劉佳瑤，徐太雙，賀懷東

（1.東北石油大學 石油工程學院，黑龍江 大慶 163318；2.吉林油田公司 扶余采油廠，吉林 扶余 131200；3.大慶油田有限責任公司 第三采油廠，黑龍江 大慶 163000）

二元復合驅(qū)是目前海上油田應用較為成熟、廣泛提高采收率的三次采油技術，能在水驅(qū)基礎上提高采收率8%～15%，但二元驅(qū)后海上油藏仍有50%左右原油未被開采出，并且存在的剩余油零散、存聚量大、環(huán)境污染嚴重等問題。當二元驅(qū)結束轉水驅(qū)時，由于水油流度比大，注入水會很快形成指進現(xiàn)象，導致含水率短暫平穩(wěn)后迅速上升。如何高效利用二元驅(qū)滯留地層中的聚合物，如何進一步提高海上油田采收率，對于二元驅(qū)后開發(fā)模式制定及調(diào)整具有重要意義。因此，本文針對二元驅(qū)海上油田開發(fā)現(xiàn)狀，結合數(shù)值模擬方法，開展高效驅(qū)油組合模式和二元驅(qū)后提采增效研究，為實現(xiàn)滯留聚合物再利用和海上油田經(jīng)濟高效開發(fā)提供指導。

1 二元驅(qū)后油藏開發(fā)存在問題

（1）二元驅(qū)后剩余油分布更加零散，多位于邊角部位 二元復合驅(qū)后，目標區(qū)塊儲量豐度明顯下降，高含油飽和度區(qū)域更加零散。剩余儲量平面上主要富集在非主流線區(qū)域、斷層遮擋處及井網(wǎng)控制不到區(qū)域，縱向上主要富集在滲透率相對較低、弱水洗及未水洗、厚度相對較大的層位，這些部位為剩余油主要潛力區(qū)。

（2）垂向剩余油分布，存在弱、強水洗交互分布情況 二元復合驅(qū)后，Ⅰ油組縱向上剩余儲量潛力主要分布在3#、5#，小層內(nèi)剩余儲量潛力以弱水洗為主；Ⅱ油組縱向上剩余儲量潛力主要分布在17#、23#，小層內(nèi)剩余儲量潛力以弱水洗為主；Ⅲ油組縱向上剩余儲量潛力主要分布在36#、37#，小層內(nèi)剩余儲量潛力以弱水洗、未水洗為主。

（3）層間矛盾更加突出 以注水井W6-6和W6-3為例，水驅(qū)時小層23#、59#相對吸水量最大，分別達到30%、46%左右，其他小層相對吸水量介于3%～14%、3%～5%之間；二元復合驅(qū)后，小層 23#、59#相對吸水量仍為最大，相對吸水量增大，分別達到38%、56%左右，而其他小層相對吸水量略有降低，降幅在1～3個百分點左右，使得層間矛盾更加突出。

（4）低效循環(huán)情況加劇 I油層組開發(fā)效果差異明顯，部分地區(qū)竄聚嚴重，竄聚位置地質(zhì)儲量占比為31.09%，竄聚體積占比為47.54%；II油層組和III油層組開發(fā)效果整體差異較小，竄聚位置地質(zhì)儲量占比分別為24.52%、22.02%，竄聚體積占比分別為47.02%、34.68%。

（5）二元驅(qū)后地層存聚量大 二元復合驅(qū)后，受巖石吸附和殘余阻力系數(shù)的影響，聚合物會大量滯留在巖石內(nèi)壁和新波及到的較低滲透儲層中，造成二元驅(qū)后地層存聚量大，難以充分實現(xiàn)二元驅(qū)的有效驅(qū)替。

2 制定“調(diào)+驅(qū)+洗”組合模式

根據(jù)數(shù)值模擬結果，研究對比二元和水驅(qū)后不同剩余油區(qū)域驅(qū)替效果，制定“調(diào)+驅(qū)+洗”組合模式。

針對二元驅(qū)替效果優(yōu)于水驅(qū)部位：二元驅(qū)與水驅(qū)開發(fā)效果差異大區(qū)域，剩余油飽和度（0.0～0.2）區(qū)域主要采用“調(diào)”的方式，如圖1所示。

圖1 二元驅(qū)替效果優(yōu)于水驅(qū)部位（差異大）Fig.1 SP flooding is better than that of water flooding（the difference of development effect is big）

針對二元驅(qū)替效果優(yōu)于水驅(qū)部位：二元驅(qū)與水驅(qū)開發(fā)效果差異小區(qū)域，剩余油飽和度（0.4～0.6）區(qū)域主要采用“驅(qū)、洗”的方式，如圖2所示。

圖2 二元驅(qū)替效果優(yōu)于水驅(qū)部位（差異?。〧ig.2 SP flooding is better than that of water flooding（the difference of development effect is small）

針對水驅(qū)驅(qū)替效果優(yōu)于二元驅(qū)部位：主要采用驅(qū)、洗與壓裂增產(chǎn)增注等措施擴大波及體積與洗油效率的方式，如圖3所示。

圖3 水驅(qū)驅(qū)替效果優(yōu)于二元驅(qū)部位Fig.3 Water flooding is better than that of SP flooding

表1 二元復合驅(qū)后調(diào)整組合模式制定Tab.1 Formulation of adjustment mode after SP flooding

3 “調(diào)+驅(qū)+洗”高效驅(qū)油體系

3.1 低初粘可控凝膠調(diào)堵

常規(guī)調(diào)剖劑進入地層后，高滲透層運移距離長，低滲透層運移距離短，而該油田油井多采用繞絲加礫石充填完井方式，對調(diào)剖體系的剪切作用強，采用低初粘可控凝膠調(diào)堵，高滲透層運移距離長，而其他層只有少量的體系發(fā)生運移，。在高滲透層由于延緩交聯(lián)的存在，部分聚合物分子鏈遭地層剪切后仍能得到交聯(lián)，最終形成粘度大于5000mPa·s的水不溶的體型凝膠體系。低初粘可控凝膠調(diào)堵便于低粘度、低壓注入，使調(diào)堵劑大量進入高滲透目標層，成膠強度可調(diào)，且成膠時間在1～10d內(nèi)可調(diào)，具有較寬的成膠溫度范圍，室溫條件下可以最大可調(diào)至120℃，熱穩(wěn)定性好，粘度保留率＞70%，堵塞率＞85%。固體產(chǎn)品，便于遠程運輸，解決多輪次調(diào)剖后調(diào)剖效果不理想或有效期短的問題。

3.2 殘余聚合物再利用驅(qū)替

二元復合驅(qū)后地層存聚量大，可以充分發(fā)揮殘余地層聚合物再利用驅(qū)替技術，封堵高滲透層，達到節(jié)能減排，進一步提高采收率。

驅(qū)替模擬實驗以殘余阻力系數(shù)和水驅(qū)采收率增值來評價聚合物再利用劑的性能。其中，巖芯驅(qū)替實驗主要考察固定劑濃度對聚合物的固定效果、固定劑用量的優(yōu)化以及對比注入固定劑用量的優(yōu)化。實驗結果表明，如地下聚合物殘余量在800mg·L-1以上，加入固定劑體系1000mg·L-1交聯(lián)劑+800mg·L-1助交聯(lián)劑以上，體系交聯(lián)強度均能大于5000mPa·s以上，30d后粘度仍能保持在5000mPa·s以上；固定劑配方為 400mg·L-1聚合物+1000mg·L-1交聯(lián)劑+1000mg·L-1助交聯(lián)劑以上，體系交聯(lián)強度能大于20000mPa·s以上；當注入體積超過0.20PV后，0.1%8C+0.1%助交聯(lián)劑的固定劑配方采收率提高幅度隨用量的增加增幅緩慢。

3.3 殘留聚合物絮凝驅(qū)替

絮凝劑包括鈉土、鈣土、Ca（OH）2等固體顆粒，固體顆粒的懸浮能力最為重要。固體顆粒的懸浮能力可用沉降體積隨時間變化來核定。實驗選擇鈉土為理想的絮凝劑。在鈉土中加入穩(wěn)定劑（HDW230），形成穩(wěn)定化的鈉土體系，即形成絮凝體系，絮凝劑質(zhì)量分數(shù)選擇在3%～5%即可達到較高濃聚合物-二元驅(qū)，使其懸浮能力比普通的鈉土好。

驅(qū)替模擬實驗測試絮凝劑體系的粘度，并以殘余阻力系數(shù)測試絮凝劑的封堵作用。為減少施工時注入的工作液體積，但又為保證可泵性，在57°C，6r·min-1條件下，體系粘度隨絮凝劑含量的變化。本文選擇鈉土為絮凝劑，加入HDW230穩(wěn)定劑，形成絮凝體系，絮凝劑質(zhì)量分數(shù)選擇在3%～5%即可達到較高濃聚合物-二元驅(qū)。

圖4 絮凝劑的質(zhì)量分數(shù)與注入水粘度關系Fig.4 Relationship between mass fraction of flocculant and viscosity of injected water

絮凝速度表征絮凝劑與聚合物作用可快速形成絮凝體，產(chǎn)生絮凝劑的體積大小可表征絮凝體對大孔道的控制能力。用殘余阻力系數(shù)評價絮凝劑與聚合物產(chǎn)生絮凝體后對地層的封堵作用。沒有聚合物存在下，殘余阻力系數(shù)為3.25，當聚合物存在時，殘余阻力系數(shù)明顯提高，隨著聚合物質(zhì)量濃度的增加，絮凝體對地層的封堵作用很好，隨著聚合物質(zhì)量濃度的增加，絮凝劑的封堵作用增大。說明絮凝劑特別適合用于地層殘留的低質(zhì)量濃度的聚合物，即在較低聚合物濃度下，聚合物可以與絮凝體系形成很好的封堵作用。

圖5 聚合物質(zhì)量濃度與殘余阻力系數(shù)關系Fig.5 Relationship between mass concentration of polymer and residual resistance coefficient

3.4 聚驅(qū)后“新型調(diào)堵劑+弱堿三元”

研究表明，隨著聚合物濃度的增大，粘度增加，聚合物濃度達2600mg·L-1時具備較好流度控制作用，室內(nèi)評價，聚驅(qū)后提高采收率10.2%。應針對二元驅(qū)后存在的優(yōu)勢滲流通道，開展先調(diào)堵，再進行高效驅(qū)油體系驅(qū)。

圖6 弱堿三元體系粘濃曲線Fig.6 Viscosity concentration curve of weak alkali ternary system

圖7 不同三元體系配方聚驅(qū)后采收率提高值Fig.7 Enhanced recovery after polymer flooding for different ASP systems

4 二元驅(qū)后提采增效方案優(yōu)選

二元驅(qū)后存在的開發(fā)矛盾，借鑒陸上油田開發(fā)經(jīng)驗，二元驅(qū)后進一步提高采收率技術研究主要有：高濃聚合物驅(qū)、高濃聚合物-二元體系、非均相驅(qū)等。

實驗采用正交實驗設計，二元體系采用現(xiàn)場實際注入配方，即1200mg·L-1P+0.2%S,實驗驅(qū)替速度按現(xiàn)場實際注入速度折算。方案1～9為水驅(qū)至含水75%+0.3PV 聚合物驅(qū)（1200mg·L-1）+0.3PV 二元復合驅(qū)（1200mg·L-1P+0.2%S）+注聚末期最優(yōu)段塞+高濃度聚合物+后續(xù)水驅(qū)至含水98%；方案10～18為水驅(qū)至含水75%+0.3PV聚合物驅(qū)（1200mg·L-1）+0.3PV 二元復合驅(qū)（1200mg·L-1P+0.2%S）+注聚末期最優(yōu)段塞+（高濃聚合物體系+二元體系）+后續(xù)水驅(qū)至含水98%；方案19～20為非均相驅(qū)，方案19為聚驅(qū)后非均相驅(qū)：0.5PV 非均相（PPG：500mg·L-1，P：1400mg·L-1）+0.2PV聚合物保護段塞+后續(xù)水驅(qū)至含水98%，方案20為聚驅(qū)后非均相與三元交替：0.05PV 非均相 （PPG：800mg·L-1，P：2200mg·L-1）+0.05PV 三元（P：1400mg·L-1）×5 個周期+0.2PV 聚合物保護段塞+后續(xù)水驅(qū)至含水98%。結果見表2。

表2 二元驅(qū)后提采增效方案優(yōu)選Tab.2 Optimization of enhanced recovery after SP flooding

實驗結果表明，對于高濃度聚合物驅(qū)，聚合物濃度、注入速度、段塞大小的正交實驗極差分別為1.45、0.70、2.80，影響因素從大到小依次為：段塞大?。揪酆衔餄舛龋咀⑷胨俣?，最優(yōu)組合為方案5，即段塞大小 0.4PV+注入濃度 2500mg·L-1+注入速度0.04PV·a-1，與水驅(qū)相比，提高采收率最大，為13.55個百分點；對于高濃聚合物-二元體系，體系濃度、注入速度、段塞大小的正交實驗極差分別為2.65、2.01、3.39，影響因素從大到小依次為：段塞大小＞注入濃度＞體系速度，最優(yōu)組合為方案13，即注入量0.35PV+注入濃度 0.25%+注入速度 0.03PV·a-1，與水驅(qū)相比，提高采收率最大，為10.93個百分點；對于非均相驅(qū)，單純非均相驅(qū)高、中、低滲透層吸液比例分別為44.0%、30.6%、25.4%，聚驅(qū)后非均相與三元交替注入可進一步改善吸液剖面，高滲透層吸液比例降低至37.0%，中、低滲透層吸液比例分別增加至32.5%、30.5%，提高采收率15.2個百分點，與單純非均相驅(qū)相比，采收率提高了1.6個百分點，較單純非均相驅(qū)節(jié)省PPG用量20%。

模擬調(diào)剖后最優(yōu)“高濃度聚合物驅(qū)”、“高濃聚合物-二元體系”與“非均相”方案，提高采收率及增油量見表3，調(diào)剖后最優(yōu)方案為高濃度聚合物驅(qū)，較目前方案提高采收率5.12個百分點，且噸聚增油量高，經(jīng)濟效益好。

表3 調(diào)剖后提采增效方案數(shù)值模擬Tab.3 Numerical simulation of improving production efficiency scheme after profile control

5 結論

（1）二元驅(qū)后平面剩余油分布更加零散，縱向弱、強水洗剩余油交互分布，低效循環(huán)情況加劇，層間矛盾更加突出，并且受巖石吸附和殘余阻力系數(shù)的影響，聚合物大量滯留在地層中，未充分發(fā)揮二元驅(qū)替原油的作用。

（2）針對二元驅(qū)后油藏開發(fā)存在的問題，制定“調(diào)+驅(qū)+洗”組合模式，對于二元驅(qū)替效果優(yōu)于水驅(qū)部位，剩余油飽和度介于0.0～0.2主要采用調(diào)堵方式，剩余油飽和度介于0.4～0.6主要采用“驅(qū)+洗”的方式，對于水驅(qū)驅(qū)替效果優(yōu)于二元驅(qū)部位主要采用驅(qū)、洗與壓裂增產(chǎn)增注等措施擴大波及體積的方式。

（3）與高濃度聚合物-二元驅(qū)和非均相驅(qū)相比，高濃度聚合物驅(qū)具有提高采收率幅度較大、噸聚增油量大的優(yōu)點，與目前方案和綜合調(diào)整方案相比，采收率分別提高8.36、5.12個百分點。