何 晨

（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）

不同含水率（時機）下大慶油田聚合物驅產液變化規(guī)律研究

何 晨

（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）

針對聚合物驅過程中開采對象物性變差、聚合物驅規(guī)律認識不深入的問題，為了提高大慶油田聚合物驅油的有效性，開展了對不同含水率（時機）下大慶油田聚合物驅產液變化規(guī)律研究，研究中制作人造巖心，在一維巖心條件下，測試聚合物驅產液變化。綜合分析認為，通過對動態(tài)數(shù)據(jù)的含水率和采出程度變化率的總結，實現(xiàn)對驅產液變化規(guī)律進行概括。研究成果實際運用于現(xiàn)場油田開發(fā)，取得了比較好的開發(fā)效果，證明了研究的正確性。

大慶油田；含水率；采出程度；聚合物驅油

大慶油田是大型砂體油田，總體呈現(xiàn)出陸相沉積的特征，油層的埋藏深度大概為1 100 m,油層的溫度達到了46 ℃，注入其中水的礦化度為500～1 100 mg/L，原始地層中水的礦化度為6 000 mg/L，油層中的滲透率變異系數(shù)在0.6～0.9之中，因此，我們通過綜合分析認為大慶油田采用聚合物驅油技術具有非常好的優(yōu)越條件，但是采用聚合物驅油技術很大程度上改善了水驅油時的不利流度比，減小了水相流度,增大了波及體積,使油井含水率變化大幅度的降低[1]。特別是在采油的高含水后期,由于油井含水率降低,而導致油井產液指數(shù)的降低,當采用聚合物驅油的辦法,油井產液指數(shù)又漸漸上升[2]。正常情況下， 我們普遍認為，聚合物驅油技術含水率曲線的特點呈現(xiàn)為在水驅油轉而為聚合物驅油的過程中，聚合物驅油技術的含水率在剛開始的時候會呈現(xiàn)出上升趨勢，但是過一段時間后會轉變?yōu)橄陆第厔荩^而會達到一定的谷值后再緩慢的上升，這一連續(xù)的變化過程叫做含水率曲線下降漏斗。然而，根據(jù)大慶油田聚合物驅油的試驗資料統(tǒng)計表明，不同含水率（時機）下產液有著明顯的變化，通過室內模擬驅油實驗方法，我們找出了不同含水率（時機）下產液變化規(guī)律，描述了含水率和采出程度的變化規(guī)律，這篇文章對此進行具體的研究[3]。

1 大慶油田聚合物驅油的發(fā)展

1.1 聚合物驅油在大慶油田存在的問題

在大慶油田，大部分油田都相繼進入油田開發(fā)晚期，聚合物驅作為油田提高采收率的重要技術手段，聚合物驅在此時發(fā)揮重要作用，盡管油田已經進入工業(yè)應用階段，但是聚合物驅的重大的潛力并沒有完全得到發(fā)揮，整體的技術經濟效果還沒有達到理想狀態(tài)，我們通過分析研究發(fā)現(xiàn)，最重要是驅替液的性能沒有得到充分發(fā)揮，設計要求比較高，以粘度為主的流變性沒有能達到設計要求。我們經過推測，每年大慶油田用來購買聚合物的費用都達到了12億元以上，聚合物的成本比較高，所以我們應該對含水率與采出程度進行分析總結，對驅產液變化規(guī)律進行概括，盡可能的減少聚合物的用量，降低油田開采成本。如果是因為機械剪切作用導致聚合物粘度的損失，保守估計，損失為40%到60%，那么大慶油田也將損失6億元左右，所以說對聚合物驅的研究對油田的開采成本起到非常重要的作用。

1.2 聚合物驅油在大慶油田發(fā)展前景

在大慶油田開發(fā)初期，就特別注重提高石油采收率的研究，截止到目前，已經取得了研究成果的重大突破，在許多的方法中，特別是聚合物驅油領域取得了重大進展，大大保證了油田的穩(wěn)產[4]。我們從原料的來源、工藝技術的難度以及對油層的適應性綜合分析，聚合物驅油技術在油田中大規(guī)模的應用，不管是在經濟上還是技術上都是非?？尚械腫5]。我們采用聚合物驅油技術之后，在水驅剩余油分布的基礎上，剩余油的分布狀況形成了，我們可以先注入聚合物的水溶液，此時剩余油的分布狀況與水驅時的分布狀況有很明顯的差異，但是我們通過研究，最明顯差異的形成原因是由下面三個方面的造成的：

（1）聚合物驅油技術與水驅的方法相比較而言，采用聚合物驅油技術大大提高了驅油的效率；

（2）聚合物驅油技術還具有擴大波及體積與調剖的作用；

（3）采用井網(wǎng)加密的方法，大大提高了水驅的控制程度，間接提高了聚合物驅油技術在這過程中可以動用的地質儲量[6]。

大慶油田作為我國主要的原油開采油田之一，為國家的發(fā)展作出了突出的貢獻，在開采的過程中，對于原有采收率的問題非常的關注，提高采收率的方法有很多種，采用聚合物驅油技術是一種很有效的方法，但是這種技術該怎樣實際運用在大慶油田這一地理環(huán)境下進行科學運用是非常關鍵的[7]。所以對聚合物驅油的原理進行了深度的研究，對其適用的條件進行了科學分析，并針對大慶油田整體環(huán)境，對聚合物驅油技術的實際應用進行了探究。從1995年左右開始，聚合物驅油技術第一次在大慶油田投入使用，通過向地層中注入聚合物，使得注入聚合物的區(qū)塊在試驗中取得了非常好的效果，大大提高了采收率，從2002年到今天，每年的聚合物驅油產量一直在1 500萬t以上，這使得大慶油田成為了全球最大的三次采油生產基地[8]，有著很廣泛的影響力，所以說對于聚合物驅產液變化規(guī)律研究顯得特別的重要，特別是聚合物驅油技術在實際試驗中是否提高了驅油效率以及是否擴大了波及體積和提高采出程度，這些問題對于實際生產中提供有效的理論指導顯得尤為重要，所以通過室內模擬實驗進行正確的分析和研究。

2 實驗部分

2.1 實驗條件

（1）實驗原油：使用大慶油田原油，配制模擬油至粘度 17 mPs·s；

（2）實驗用水：大慶油田注入水或模擬水；

（3）實驗用巖心：均質巖心，規(guī)格：4.5×4.5×30 cm，巖心飽和油范圍：60%～70%。

（4）實驗用驅油劑：聚合物SNF 3640d；表面活性劑HDS。

（5）每根巖心數(shù)據(jù)采集點不少于10個，參數(shù)包括壓力、產液量、含水率。

（6）含水率測定誤差范圍±5%，模擬油、聚合物粘度控制誤差范圍±5%。

2.2 實驗方法

研究一維巖心中不同含水率（時機）條件下的聚驅產液指數(shù)變化機理。通過水驅至不同含水率（時機）情況下，注入聚合物溶液直至含水率95%，通過對比壓力、含水率及采出程度等參數(shù)，得到不同含水率（時機）條件下的聚驅產液指數(shù)變化規(guī)律[9]。

2.3 實驗結果及分析

方案一：使用滲透率為750 md的均質巖心，經過飽和水、飽和油后，水驅至含水率50%后，以0.25 mL/min的注入速度，注入粘度為10 mPa?s的聚合物，直至含水率達到95%結束，得到注入PV數(shù)與含水率及采出程度之間的變化關系，如圖1。

圖1 注入pv數(shù)與采出程度以及含水率之間的變化關系Fig.1 The relationship between PV number and water cut,recovery

從圖1可以看出，隨著注入PV數(shù)的增加，采出程度平穩(wěn)上升采出程度最大值為62%，。在20～30之間，含水率達到最低谷，呈現(xiàn)含水率下降漏斗特征，在其后的不同的含水率變化階段大致平穩(wěn)上升，含水率達到95%后停止實驗[10]。

方案二：使用滲透率為750 md的均質巖心，經過飽和水、飽和油后，水驅至含水率60%后，以0.25 mL/min的注入速度，注入粘度為10 mPa?s的聚合物，直至含水率達到 95%結束，得到注入 pv數(shù)與含水率及采出程度之間的變化關系，如圖2。

圖2 注入pv數(shù)與采出程度以及含水率之間的變化關系Fig.2 The relationship between PV number and water cut,recovery

從圖2可以看出，隨著注入PV數(shù)的增加，采出程度平穩(wěn)上升，采出程度最大值為59%。在10～20之間，含水率達到最低谷，呈現(xiàn)含水率下降漏斗特征，在其后的不同的含水率變化階段大致平穩(wěn)上升，含水率達到95%后停止實驗[11]。

方案三：使用滲透率為750 md的均質巖心，經過飽和水、飽和油后，水驅至含水率70%后，以0.25 mL/min的注入速度，注入粘度為10 mPa?s的聚合物，直至含水率達到 95%結束，得到注入 PV數(shù)與含水率及采出程度之間的變化關系，如圖3。

圖3 注入pv數(shù)與采出程度以及含水率之間的變化關系Fig.3 The relationship between PV number,water cut and recovery

從圖3可以看出，隨著注入PV數(shù)的增加，采出程度平穩(wěn)上升，采出程度最大值為64%。在20～30之間，含水率達到最低谷，呈現(xiàn)含水率下降漏斗特征，在其后的不同的含水率變化階段大致平穩(wěn)上升，含水率達到95%后停止實驗[12]。

3 聚合物驅生產動態(tài)變化分析

聚合物驅油技術在運用過程中，通過對含水率以及采出程度的分析，我們得出，在不同的時期表現(xiàn)出不同的生產特征。關于聚合物驅油，它的生產過程大體上分為四個階段，見效前期階段，見效初期階段，見效高峰期階段以及見效末期階段，我們通過實驗研究一維巖心中不同含水率（時機）條件下的聚驅產液指數(shù)變化機理。通過水驅至不同含水率（時機）情況下，注入聚合物溶液直至含水率95%，通過對比壓力、含水率及采出程度等參數(shù)，得到不同含水率（時機）條件下的聚驅產液指數(shù)變化規(guī)律，我們研究出了聚合物驅的生產規(guī)律，對于聚合物驅油的發(fā)展，工業(yè)化推廣具有指導意義，充分發(fā)揮聚合物驅油的作用，特別是降水增油作用，對于一些項目的研究，我們發(fā)現(xiàn)，注入聚合物的時機越好，對于產液量需要保持的水平越高，特別是對于含水變化幅度比較小的階段，見效前期階段，見效初期階段以及見效末期階段，更應該有效的保持產液量。

4 聚合物提高驅油效率的機理

我們根據(jù)分子運動的理論研究，驅油的動力來源，是由原油分子與注入劑分子的相互碰撞以及相互振動形成的，它們之間形成了對原油的摩擦力以及推力。我們知道宏觀上的壓力形成原因，使分子間的運用以及分子間相互作用的結果。利用聚合物驅油的過程，實際上是原油分子與注入劑的相互碰撞以及相互振動的過程，在油層多孔介質中，這種相互碰撞以及相互振動的過程表現(xiàn)為兩種形式，這兩種形式一個表現(xiàn)為對原油的摩擦力，還有一種表現(xiàn)為對原油的推力。

在聚合物驅油的過程中，分子無時無刻不在運動，分子之間相互粘連，相互碰撞，粘連碰撞會使聚合物分子不斷儲存彈性能，在這過程中會不斷釋放出彈性能，使得越來越多的不動油大幅度變化為可動油，驅油效率大大提高，并且在一般的情況下，聚合物分子與接觸到的巖石以及油膜界面分子的用原理，這種作用原理叫做 “黑-白球”作用原理，使得其中的C—H鍵上含有大量的彈性能，原油分子與表面原子發(fā)生碰撞，從而使原有分子從油相上分離出來，并且原油分子與注入劑在溶液中一起運動。我們通過分析研究得出，聚合物分子具有的彈性能越大，原油被驅動的里相應也會越來越大。在這過程中流速也會有很大的變化，聚合物中溶液流速的變大。原油分子受到聚合物分子的沖擊也會越大，增大了摩擦力，驅油效率也會越來越高。

5 結 論

（1）不管是水驅至含水率50%，60%,70%，再采用聚合物驅油，采出程度都會平穩(wěn)上升，但水驅至70%時，采出程度達到最大值，所以在解決大慶油田實際問題時，優(yōu)先考慮水驅至70%，再采用聚合物驅油，節(jié)省成本，高效開采。

（2）在水驅至含水率 60%時，再采用聚合物驅油，在注入PV數(shù)10～20階段，含水率最低，為了避免讓油田含水率過高，可以采用這種辦法進行開采，使油田能夠長久開采。

（3）根據(jù)聚合物驅綜合含水曲線的變化特點，一般認為含水率到達最低點以后，出現(xiàn)快速變化的拐點，進入含水低值階段， 開始采取措施以延長含水低值期。

（4）一維物理實驗表明，聚合物驅的含水率曲線無一例外的都呈現(xiàn)含水率下降漏斗特征，并且會繼續(xù)升高，直到含水率到達95%，在這過程中注入聚合物的時機越早，驅油效率越高。

（5）在不同的含水率階段，聚合物驅油的含水率的下降過程中的斜率也有很大的變化，它會隨著注入聚合物過程的延后而增大，累積產油量的變化隨著注入聚合物過程的延后而減小。

（6）通過對聚合物驅油技術的深入研究，特別是在實際應用中，充分了解到聚合物的原理和作用。大慶油田是我國最大的油田，也是原油生產能力非常高的大型油田，在大慶油田開采過程中用到的聚合物采油技術，對油田的開采工作起到了非常重要的作用，這是對聚合物采油技術作用的充分肯定。

［1］劉麗. 聚驅后剩余油分布規(guī)律及挖潛措施[D].大慶石油學院,2005.

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Study on the Liquid Production Change Rule of Polymer Flooding in Daqing Oilfield at Different Water Cut Stages

HE Chen
（Key Laboratory of Educational Ministry for Improving Oil and Gas Recovery,Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318, China）

In the polymer flooding process, physical properties of the reservoir become poor,and understanding of polymer flooding rule is indistinct. In order to improve the effectiveness of polymer flooding in Daqing oilfield, the fluid production change rule of polymer flooding in Daqing oilfield at different water content stages was studied by using artificial cores under the one-dimensional core conditions. According to the analysis of the water content and the change rule of the recovery rate, the variation law of fluid production of polymer flooding was summarized. The research results have been applied to the oilfield development, and good results have been achieved.

Daqing oilfield;Water content;Degree of recovery;Polymer flooding

TE 357

A

1671-0460（2017）11-2320-04

2017-03-23

何晨（1993-），男，江蘇省泰州市人，在讀碩士，研究方向：提高油氣采收率。E-mail：1207465977@qq.com。