提高最終采收率幅度方面華鼎I型聚表劑表現(xiàn)出很好的提升能力，聚驅后注入1.05 PV華鼎Ⅰ聚表劑能提高采收率13.69%。結合其市場價格，聚表劑驅提高采收率所帶來的經(jīng)濟效益遠遠大于其成本值。

(2) 飽和度監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，聚驅后化學驅階段均不同程度的形成油墻，增大了滲流阻力，從而擴大了波及體積，提高了采收率，化學驅階段提高采收率的關鍵是有效的動用了中低滲層，華鼎I型聚表劑驅替之后巖心主流通道上形成一條很寬的低含油飽和度條帶，其具有很強的驅油效率。

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(編輯王亞新)

The Variation Laws of Seepage of Hydrophobic Associating Polymer Flooding after Polymer Flooding in Onshore Oilfields

Pi Yanfu， Gong Ya

(KeyLaboratoryofOilandGasRecoveryofEducationMinistry，NortheastPetroleumUniversity,DaqingHeilongjiang163318，China)

In order to study the typical block of onshore oil fields, a two-dimensional interlayer physical model is designed. The experiment scheme of hydrophobic associating polymer flooding after polymer flooding is monitored by self developed saturation monitoring system. The spread and use of typical onshore oil field blocks are grasped by carrying out the experiment about the displacement, the use and the monitor of the two-dimensional interlayer physical model and monitoring and the oil saturation distribution in the chemical flooding stage in real time. The results indicated that: in two-dimensional interlayer core parallel experiments, recovery efficiency of the land typical block could be improved by 13.69% through injecting 1.05 PV Huading I hydrophobic associating polymer after polymer flooding. Saturation monitoring data showed that chemical flooding stage after polymer flooding had formed oil wall inordinately, increased filtrational resistance, so as to enlarge the swept volume and improve recovery efficiency. The key to improve the oil recovery in polymer flooding was the efficient use of the low permeability layer. A wide low oil saturation line was formed in core mainstream channels with a strong oil displacement efficiency after Huading I hydrophobic associating polymer flooding.

Onshore oil fields; Polymer flooding; Sweep efficiency; Saturation monitoring; Oil displacement efficiency

1006-396X(2016)04-0066-06投稿網(wǎng)址：http://journal.lnpu.edu.cn

2016-03-30

2016-05-06

中國石油科技創(chuàng)新基金研究項目(2015D-5006-0214)；黑龍江省自然科學基金資助項目(E2016016)。

皮彥夫(1976-)，男，博士，副研究員，從事提高采收率和三次采油技術研究；E-mail：piyanfu@163com。

TE357

Adoi:10.3969/j.issn.1006-396X.2016.04.014