呂昌森， 郭松林， 張曉芹， 崔長(zhǎng)玉

(大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶 163712)

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大慶油田過(guò)渡帶聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)適應(yīng)性

呂昌森， 郭松林， 張曉芹， 崔長(zhǎng)玉

(大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶 163712)

為研究大慶油田過(guò)渡帶提高采收率方法，通過(guò)對(duì)大慶油田A區(qū)塊過(guò)渡帶與純油區(qū)近5年開發(fā)指標(biāo)對(duì)比，采用巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，數(shù)值模擬等方法，考察了過(guò)渡帶地區(qū)聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)的適應(yīng)性。研究結(jié)果表明,過(guò)渡帶地區(qū)與純油區(qū)相比整體水驅(qū)開發(fā)效果較差，三、四條帶水驅(qū)效果明顯低于一、二條帶的。一、二條帶聚合物巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)可提高采收率12%以上，三元復(fù)合驅(qū)可提高采收率20%以上，一、二條帶適合聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)，而三、四條帶適合三元復(fù)合驅(qū)。一、二條帶適合采用五點(diǎn)法井網(wǎng)開采，而三、四條帶適合采用九點(diǎn)法井網(wǎng)開采。一條帶聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)最優(yōu)注采井距為106 m，三條帶注采井距為75 m。

過(guò)渡帶； 一、二條帶； 三、四條帶； 聚合物驅(qū)； 三元復(fù)合驅(qū)； 五點(diǎn)法

目前，我國(guó)大部分油田已進(jìn)入三次采油階段，其中聚合物和三元復(fù)合驅(qū)應(yīng)用最為廣泛[1]。聚合物驅(qū)始于20世紀(jì) 60 年代初，美國(guó)、前蘇聯(lián)、加拿大、法國(guó)、德國(guó)、阿曼等都進(jìn)行了聚合物驅(qū)工業(yè)化試驗(yàn)，提高采收率6%～17%[1]。國(guó)內(nèi)大慶、勝利、大港、遼河、河南等油田也都進(jìn)行了此類試驗(yàn)，并都取得了成功[1-2]。三元復(fù)合驅(qū)始于20 世紀(jì) 80 年代初，美國(guó)Kiehl、Cambridge 油田開展了三元復(fù)合驅(qū)先導(dǎo)性礦場(chǎng)試驗(yàn)并取得一定效果[3]。國(guó)內(nèi)大慶、勝利、遼河、克拉瑪依等油田均進(jìn)行了此類礦場(chǎng)試驗(yàn)也取得一定效果[3-4]。三元復(fù)合驅(qū)被確定為大慶油田持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的主要接替技術(shù)，將取代聚合物驅(qū)。

大慶油田過(guò)渡帶地區(qū)指薩葡油層進(jìn)入到油水同層的區(qū)域[5]。其中，葡Ⅱ進(jìn)入油水同層地區(qū)為一條帶，葡Ⅰ進(jìn)入油水同層地區(qū)為二條帶，薩Ⅲ進(jìn)入油水同層地區(qū)為三條帶，薩Ⅱ進(jìn)入油水同層地區(qū)為四條帶。過(guò)渡帶地區(qū)地質(zhì)儲(chǔ)量6.6 億t，占總地質(zhì)儲(chǔ)量的15.9%。水驅(qū)采出程度比純油區(qū)低10%，三次采油潛力大[2]。雖然探索了多種三次采油方法，但礦場(chǎng)試驗(yàn)規(guī)模小，效果差異大[5]。通過(guò)油藏流體特征、巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬等，研究了聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)提高采收率效果，并與純油區(qū)進(jìn)行了對(duì)比，為過(guò)渡帶地區(qū)三次采油技術(shù)礦場(chǎng)試驗(yàn)和應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)研究

1.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器

聚合物聚丙烯酰胺(HPAM，大慶煉化公司，水解度為23%，相對(duì)分子質(zhì)量為1 600×104、2 500×104)，污水(大慶油田注入污水)，過(guò)渡帶原油，重烷基苯磺酸鹽(大慶東昊公司)，NaOH(工業(yè)用品)，過(guò)渡帶天然巖心(直徑2.5 cm，長(zhǎng)度8 cm)。儀器主要包括界面張力儀TX-500C(美國(guó)BOWING公司)，驅(qū)油裝置(江蘇華安石油儀器公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 界面張力測(cè)量方法 選用TX-500C界面張力儀進(jìn)行測(cè)量，三元體系為重烷基苯磺酸鹽、堿和聚合物，聚合物為相對(duì)分子質(zhì)量2 500×104、質(zhì)量濃度1 500 mg/L，樣品均由污水配制，原油為不同過(guò)渡帶油，實(shí)驗(yàn)溫度45 ℃，轉(zhuǎn)速為5 000 r/min，平衡2 h讀取界面張力值。

1.2.2 驅(qū)油實(shí)驗(yàn)方法 巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)：a)恒溫箱恒溫45 ℃，巖心抽空2 h，飽和污水，放置12 h；b)測(cè)量巖心水測(cè)滲透率、飽和油，計(jì)算含油飽和度，老化12 h以上；c)再以0.6 mL/min的速度污水驅(qū)至含水率為98%；d)聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)，聚合物驅(qū)選用相對(duì)分子質(zhì)量1 600×104聚合物，質(zhì)量濃度為1 500 mg/L，污水配制，黏度為40 mPa·s左右，注入孔隙體積0.5 PV，注入速度0.2 mL/min。三元復(fù)合驅(qū)采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%重烷基苯磺酸鹽、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%NaOH、質(zhì)量濃度1 500 mg/L聚合物(相對(duì)分子質(zhì)量為2 500×104)，污水配制，體系黏度在40 mPa·s左右；注入速度0.2 mL/min，注入孔隙體積為0.5 PV，其中三元體系0.3 PV，聚合物段塞0.2 PV；聚合物段塞相對(duì)分子質(zhì)量為2 500×104，質(zhì)量濃度為1 000 mg/L，黏度為40 mPa·s左右。

并聯(lián)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)：并聯(lián)天然巖心選用滲透率極差為2的兩支巖心，并聯(lián)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)具體步驟與巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)相同。

2 結(jié)果與討論

2.1 過(guò)渡帶水驅(qū)開發(fā)效果

大慶油田A區(qū)塊過(guò)渡帶與純油區(qū)近5年的開發(fā)指標(biāo)如表1所示。由表1可知，過(guò)渡帶整體開發(fā)效果較差，過(guò)渡帶地區(qū)采油速度比純油區(qū)低0.31%，采出程度比純油區(qū)低9.7%，年均含水比純油區(qū)高0.92%。

表1 過(guò)渡帶與純油區(qū)開發(fā)效果對(duì)比

水驅(qū)常規(guī)砂巖油藏經(jīng)驗(yàn)公式分析預(yù)測(cè)過(guò)渡帶水驅(qū)采收率如表2所示。由表2可知，純油區(qū)水驅(qū)采收率好于過(guò)渡帶的，而過(guò)渡帶水驅(qū)采收率隨油藏性能變差逐漸變差。純油區(qū)比四條帶采收率高8%～16%，平均高11.8%；對(duì)于采收率的影響滲透率差異和黏度差異各占約50%；經(jīng)驗(yàn)公式結(jié)果表明，過(guò)渡帶水驅(qū)開發(fā)效果比純油區(qū)差。

過(guò)渡帶地區(qū)水驅(qū)開發(fā)效果比純油區(qū)差，這主要是由于以下原因?qū)е碌?，主要包括過(guò)渡帶地區(qū)儲(chǔ)層發(fā)育由內(nèi)向外含油厚度變薄、儲(chǔ)量豐度降低，滲透率由內(nèi)向外各條帶間逐漸變差。過(guò)渡帶地區(qū)孔隙度低、分選性差、粒度半徑小，潤(rùn)濕性與純油區(qū)基本一致[6-7]。過(guò)渡帶一、二條帶地層原油黏度比純油區(qū)高10%～40%，四條帶原油黏度是純油區(qū)的2～3倍，且過(guò)渡帶含膠量、含臘量均高于純油區(qū)。

表2 油藏經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算過(guò)渡帶水驅(qū)采收率

大慶油田過(guò)渡帶儲(chǔ)層條件差、原油黏度偏高、注采系統(tǒng)適應(yīng)性差、調(diào)整工作少、開發(fā)效果相對(duì)較差。因此，需要研究進(jìn)一步提高過(guò)渡帶開發(fā)效果的方法。

2.2 過(guò)渡帶聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)實(shí)驗(yàn)研究

2.2.1 三元體系與過(guò)渡帶原油界面性能 三元體系與過(guò)渡帶原油的界面張力如表3所示。由表3可知，三元體系在較寬的重烷基苯磺酸鹽和堿的濃度與不同過(guò)渡帶原油均能形成超低界面張力。但純油區(qū)和一、二條帶原油與三元體系的界面張力高于三、四條帶的。這是由于過(guò)渡帶條帶增加，原油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量增加，而膠質(zhì)、瀝青質(zhì)有利于三元體系降低界面張力，導(dǎo)致隨著過(guò)渡帶條帶增加，界面張力降低[8]。

表3 過(guò)渡帶原油界面張力

2.2.2 過(guò)渡帶天然巖心聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)效果過(guò)渡帶不同條帶聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)天然巖心驅(qū)油效果如表4所示。由表4可知，不同條帶過(guò)渡帶天然巖心聚合物驅(qū)可提高采收率13%以上，隨著過(guò)渡帶條帶增加水驅(qū)，聚合物驅(qū)采收率逐漸降低。與純油區(qū)相比一、二條帶聚合物驅(qū)采收率降低較小，采收率提高值在15%以上；而三、四條帶聚合物驅(qū)降低效果較差。這主要是由于不同條帶滲透率和原油黏度不同導(dǎo)致的，純油區(qū)原油黏度低，滲透率高，巖心中的飽和油易被聚合物驅(qū)替出來(lái)。而隨著條帶增加原油黏度增加，且?guī)r心滲透率降低，巖心中的飽和油不易被驅(qū)替[9-10]。三、四條帶原油黏度超過(guò)20 mPa·s，而滲透率低于500 mD，原油黏度較高，在小孔隙中與巖石作用力較強(qiáng)，不易被聚合物驅(qū)動(dòng)，因此，三、四條帶聚合物驅(qū)效果較差。

過(guò)渡帶三元復(fù)合驅(qū)可提高采收率20%以上，明顯好于相同條件下聚合物驅(qū)的。不同條帶三元復(fù)合驅(qū)采收率變化趨勢(shì)與聚合物驅(qū)相一致。一、二條帶三元復(fù)合驅(qū)可提高采收率22%以上，同樣三、四條帶三元復(fù)合驅(qū)效果也非常好，采收率提高值在20%以上。三元體系與過(guò)渡帶原油可以形成超低界面張力，在與聚合物驅(qū)同等擴(kuò)大波及體積的同時(shí)三元復(fù)合驅(qū)提高了驅(qū)油效率，因此三元復(fù)合驅(qū)效果明顯好于聚合物驅(qū)的[11-12]。由于三元復(fù)合驅(qū)具有擴(kuò)大波及體積和提高驅(qū)油效率的作用，且三元體系可以與三、四條帶原油形成超低界面張力，因此，三、四條帶三元復(fù)合驅(qū)效果較好。

表4 過(guò)渡帶天然巖心聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)效果

2.2.3 過(guò)渡帶并聯(lián)天然巖心聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)效果 過(guò)渡帶不同條帶并聯(lián)天然巖心聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)采收率如表5所示。由表5可知，隨著過(guò)渡帶條帶增加并聯(lián)天然巖心水驅(qū)，聚合物驅(qū)采收率逐漸降低，不同條帶過(guò)渡帶并聯(lián)天然巖心聚合物驅(qū)平均可提高采收率9%以上，低于均質(zhì)天然巖心聚合物驅(qū)的。與純油區(qū)相比一、二條帶聚合物驅(qū)采收率降低較小，平均采收率提高值在11%以上；三、四條帶聚合物采收率出現(xiàn)明顯降低。這主要是由于并聯(lián)天然巖心間存在較大滲透率極差，同時(shí)由于原油黏度的作用，導(dǎo)致并聯(lián)巖心聚合物驅(qū)采收率低于均質(zhì)巖心的。三、四條帶原油黏度過(guò)高，滲透率較低，同時(shí)由于非均質(zhì)作用，三、四條帶聚合物驅(qū)效果較差。

表5 過(guò)渡帶并聯(lián)天然巖心聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)效果

過(guò)渡帶并聯(lián)天然巖心三元復(fù)合驅(qū)平均可提高采收率18%以上，低于均質(zhì)天然巖心三元復(fù)合驅(qū)的，但同樣明顯好于相同條件下聚合物驅(qū)的。一、二條帶三元復(fù)合驅(qū)采收率變化趨勢(shì)與聚合物驅(qū)相一致，一、二條帶三元復(fù)合驅(qū)可提高采收率20%以上。三、四條帶三元復(fù)合驅(qū)沒有出現(xiàn)明顯降低，效果也非常好，采收率提高值在18%以上。由于三元體系可以與三、四條帶原油形成超低界面張力，在低滲透非均質(zhì)天然并聯(lián)巖心中，三元體系同時(shí)具有擴(kuò)大波及體積和提高驅(qū)油效率的作用，因此，三、四條帶三元復(fù)合驅(qū)效果較好。

2.3 過(guò)渡帶數(shù)值模擬研究

2.3.1 井網(wǎng)對(duì)聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)效果影響 模擬大慶油田A區(qū)塊過(guò)渡帶地質(zhì)特征建立過(guò)渡帶地質(zhì)模型，過(guò)渡帶地質(zhì)模型平均有效滲透率和原油黏度如表6所示，有效厚度為14.6 m，油層類型為復(fù)合韻律油層，有效孔隙度為25.6%。過(guò)渡帶破裂壓力15 MPa，保持注采平衡，相滲曲線采用過(guò)渡帶儲(chǔ)層實(shí)測(cè)相滲曲線[13-14]。

表6 地質(zhì)模型參數(shù)

應(yīng)用自主研發(fā)的Poligel數(shù)值模擬軟件計(jì)算過(guò)渡帶地質(zhì)模型水驅(qū)到油井綜合含水率為98%。聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)注入?yún)?shù)與2.2的相同，然后后續(xù)注水至油井綜合含水率到98%。不同井網(wǎng)類型對(duì)過(guò)渡帶聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)效果的影響如圖1所示。

圖1 井網(wǎng)類型對(duì)聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)效果影響

Fig.1 Well pattern type effect on polymer flooding and ASP flooding effect

由圖1可知, 在注采井距212 m條件下，一條帶的水驅(qū)、聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)均明顯好于三條帶。一條帶過(guò)渡帶聚合物驅(qū)或三元復(fù)合驅(qū)的效果以五點(diǎn)法井網(wǎng)最好，交錯(cuò)行列和九點(diǎn)法次之。而三條帶在九點(diǎn)法井網(wǎng)情況下，聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)的效果最好，反九點(diǎn)法最差。

過(guò)渡帶一條帶儲(chǔ)層物性接近于純油區(qū)，其滲透率較高，原油黏度較低。同時(shí)聚合物體系或三元體系黏度較高，為保證聚合物體系或三元體系的順利注入，且不高于油層破裂壓力，一條帶采用五點(diǎn)法井網(wǎng)進(jìn)行聚合物驅(qū)或三元復(fù)合驅(qū)是較為有利的[15]。而三條帶儲(chǔ)層物性較差，其滲透率較低，原油黏度高。在進(jìn)行聚合物驅(qū)或三元復(fù)合驅(qū)時(shí)，采用注入強(qiáng)度高的井網(wǎng)，有利于提高擴(kuò)大波及體積，提高儲(chǔ)層采收率，因此，三條帶采用九點(diǎn)法井網(wǎng)進(jìn)行聚合物驅(qū)或三元復(fù)合驅(qū)的效果最好。

2.3.2 井距對(duì)聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)效果影響 在五點(diǎn)法井網(wǎng)條件下，模擬計(jì)算一條帶的聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)。在九點(diǎn)井網(wǎng)條件下，模擬計(jì)算三條帶的聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)。井距對(duì)過(guò)渡帶聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)的效果影響如圖2所示。由圖2可知，隨著井距的減小，聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)逐漸增加。一條帶聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)在井距加密到106 m后采收率提高值增加減緩，三條帶聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)在井距加密到75 m后采收率提高值增加減緩。

在聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)過(guò)程中，注采井距越小，聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)控制程度越大。儲(chǔ)層中的原油在聚合物和三元復(fù)合體系前緣逐漸累積形成油墻，油墻的規(guī)模越大，聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)效果越好。而在體系相同的情況下，在一定范圍內(nèi)注采井距越大越有利于形成大規(guī)模的油墻。因此，在兩者共同作用下，過(guò)渡帶儲(chǔ)層物性較好的一條帶在注采井距低于106 m后，聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)的效果增加緩慢，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)效益因素。過(guò)渡帶一條帶聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)的井距選用106 m較為合適。而過(guò)渡帶儲(chǔ)層物性較差的三條帶注采井距選用75 m較為合適。

圖2 井距對(duì)聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)效果影響

2.3.3 過(guò)渡帶聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)效果 在注采井距為106 m，五點(diǎn)法和九點(diǎn)法井網(wǎng)條件下，不同過(guò)渡條帶聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，隨著過(guò)渡條帶增加，不同過(guò)渡條帶的聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)效果逐漸變差，這與物理模擬結(jié)果相一致。過(guò)渡帶一、二條帶在五點(diǎn)法井網(wǎng)的聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)效果好于九點(diǎn)井網(wǎng)的，但三、四條帶在五點(diǎn)法井網(wǎng)的聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)效果低于九點(diǎn)井網(wǎng)的。這表明過(guò)渡帶一、二條帶適合采用五點(diǎn)法井網(wǎng)開采，而三、四條帶適合采用九點(diǎn)法井網(wǎng)開采。

圖3 過(guò)渡帶聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)效果

Fig.3 Transitional zone numerical simulation effect of polymer flooding and ASP flooding effect

3 結(jié)論

(1) 過(guò)渡帶地區(qū)與純油區(qū)相比整體水驅(qū)開發(fā)效果較差，三、四條帶水驅(qū)效果明顯低于一、二條帶的。

(2) 一、二條帶聚合物巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)可提高采收率12%以上，三元復(fù)合驅(qū)可提高采收率20%以上，一、二條帶適合聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)。三、四條帶聚合物巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)可提高采收率僅為9%以上，三元復(fù)合驅(qū)可提高采收率18%以上，三、四條帶適合三元復(fù)合驅(qū)。

(3) 一、二條帶適合采用五點(diǎn)法井網(wǎng)開采，而三、四條帶適合采用九點(diǎn)法井網(wǎng)開采。一條帶聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)最優(yōu)注采井距為106 m，三條帶最優(yōu)注采井距為75 m。

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(編輯 宋官龍)

Polymer Flooding and ASP Flooding Adaptability of Daqing Oilfield Transitional Zone

Lyu Changsen, Guo Songlin, Zhang Xiaoqin, Cui Changyu

(ExplorationandDevelopmentResearchInstituteofDaqingOilfieldCompanyLtd.，DaqingHeilongjiang163712,China)

Methods of improving oil recovery of transition zone in Daqing oil field was studied. The adaptability of polymer flooding and ASP flooding transition zone was researched by water flooding development effect, core displacement experiment and numerical simulation method, etc. The results show that transition zone water flooding development effect is poorer than single oil area. Three or four stripes of water flooding effect are significantly lower than one or two stripes. One or two stripes polymer flooding can increase oil recovery by more than 12%, and ASP flooding can increase oil recovery by more than 20%. The polymer flooding and ASP flooding are suitable for one or two stripes. The ASP flooding is suitable for three or four stripes transitional zone. The five-point well pattern is suitable for one or two stripes, and nine-point well pattern is suitable for three or four stripes. The optimum injection-production well spacing of one stripes is 106 meters, and three stripes injection-production well spacing is 75 meters.

Transitional zone; One or two stripes; Three or four stripes; Polymer flooding; ASP flooding; Five-point

1006-396X(2015)06-0080-07

2015-05-18

2015-05-28

國(guó)家科技部重大專項(xiàng)(2011ZX05052)。

呂昌森(1973-)，男，碩士，高級(jí)工程師，從事三次采油試驗(yàn)及方案設(shè)計(jì)研究；E-mail：lvchangsen@petrochina.com.cn。

TE341

A

10.3969/j.issn.1006-396X.2015.06.015