靳寶光

（中國石油長城鉆探工程有限公司，北京 100101）

隨著不斷的國家專項(xiàng)科技攻關(guān)，聚合物驅(qū)在渤海油田部分油藏已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用階段［1-3］，在化學(xué)驅(qū)高效開發(fā)新模式［4］的指導(dǎo)下積累了寶貴的提高采收率技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)［5-8］。但實(shí)際注聚開發(fā)狀況和預(yù)期效果存在較大差距的局限性原因在于地層中流體分布狀況和儲(chǔ)層非均質(zhì)物性條件不斷發(fā)生變化，注入聚合物體系的適應(yīng)性逐漸變差，高效性難以持續(xù)［9-10］，尤其是在渤海聚驅(qū)油藏早期注聚［11-12］開發(fā)中更為突出。為此，本文從室內(nèi)實(shí)驗(yàn)手段出發(fā)，研究不同黏度體系、不同轉(zhuǎn)聚時(shí)機(jī)下聚合物對非均質(zhì)多層油藏的驅(qū)油效果，深入分析影響聚合物適應(yīng)性和高效性的關(guān)鍵原因，并在此基礎(chǔ)上尋求通過改變注入方式來延長聚合物驅(qū)油高效性的可行性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

實(shí)驗(yàn)材料:聚合物AP-P4，平均分子量900×104，水解度34%。實(shí)驗(yàn)用水為模擬地層水，礦化度5 855 mg/L 左右。實(shí)驗(yàn)用油為模擬油，65 ℃下黏度為70 mPa·s。實(shí)驗(yàn)采用長方均質(zhì)人造巖心，巖心尺寸為4.5 cm×4.5 cm×30 cm，具體參數(shù)見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及巖心參數(shù)

實(shí)驗(yàn)儀器:①平流泵:流速范圍為0.1～600 mL/h，控制精度為0.01 mL/h，用于驅(qū)替實(shí)驗(yàn)恒、變速控制；②Welch Duo—Seal Vacuum Pump1402 型真空泵；③自控恒溫箱；④壓力傳感器:最大量程為0.2 MPa，精度為0.001 MPa；⑤BROOKFIELD DV-II+Pro型布氏黏度計(jì):用于測定聚合物黏度；⑥BS223S 型電子天平:Max=220 g，d=0.001 g；⑦IKA RT10 進(jìn)口磁力攪拌器:用于聚合物溶液的配制；⑧巖心夾持器；⑨中間容器，包括氣瓶、容器等。

1.2 實(shí)驗(yàn)流程

實(shí)驗(yàn)流程如下:①烘干巖心，待冷卻后測定孔隙度、滲透率數(shù)據(jù)；②巖心抽真空4 h，然后飽和地層水并放置12 h 以上，測飽和度；③水測各巖心滲透率；④將巖心飽和模擬油，計(jì)算含油飽和度，老化12 h；⑤恒溫65 ℃狀態(tài)下進(jìn)行驅(qū)替:水驅(qū)至一定含水左右，注入聚合物溶液0.6 PV，后續(xù)水驅(qū)至含水98%以上。

2 不同黏度單一聚合物段塞驅(qū)替效果

以海上某聚驅(qū)油藏實(shí)際滲透率特征為基礎(chǔ)，在高含水期（含水率80%）轉(zhuǎn)注聚合物，研究了在單一段塞注入方式下不同黏度聚合物注入體系對采收率的影響，結(jié)果見表2。

表2 不同黏度單一段塞實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對比不同黏度聚合物溶液對巖心的動(dòng)用狀況發(fā)現(xiàn)，并非黏度越高，聚合物驅(qū)階段采出程度就越高，隨著聚合物黏度的增大，采出程度由低黏時(shí)的15.12%提高到中黏時(shí)的17.37%，然后又下降到高黏時(shí)的16.72%，降幅明顯。對于高滲巖心來說，聚合物黏度越高，提高采收率幅度越大，從低黏到高黏聚驅(qū)采出程度增幅依次為14.89%，16.09%，24.96%，而對于低滲巖心來說，高黏體系對其動(dòng)用程度大大降低，采出程度僅為6.64%，顯著低于低黏和中黏體系的動(dòng)用效果。

引入分流率，定義為高（低）滲透率巖心的產(chǎn)液量與總產(chǎn)液量的比率。分別統(tǒng)計(jì)高滲、低滲巖心產(chǎn)液量隨時(shí)間變化數(shù)據(jù)，進(jìn)一步通過計(jì)算轉(zhuǎn)化成分流率隨注入倍數(shù)的變化關(guān)系，如圖1所示。

圖1 注入不同黏度聚合物段塞分流率曲線

水驅(qū)注入倍數(shù)為1 PV 左右時(shí)開始注入聚合物，分流率曲線呈現(xiàn)以下規(guī)律:1）注聚初期依靠聚合物的調(diào)剖作用，高滲巖心吸液比例下降，低滲巖心吸液比例有所增加，但增加到一定程度之后又開始出現(xiàn)下降，而高滲巖心吸液比例開始回升，此時(shí)注入體系的高效性變差；2）隨著注入聚合物黏度的增加，高效性變差時(shí)機(jī)提前。低黏體系下高效性變差發(fā)生在注聚結(jié)束階段，即注入聚合物0.6 PV 左右，而高黏體系下發(fā)生在注聚0.4 PV左右。

分析其原因:注聚初期，即聚合物驅(qū)見效階段，聚合物溶液首先進(jìn)入滲透性較好的高滲巖心，并在高滲巖心內(nèi)部起到孔隙之間的調(diào)剖作用；但在聚合物進(jìn)入高滲巖心的同時(shí)，聚合物分子在孔壁上的吸附滯留降低了聚合物溶液的有效流動(dòng)半徑，加之聚合物溶液本身黏度較大引起的黏滯阻力增大，使得聚合物溶液在高滲巖心的滲流阻力大大增加，這就迫使注入聚合物開始進(jìn)入低滲巖心，低滲巖心吸液比例開始增加，在分流率曲線上表現(xiàn)為低滲巖心的分流率增大。隨著聚合物不斷進(jìn)入低滲巖心，低滲巖心內(nèi)部同樣會(huì)發(fā)生吸附滯留和黏滯阻力增大，進(jìn)而引起滲流阻力增加，當(dāng)滲流阻力大到一定程度，低滲巖心的滲流阻力增大速度超過高滲巖心的滲流阻力增大速度，聚合物溶液又重新傾向于進(jìn)入高滲巖心，使得低滲巖心的吸液比例出現(xiàn)回落，在分流率曲線上表現(xiàn)為低滲巖心的分流率達(dá)到一定峰值后開始出現(xiàn)下降。

因此，注入體系高效性變差其實(shí)是由于儲(chǔ)層縱向非均質(zhì)而引起的驅(qū)動(dòng)壓力和滲流阻力在高低滲層間的動(dòng)態(tài)平衡所引起。開始階段，高滲層滲流阻力小，低滲層滲流阻力大，在原始驅(qū)動(dòng)壓力下，聚合物溶液進(jìn)入高滲層的比例要遠(yuǎn)大于進(jìn)入低滲層的比例，使得高滲層滲流阻力上升速度遠(yuǎn)大于低滲層；驅(qū)動(dòng)壓力增加，聚合物溶液開始更多地進(jìn)入低滲層，低滲層滲流阻力上升速度不斷變大，而高滲層滲流阻力上升速度不斷減小，當(dāng)?shù)蜐B層滲流阻力上升速度超過高滲層時(shí)，為保持壓力平衡，迫使更多聚合物溶液流回高滲層。

在給定的儲(chǔ)層非均質(zhì)性條件下，注入單一高黏聚合物段塞對保持聚合物的高效性是不利的，但從另一方面來說如果能夠通過對注入?yún)?shù)進(jìn)行優(yōu)化或者對注入方式進(jìn)行改變，而使得在充分發(fā)揮高黏體系調(diào)剖作用的同時(shí)，又能延緩高效性變差時(shí)機(jī)，延長聚合物驅(qū)高效性的潛力是很大的。

3 不同轉(zhuǎn)注聚時(shí)機(jī)單一聚合物段塞驅(qū)替效果

保持注入聚合物溶液黏度不變，分別考慮中含水期和高含水期兩種轉(zhuǎn)注聚時(shí)機(jī)，通過實(shí)驗(yàn)對比在單一段塞注入條件下的驅(qū)替效果。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 不同轉(zhuǎn)注聚時(shí)機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對比不同時(shí)機(jī)轉(zhuǎn)注聚方案對巖心的動(dòng)用狀況發(fā)現(xiàn)，晚期轉(zhuǎn)注聚效果略優(yōu)于中期轉(zhuǎn)注。主要差別在于，中期轉(zhuǎn)注聚對于高滲巖心的整體采出程度增幅明顯，由74.39%提高到82.58%，反觀低滲巖心聚驅(qū)后的整體采出程度卻由晚期注聚時(shí)的37.67%下降到29.27%?？v向動(dòng)用的不均衡性加劇，低滲巖心的動(dòng)用程度存在進(jìn)一步優(yōu)化的空間。

繪制中期轉(zhuǎn)注聚實(shí)驗(yàn)的高、低滲巖心分流率曲線，見圖2?？梢钥闯?，中期轉(zhuǎn)注聚實(shí)驗(yàn)方案同樣出現(xiàn)了高效性變差的結(jié)果，而且變差時(shí)機(jī)較晚期注聚大大提前，大約在注入聚合物0.3 PV 左右。分析原因在于，注聚時(shí)機(jī)由含水晚期提早為含水中期，意味著注聚時(shí)高滲巖心中的含油飽和度較高，滲流阻力更大，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)壓力變大，聚合物更早進(jìn)入低滲巖心且吸液比例大大增加，吸附滯留量和黏滯阻力對低滲巖心影響更為明顯，使得低滲巖心的滲流阻力上升速度更快地超過高滲巖心，為保持壓力平衡，迫使聚合物溶液更早地流回高滲巖心。

提早注聚時(shí)機(jī)雖然對于均衡動(dòng)用非均質(zhì)儲(chǔ)層而言是不利的，但卻有利于油墻的盡早形成，從而獲得理想的見效強(qiáng)度，如果能夠通過對注入?yún)?shù)進(jìn)行優(yōu)化或者對注入方式進(jìn)行改變，而使得在充分發(fā)揮早期注聚強(qiáng)化見效作用的同時(shí)，又能延緩高效性變差時(shí)機(jī)，那么延長聚合物驅(qū)高效性的潛力同樣是很大的。

4 不同黏度組合段塞驅(qū)替效果

通過上述驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到在單一段塞注入方式下，無論是何種黏度體系或者何種轉(zhuǎn)聚時(shí)機(jī)，都不能滿足進(jìn)一步改善產(chǎn)出剖面、延長聚合物驅(qū)高效性的需求，因此，研究雙段塞組合注入方式的驅(qū)替效果，設(shè)計(jì)“先低黏+后高黏”和“先高黏+后低黏”兩種段塞組合方式，結(jié)果見表4。

表4 組合注入實(shí)驗(yàn)結(jié)果

與單一段塞注入相比，雙段塞組合注入的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在低滲巖心的采出程度得到極大提高，采出均在20%以上，而高滲巖心的采出程度有所下降主要是受到進(jìn)入高滲巖心的聚合物總量減小的影響。兩種組合方式相比較，先高黏后低黏的聚驅(qū)效果優(yōu)于先低黏后高黏，聚驅(qū)采出程度高出2%左右。

繪制雙段塞組合注入方式下的分流率曲線，如圖3所示。

圖3 組合段塞聚合物驅(qū)分流率曲線

雙段塞組合注入方式有效地延長了注入體系的高效性。雙段塞注入延長高效性機(jī)理為:先后注入不同黏度體系的聚合物溶液會(huì)使驅(qū)動(dòng)壓力和滲流阻力在高低滲巖心間的動(dòng)態(tài)平衡經(jīng)歷二次調(diào)控，從而減緩了低滲巖心的滲流阻力上升速度，低滲巖心的吸液總量增加。相比而言，先高黏后低黏組合注入方式更具優(yōu)勢的原因在于前置高黏段塞可以起到更好的調(diào)剖作用，使后置低黏段塞更多地進(jìn)入低滲巖心發(fā)揮驅(qū)油作用。

5 結(jié)論

（1）通過長巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，對比了不同黏度單一段塞聚合物驅(qū)最終效果，發(fā)現(xiàn)單一段塞注入方式下注入體系的高效性逐漸變差是必然現(xiàn)象，其根本原因在于儲(chǔ)層縱向非均質(zhì)引起的驅(qū)動(dòng)壓力和滲流阻力在高低滲層間的動(dòng)態(tài)平衡，低滲層得不到進(jìn)一步有效動(dòng)用。注入體系黏度越高，轉(zhuǎn)注聚時(shí)機(jī)越早，高效性持續(xù)時(shí)間越短。

（2）采用分段組合注入可以有效改善這一問題，延長高效持續(xù)時(shí)間。在分兩段注入的情況下，先注入高黏體系發(fā)揮調(diào)剖作用，后注入低黏體系發(fā)揮驅(qū)油作用的注入方式驅(qū)替效果更優(yōu)，采出程度可增加2%左右。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果為渤海油田聚合物驅(qū)實(shí)施全過程注入?yún)?shù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。