曹瑞波，代 旭，李 卓，高 倩

(1.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江 大慶 163712；2.中國(guó)石油大慶油田力神泵業(yè)有限公司，黑龍江 大慶 163000)

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正電膠調(diào)剖劑改善非均質(zhì)油藏聚合物驅(qū)效果

曹瑞波1，代 旭1，李 卓2，高 倩1

(1.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江 大慶 163712；2.中國(guó)石油大慶油田力神泵業(yè)有限公司，黑龍江 大慶 163000)

針對(duì)目前國(guó)內(nèi)部分聚合物驅(qū)區(qū)塊出現(xiàn)的聚合物用量大、聚合物驅(qū)效益下降的問(wèn)題，分析了聚合物用量對(duì)聚合物驅(qū)效果的影響，研究了正電膠調(diào)剖劑對(duì)改善聚合物驅(qū)效果的影響。結(jié)果表明：正電膠可與油層中存留的聚合物發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)生成立體網(wǎng)絡(luò)聚合物，封堵高滲層，增加注入壓力梯度，從而改善聚合物驅(qū)開(kāi)發(fā)效果；在相同用量條件下，正電膠調(diào)剖比聚合物驅(qū)多提高采收率2.3～3.8個(gè)百分點(diǎn)；在相同聚合物驅(qū)采收率提高值條件下，正電膠調(diào)剖后可降低聚合物用量25%～50%。正電膠調(diào)剖技術(shù)機(jī)理可行、節(jié)約成本、施工簡(jiǎn)單、環(huán)境無(wú)污染，具有較好的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用前景。

正電膠；調(diào)剖；聚合物驅(qū)；提高采收率；非均質(zhì)油藏

1 聚合物用量對(duì)聚合物驅(qū)效果的影響

在聚合物驅(qū)開(kāi)發(fā)實(shí)踐中[1]，聚合物用量表示為聚合物溶液質(zhì)量濃度與注入孔隙體積倍數(shù)的乘積，是相對(duì)值，無(wú)量綱。通常用聚合物用量衡量不同開(kāi)發(fā)區(qū)塊聚合物干粉使用量的相對(duì)大小。為了評(píng)價(jià)正電膠調(diào)剖對(duì)降低聚合物用量的作用，研究了聚合物用量對(duì)聚合物驅(qū)效果的影響規(guī)律[2-5]。實(shí)驗(yàn)采用非均質(zhì)巖心物理模型[6-7]，巖心尺寸為4.5 cm×4.5 cm×30 cm，高滲層巖心有效滲透率為800×10-3μm2，低滲層巖心有效滲透率為200×10-3μm2。實(shí)驗(yàn)方法：水驅(qū)至采出液含水95%—聚合物驅(qū)(不同用量方案)—后續(xù)水驅(qū)至采出液含水98%。聚合物驅(qū)階段所用聚合物相對(duì)分子質(zhì)量為1 200×104，質(zhì)量濃度為1 000 mg/L，黏度為20 mPa·s。

聚合物驅(qū)采收率提高值隨聚合物用量變化關(guān)系見(jiàn)圖1。由圖1可知，聚合物用量為190～570時(shí)，聚合物驅(qū)采收率提高值與聚合物用量近似呈正比例關(guān)系，該階段聚合物用量對(duì)聚合物驅(qū)效果影響顯著。聚合物用量為570～760時(shí)，聚合物驅(qū)采收率提高值增加趨勢(shì)變緩，但仍增加了2個(gè)百分點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中該階段繼續(xù)聚合物驅(qū)仍然可取得好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。聚合物用量為760～1 140時(shí)，聚合物驅(qū)采收率提高值增加趨勢(shì)進(jìn)一步變緩，近乎水平直線。聚合物用量從760增至1 140，用量增加了380，聚合物驅(qū)采收率提高值僅增加了1.2個(gè)百分點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，聚合物用量并不是越大越好，而是有其合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)界限。實(shí)驗(yàn)中聚合物用量為760時(shí)可取得最佳的技術(shù)效果。用量超過(guò)760后雖然能進(jìn)一步提高采收率，但用量過(guò)大，造成聚合物的浪費(fèi)。

圖1 聚合物驅(qū)采收率提高值隨聚合物用量變化

2 正電膠調(diào)剖濃度的確定

在實(shí)際調(diào)剖作業(yè)中，正電膠濃度偏低會(huì)導(dǎo)致正電膠與油層中存留的聚合物反應(yīng)不充分，封堵效果有限；正電膠濃度過(guò)大，雖可與油層中存留聚合物充分反應(yīng)，但會(huì)導(dǎo)致正電膠的浪費(fèi)，影響經(jīng)濟(jì)效果。因此，在地面配制正電膠和聚合物溶液條件下研究了正電膠的合理應(yīng)用濃度。先配制聚合物溶液，待聚合物充分溶解后加入正電膠，充分溶解后測(cè)試溶液黏度。聚合物配制濃度為1000、1 500 mg/L，正電膠變化若干種濃度。

復(fù)配液的黏度隨正電膠濃度變化見(jiàn)圖2。由圖2可知，對(duì)于聚合物濃度為1 000 mg/L的溶液，當(dāng)正電膠濃度達(dá)到3 000 mg/L時(shí)，復(fù)配液黏度為1.07 mPa·s，溶液黏度趨向水的黏度，說(shuō)明正電膠與聚合物完全反應(yīng)；對(duì)于聚合物濃度為1 500 mg/L的溶液，當(dāng)正電膠濃度達(dá)到4 000 mg/L時(shí)，復(fù)配液黏度為1.07 mPa·s，溶液黏度趨向水的黏度，正電膠與聚合物完全反應(yīng)。該結(jié)果可為實(shí)際調(diào)剖作業(yè)選擇正電膠濃度提供指導(dǎo)。

圖2 正電膠與聚合物復(fù)配液黏度隨正電膠濃度變化

3 正電膠調(diào)剖驅(qū)油實(shí)驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)用物理模型與第1部分所述物理模型相同。共設(shè)計(jì)3組實(shí)驗(yàn)方案：方案一，水驅(qū)至采出液含水95%—聚合物驅(qū)0.76倍孔隙體積—正電膠調(diào)剖0.1倍孔隙體積—后續(xù)水驅(qū)至采出液含水98%；方案二，水驅(qū)至采出液含水95%—聚合物驅(qū)0.57倍孔隙體積—正電膠調(diào)剖0.1倍孔隙體積后續(xù)水驅(qū)至含水98%；方案三，水驅(qū)至采出液含水95%—聚合物驅(qū)0.285倍孔隙體積—正電膠調(diào)剖0.1倍孔隙體積—聚合物驅(qū)0.285倍孔隙體積—后續(xù)水驅(qū)至采出液含水98%。方案二和方案三聚合物用量相同，方案二在注聚結(jié)束后調(diào)剖，方案三在注聚中間過(guò)程中調(diào)剖。3組方案中所用聚合物相對(duì)分子質(zhì)量為1 200×104，質(zhì)量濃度為1 000 mg/L，黏度為20 mPa·s，所注正電膠溶液質(zhì)量濃度為3 000 mg/L。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。方案一聚合物用量為760，方案二聚合物用量為570，方案一和方案二聚合物驅(qū)采收率提高值分別為19.4、18.9個(gè)百分點(diǎn)。由圖1可知，在未開(kāi)展正電膠調(diào)剖情況下，聚合物用量為760、570時(shí)，聚合物驅(qū)采收率提高值分別為17.1、15.1個(gè)百分點(diǎn)，經(jīng)過(guò)正電膠調(diào)剖后，2種用量情況下聚合物驅(qū)采收率分別多提高2.3、3.8個(gè)百分點(diǎn)；在未開(kāi)展正電膠調(diào)剖、聚合物用量為1 140時(shí)，聚合物驅(qū)采收率提高值為18.3個(gè)百分點(diǎn)，開(kāi)展正電膠調(diào)剖的方案二聚合物驅(qū)采收率提高值為18.9個(gè)百分點(diǎn)，2組實(shí)驗(yàn)方案聚合物驅(qū)采收率提高值基本相同，但方案二聚合物用量?jī)H為570，較不調(diào)剖方案節(jié)省50%的聚合物用量。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，正電膠調(diào)剖后進(jìn)一步改善了聚合物驅(qū)開(kāi)發(fā)效果。其原因是，注聚中后期聚合物溶液在高滲層低效、無(wú)效循環(huán)，在高滲層形成優(yōu)勢(shì)滲流通道，此時(shí)高滲層充滿了聚合物溶液，注入低黏度的正電膠溶液后，仍會(huì)沿注聚合物時(shí)的優(yōu)勢(shì)滲流通道注入，正電膠與優(yōu)勢(shì)滲流通道中存留的聚合物發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)生成物達(dá)到堵塞優(yōu)勢(shì)滲流通道的作用，從而提高了低滲層動(dòng)用程度。

表1 驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)

方案二聚合物驅(qū)采收率提高值與方案一基本相同，但聚合物用量比方案一低190，說(shuō)明在合理聚合物用量下開(kāi)展正電膠調(diào)剖，可在保證聚合物驅(qū)效果條件下最大限度地節(jié)省聚合物用量。方案三聚合物驅(qū)采收率提高值高出方案二達(dá)3.6個(gè)百分點(diǎn)，這是因?yàn)榉桨溉谧⒕酆衔镞^(guò)程中開(kāi)展正電膠調(diào)剖后，有效封堵了高滲層，后續(xù)注入的0.285倍孔隙體積聚合物更多地進(jìn)入低滲層，更充分地發(fā)揮了低滲層提高采收率的作用。而方案一在注聚合物結(jié)束后注入正電膠溶液，雖然可起到調(diào)剖作用，但后續(xù)注入低滲層的液體為水，對(duì)低滲層的擴(kuò)大微觀波及體積能力及提高驅(qū)油效率能力有限[8]。因此，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中最好在注聚合物過(guò)程中適當(dāng)時(shí)刻開(kāi)展正電膠調(diào)剖作用。

為了研究正電膠調(diào)剖對(duì)注入壓力的影響，繪制了方案二的注入壓力曲線，同時(shí)與未調(diào)剖的聚合物驅(qū)注入壓力曲線進(jìn)行對(duì)比(圖3)。由圖3可知，注正電膠后注入端壓力較聚合物驅(qū)結(jié)束時(shí)明顯上升，說(shuō)明正電膠與巖心中存留的聚合物發(fā)生了物理化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成物在油層中形成較大滲流阻力。注入壓力上升，即壓力梯度上升有利于使聚合物驅(qū)時(shí)受各種力束縛的殘余油參與運(yùn)移，從而提高采收率。未調(diào)剖方案的注入壓力曲線在后續(xù)水驅(qū)時(shí)迅速下降，后續(xù)水驅(qū)階段幾乎未有油滴產(chǎn)出。注入壓力曲線也從力的角度解釋了正電膠調(diào)剖改善聚合物驅(qū)效果的原因。

圖3 注入壓力隨注入孔隙體積倍數(shù)變化關(guān)系

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用可行性

正電膠產(chǎn)品特點(diǎn)及調(diào)剖機(jī)理決定采用該技術(shù)有以下幾項(xiàng)優(yōu)勢(shì)：①利用油層中存留和滯留的聚合物，機(jī)理可行，節(jié)約成本；②正電膠溶液注入容易，且可優(yōu)先注入高滲層，減少了對(duì)低滲層的傷害，避免了顆粒類調(diào)剖劑注入困難、凝膠類調(diào)剖劑地層成膠不理想等問(wèn)題；③地面配制和注入工藝簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)有聚合物驅(qū)或三元復(fù)合驅(qū)配注工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行；④無(wú)毒無(wú)害，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

目前國(guó)內(nèi)部分聚合物驅(qū)區(qū)塊處于注聚中后期，進(jìn)一步注聚提高采收率幅度有限，且造成聚合物的浪費(fèi)。正電膠干粉價(jià)格和目前驅(qū)油用聚丙烯酰胺類聚合物干粉價(jià)格相當(dāng)，且只需注入約0.1倍孔隙體積，成本與繼續(xù)注入0.1倍孔隙體積的聚合物溶液相當(dāng)。因此，處于注聚中后期的區(qū)塊采用正電膠調(diào)剖技術(shù)可獲得好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。應(yīng)用正電膠調(diào)剖的最佳時(shí)機(jī)是注聚合物中后期或剛結(jié)束時(shí)。如果聚合物驅(qū)后開(kāi)展了后續(xù)水驅(qū)，則油層中存留的聚合物會(huì)大幅減少，從而影響調(diào)剖效果。

5 結(jié) 論

(1) 研究表明，聚合物用量存在最佳范圍，超過(guò)該范圍采收率增幅有限，造成聚合物的浪費(fèi)。因此，需要研究既能最大幅度提高采收率、又能節(jié)省聚合物用量的方法。

(2) 正電膠與油層中存留的聚合物發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)生成立體網(wǎng)絡(luò)聚合物，封堵高滲層。該調(diào)剖機(jī)理決定了調(diào)剖時(shí)機(jī)必須在注聚過(guò)程中或注聚合物結(jié)束后進(jìn)行。

(3) 在相同聚合物用量條件下，正電膠調(diào)剖比不調(diào)剖多提高聚合物驅(qū)采收率2.3～3.8個(gè)百分點(diǎn)；在相同聚合物驅(qū)采收率提高值條件下，正電膠調(diào)剖比不調(diào)剖降低聚合物用量50%。

(4) 注聚合物過(guò)程中正電膠調(diào)剖效果好于注聚合物結(jié)束時(shí)。

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編輯 王 昱

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.01.030

20150810；改回日期：20151115

中國(guó)石油天然氣股份有限公司重大科技專項(xiàng)“二類油層聚合物進(jìn)一步提高采收率配套技術(shù)”(2011E-1207)

曹瑞波(1977-)，男，高級(jí)工程師，2002年畢業(yè)于東北石油大學(xué)石油工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事聚合物驅(qū)油技術(shù)研究。

TE357.46

A

1006-6535(2016)01-0132-03