何 晨

（東北石油大學(xué)，提高油氣采收率教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 黑龍江 大慶 163318）

不同含水率（時(shí)機(jī)）下大慶油田聚合物驅(qū)產(chǎn)液變化規(guī)律研究

何 晨

（東北石油大學(xué)，提高油氣采收率教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 黑龍江 大慶 163318）

針對(duì)聚合物驅(qū)過(guò)程中開(kāi)采對(duì)象物性變差、聚合物驅(qū)規(guī)律認(rèn)識(shí)不深入的問(wèn)題，為了提高大慶油田聚合物驅(qū)油的有效性，開(kāi)展了對(duì)不同含水率（時(shí)機(jī)）下大慶油田聚合物驅(qū)產(chǎn)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(cè)試聚合物驅(qū)產(chǎn)液變化。綜合分析認(rèn)為，通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的含水率和采出程度變化率的總結(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)產(chǎn)液變化規(guī)律進(jìn)行概括。研究成果實(shí)際運(yùn)用于現(xiàn)場(chǎng)油田開(kāi)發(fā)，取得了比較好的開(kāi)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(qū)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(dá)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(guò)綜合分析認(rèn)為大慶油田采用聚合物驅(qū)油技術(shù)具有非常好的優(yōu)越條件，但是采用聚合物驅(qū)油技術(shù)很大程度上改善了水驅(qū)油時(shí)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(dǎo)致油井產(chǎn)液指數(shù)的降低,當(dāng)采用聚合物驅(qū)油的辦法,油井產(chǎn)液指數(shù)又漸漸上升[2]。正常情況下， 我們普遍認(rèn)為，聚合物驅(qū)油技術(shù)含水率曲線的特點(diǎn)呈現(xiàn)為在水驅(qū)油轉(zhuǎn)而為聚合物驅(qū)油的過(guò)程中，聚合物驅(qū)油技術(shù)的含水率在剛開(kāi)始的時(shí)候會(huì)呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，但是過(guò)一段時(shí)間后會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橄陆第厔?shì)，繼而會(huì)達(dá)到一定的谷值后再緩慢的上升，這一連續(xù)的變化過(guò)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(qū)油的試驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)表明，不同含水率（時(shí)機(jī)）下產(chǎn)液有著明顯的變化，通過(guò)室內(nèi)模擬驅(qū)油實(shí)驗(yàn)方法，我們找出了不同含水率（時(shí)機(jī)）下產(chǎn)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(duì)此進(jìn)行具體的研究[3]。

1 大慶油田聚合物驅(qū)油的發(fā)展

1.1 聚合物驅(qū)油在大慶油田存在的問(wèn)題

在大慶油田，大部分油田都相繼進(jìn)入油田開(kāi)發(fā)晚期，聚合物驅(qū)作為油田提高采收率的重要技術(shù)手段，聚合物驅(qū)在此時(shí)發(fā)揮重要作用，盡管油田已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用階段，但是聚合物驅(qū)的重大的潛力并沒(méi)有完全得到發(fā)揮，整體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果還沒(méi)有達(dá)到理想狀態(tài)，我們通過(guò)分析研究發(fā)現(xiàn)，最重要是驅(qū)替液的性能沒(méi)有得到充分發(fā)揮，設(shè)計(jì)要求比較高，以粘度為主的流變性沒(méi)有能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。我們經(jīng)過(guò)推測(cè)，每年大慶油田用來(lái)購(gòu)買聚合物的費(fèi)用都達(dá)到了12億元以上，聚合物的成本比較高，所以我們應(yīng)該對(duì)含水率與采出程度進(jìn)行分析總結(jié)，對(duì)驅(qū)產(chǎn)液變化規(guī)律進(jìn)行概括，盡可能的減少聚合物的用量，降低油田開(kāi)采成本。如果是因?yàn)闄C(jī)械剪切作用導(dǎo)致聚合物粘度的損失，保守估計(jì)，損失為40%到60%，那么大慶油田也將損失6億元左右，所以說(shuō)對(duì)聚合物驅(qū)的研究對(duì)油田的開(kāi)采成本起到非常重要的作用。

1.2 聚合物驅(qū)油在大慶油田發(fā)展前景

在大慶油田開(kāi)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(jīng)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(qū)油領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展，大大保證了油田的穩(wěn)產(chǎn)[4]。我們從原料的來(lái)源、工藝技術(shù)的難度以及對(duì)油層的適應(yīng)性綜合分析，聚合物驅(qū)油技術(shù)在油田中大規(guī)模的應(yīng)用，不管是在經(jīng)濟(jì)上還是技術(shù)上都是非常可行的[5]。我們采用聚合物驅(qū)油技術(shù)之后，在水驅(qū)剩余油分布的基礎(chǔ)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(shí)剩余油的分布狀況與水驅(qū)時(shí)的分布狀況有很明顯的差異，但是我們通過(guò)研究，最明顯差異的形成原因是由下面三個(gè)方面的造成的：

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

（2）聚合物驅(qū)油技術(shù)還具有擴(kuò)大波及體積與調(diào)剖的作用；

（3）采用井網(wǎng)加密的方法，大大提高了水驅(qū)的控制程度，間接提高了聚合物驅(qū)油技術(shù)在這過(guò)程中可以動(dòng)用的地質(zhì)儲(chǔ)量[6]。

大慶油田作為我國(guó)主要的原油開(kāi)采油田之一，為國(guó)家的發(fā)展作出了突出的貢獻(xiàn)，在開(kāi)采的過(guò)程中，對(duì)于原有采收率的問(wèn)題非常的關(guān)注，提高采收率的方法有很多種，采用聚合物驅(qū)油技術(shù)是一種很有效的方法，但是這種技術(shù)該怎樣實(shí)際運(yùn)用在大慶油田這一地理環(huán)境下進(jìn)行科學(xué)運(yùn)用是非常關(guān)鍵的[7]。所以對(duì)聚合物驅(qū)油的原理進(jìn)行了深度的研究，對(duì)其適用的條件進(jìn)行了科學(xué)分析，并針對(duì)大慶油田整體環(huán)境，對(duì)聚合物驅(qū)油技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了探究。從1995年左右開(kāi)始，聚合物驅(qū)油技術(shù)第一次在大慶油田投入使用，通過(guò)向地層中注入聚合物，使得注入聚合物的區(qū)塊在試驗(yàn)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(qū)油產(chǎn)量一直在1 500萬(wàn)t以上，這使得大慶油田成為了全球最大的三次采油生產(chǎn)基地[8]，有著很廣泛的影響力，所以說(shuō)對(duì)于聚合物驅(qū)產(chǎn)液變化規(guī)律研究顯得特別的重要，特別是聚合物驅(qū)油技術(shù)在實(shí)際試驗(yàn)中是否提高了驅(qū)油效率以及是否擴(kuò)大了波及體積和提高采出程度，這些問(wèn)題對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)中提供有效的理論指導(dǎo)顯得尤為重要，所以通過(guò)室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行正確的分析和研究。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)條件

（1）實(shí)驗(yàn)原油：使用大慶油田原油，配制模擬油至粘度 17 mPs·s；

（2）實(shí)驗(yàn)用水：大慶油田注入水或模擬水；

（3）實(shí)驗(yàn)用巖心：均質(zhì)巖心，規(guī)格：4.5×4.5×30 cm，巖心飽和油范圍：60%～70%。

（4）實(shí)驗(yàn)用驅(qū)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(diǎn)不少于10個(gè)，參數(shù)包括壓力、產(chǎn)液量、含水率。

（6）含水率測(cè)定誤差范圍±5%，模擬油、聚合物粘度控制誤差范圍±5%。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

研究一維巖心中不同含水率（時(shí)機(jī)）條件下的聚驅(qū)產(chǎn)液指數(shù)變化機(jī)理。通過(guò)水驅(qū)至不同含水率（時(shí)機(jī)）情況下，注入聚合物溶液直至含水率95%，通過(guò)對(duì)比壓力、含水率及采出程度等參數(shù)，得到不同含水率（時(shí)機(jī)）條件下的聚驅(qū)產(chǎn)液指數(shù)變化規(guī)律[9]。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

方案一：使用滲透率為750 md的均質(zhì)巖心，經(jīng)過(guò)飽和水、飽和油后，水驅(qū)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(dá)到95%結(jié)束，得到注入PV數(shù)與含水率及采出程度之間的變化關(guān)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(guān)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(dá)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(dá)到95%后停止實(shí)驗(yàn)[10]。

方案二：使用滲透率為750 md的均質(zhì)巖心，經(jīng)過(guò)飽和水、飽和油后，水驅(qū)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(dá)到 95%結(jié)束，得到注入 pv數(shù)與含水率及采出程度之間的變化關(guān)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(guān)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(dá)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(dá)到95%后停止實(shí)驗(yàn)[11]。

方案三：使用滲透率為750 md的均質(zhì)巖心，經(jīng)過(guò)飽和水、飽和油后，水驅(qū)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(dá)到 95%結(jié)束，得到注入 PV數(shù)與含水率及采出程度之間的變化關(guān)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(guān)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(dá)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(dá)到95%后停止實(shí)驗(yàn)[12]。

3 聚合物驅(qū)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化分析

聚合物驅(qū)油技術(shù)在運(yùn)用過(guò)程中，通過(guò)對(duì)含水率以及采出程度的分析，我們得出，在不同的時(shí)期表現(xiàn)出不同的生產(chǎn)特征。關(guān)于聚合物驅(qū)油，它的生產(chǎn)過(guò)程大體上分為四個(gè)階段，見(jiàn)效前期階段，見(jiàn)效初期階段，見(jiàn)效高峰期階段以及見(jiàn)效末期階段，我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究一維巖心中不同含水率（時(shí)機(jī)）條件下的聚驅(qū)產(chǎn)液指數(shù)變化機(jī)理。通過(guò)水驅(qū)至不同含水率（時(shí)機(jī)）情況下，注入聚合物溶液直至含水率95%，通過(guò)對(duì)比壓力、含水率及采出程度等參數(shù)，得到不同含水率（時(shí)機(jī)）條件下的聚驅(qū)產(chǎn)液指數(shù)變化規(guī)律，我們研究出了聚合物驅(qū)的生產(chǎn)規(guī)律，對(duì)于聚合物驅(qū)油的發(fā)展，工業(yè)化推廣具有指導(dǎo)意義，充分發(fā)揮聚合物驅(qū)油的作用，特別是降水增油作用，對(duì)于一些項(xiàng)目的研究，我們發(fā)現(xiàn)，注入聚合物的時(shí)機(jī)越好，對(duì)于產(chǎn)液量需要保持的水平越高，特別是對(duì)于含水變化幅度比較小的階段，見(jiàn)效前期階段，見(jiàn)效初期階段以及見(jiàn)效末期階段，更應(yīng)該有效的保持產(chǎn)液量。

4 聚合物提高驅(qū)油效率的機(jī)理

我們根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)的理論研究，驅(qū)油的動(dòng)力來(lái)源，是由原油分子與注入劑分子的相互碰撞以及相互振動(dòng)形成的，它們之間形成了對(duì)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(yùn)用以及分子間相互作用的結(jié)果。利用聚合物驅(qū)油的過(guò)程，實(shí)際上是原油分子與注入劑的相互碰撞以及相互振動(dòng)的過(guò)程，在油層多孔介質(zhì)中，這種相互碰撞以及相互振動(dòng)的過(guò)程表現(xiàn)為兩種形式，這兩種形式一個(gè)表現(xiàn)為對(duì)原油的摩擦力，還有一種表現(xiàn)為對(duì)原油的推力。

在聚合物驅(qū)油的過(guò)程中，分子無(wú)時(shí)無(wú)刻不在運(yùn)動(dòng)，分子之間相互粘連，相互碰撞，粘連碰撞會(huì)使聚合物分子不斷儲(chǔ)存彈性能，在這過(guò)程中會(huì)不斷釋放出彈性能，使得越來(lái)越多的不動(dòng)油大幅度變化為可動(dòng)油，驅(qū)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(lái)，并且原油分子與注入劑在溶液中一起運(yùn)動(dòng)。我們通過(guò)分析研究得出，聚合物分子具有的彈性能越大，原油被驅(qū)動(dòng)的里相應(yīng)也會(huì)越來(lái)越大。在這過(guò)程中流速也會(huì)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(huì)越大，增大了摩擦力，驅(qū)油效率也會(huì)越來(lái)越高。

5 結(jié) 論

（1）不管是水驅(qū)至含水率50%，60%,70%，再采用聚合物驅(qū)油，采出程度都會(huì)平穩(wěn)上升，但水驅(qū)至70%時(shí)，采出程度達(dá)到最大值，所以在解決大慶油田實(shí)際問(wèn)題時(shí)，優(yōu)先考慮水驅(qū)至70%，再采用聚合物驅(qū)油，節(jié)省成本，高效開(kāi)采。

（2）在水驅(qū)至含水率 60%時(shí)，再采用聚合物驅(qū)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(guò)高，可以采用這種辦法進(jìn)行開(kāi)采，使油田能夠長(zhǎng)久開(kāi)采。

（3）根據(jù)聚合物驅(qū)綜合含水曲線的變化特點(diǎn)，一般認(rèn)為含水率到達(dá)最低點(diǎn)以后，出現(xiàn)快速變化的拐點(diǎn)，進(jìn)入含水低值階段， 開(kāi)始采取措施以延長(zhǎng)含水低值期。

（4）一維物理實(shí)驗(yàn)表明，聚合物驅(qū)的含水率曲線無(wú)一例外的都呈現(xiàn)含水率下降漏斗特征，并且會(huì)繼續(xù)升高，直到含水率到達(dá)95%，在這過(guò)程中注入聚合物的時(shí)機(jī)越早，驅(qū)油效率越高。

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

（6）通過(guò)對(duì)聚合物驅(qū)油技術(shù)的深入研究，特別是在實(shí)際應(yīng)用中，充分了解到聚合物的原理和作用。大慶油田是我國(guó)最大的油田，也是原油生產(chǎn)能力非常高的大型油田，在大慶油田開(kāi)采過(guò)程中用到的聚合物采油技術(shù)，對(duì)油田的開(kāi)采工作起到了非常重要的作用，這是對(duì)聚合物采油技術(shù)作用的充分肯定。

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

［2］ 李劍 . 大慶油田主力油層聚驅(qū)后剩余油分布規(guī)律研究[D].大慶石油學(xué)院,2003.

［3］ 張志琦. 均質(zhì)油層聚驅(qū)后蒸汽驅(qū)提高采收率實(shí)驗(yàn)研究[D].大慶石油學(xué)院,2010.

［4］沈非,程林松,黃世軍,范晶,李權(quán). 不同注聚時(shí)機(jī)聚合物驅(qū)含水率變化規(guī)律研究[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程,2016,(17):149-152+16.

［5］潘越峰. 針對(duì)聚合物驅(qū)油技術(shù)在大慶油田中的運(yùn)用[J]. 科技與企業(yè),2014(13):390.

［6］高德潔. 強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)小尺寸壓力調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D].東北石油大學(xué),2013.

［7］高光磊. 大慶油田聚合物驅(qū)分注技術(shù)現(xiàn)狀分析.《采油工程》第 1卷第2冊(cè)[C].2011:5.

［8］王正波,葉銀珠,王繼強(qiáng). 聚合物驅(qū)后剩余油研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].油氣地質(zhì)與采收率,2010(04):37-42+113-114.

［9］ 聶洋. 用φ函數(shù)法預(yù)測(cè)聚驅(qū)油藏剩余油飽和度的分布[D].大慶石油學(xué)院,2008.

［10］王玲. 聚合物驅(qū)偏心分注技術(shù)研究[D].大慶石油學(xué)院,2007.

［11］袁威. 聚合物驅(qū)開(kāi)發(fā)指標(biāo)預(yù)測(cè)方法研究[D].大慶石油學(xué)院,2005.

［12］段宏. 聚合物驅(qū)分注在大慶油田的應(yīng)用與展望[C]. 山東省石油學(xué)會(huì)、勝利石油管理局科協(xié)、黑龍江省石油學(xué)會(huì).三次采油技術(shù)研討會(huì)論文集,山東省石油學(xué)會(huì)、勝利石油管理局科協(xié)、黑龍江省石油學(xué)會(huì),2003:6.

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。