不同尺寸段塞組合等流度二元驅驅油效果評價

閆文華， 付 強， 楊兆明， 鄭曉松， 崔洪志

(1.東北石油大學提高采收率國家重點實驗室，黑龍江大慶 163318；2.遼河油田公司錦州采油廠，遼寧盤錦 121209)

不同尺寸段塞組合等流度二元驅驅油效果評價

閆文華1， 付 強1， 楊兆明1， 鄭曉松2， 崔洪志2

(1.東北石油大學提高采收率國家重點實驗室，黑龍江大慶 163318；2.遼河油田公司錦州采油廠，遼寧盤錦 121209)

遼河油田錦16塊實施二元復合驅以來，仍存在部分注入井單層吸液量過大，使注入液在各層中的推進速度不一致，從而導致相應的采油井聚合物質量濃度上升較快的問題。通過室內驅替實驗，采用均質巖心和非均質巖心，對比不同段塞組合的等流度二元驅驅油方法在非均質巖心上的驅油效果。結果表明，在相同聚合物用量和總注入孔隙體積倍數條件下，在三層非均質巖心上等流度驅油方法比常規單段塞驅油方法化學驅采出程度高出3.54%；多段塞等流度驅油方法可以明顯提高中、低滲層分流率，降低高滲層分流率。因此，合理段塞組合等流度二元驅油方法可有效提高高滲透非均質油藏的采收率。

二元驅； 等流度； 多段塞； 非均質； 采收率

我國部分油田已經開展了二元復合體系驅油的現場試驗。遼河油田錦16塊自1998年以來，進入特高含水開發期。目前，對于錦16塊實施二元驅的研究已經有文獻[1-6]報道，但涉及二元復合體系注入方式優化的研究并不多。由于采用常規二元驅注入方法會產生注入液在各滲透層中推進速度不一致現象，造成注劑無效循環、利用率低，非均質性嚴重的高滲透地層表現更為突出[7-10]。如上問題制約著二元驅在高滲透非均質地層的驅油效果，在保證二元驅效果基礎上，優化二元段塞注入方式，將是解決錦16塊開發問題的一種新方法。本文針對遼河油田錦16塊實施二元復合驅產生注劑無效循環的問題，進行了等流度二元驅提高采收率方法研究。

1 實驗部分

1.1實驗儀器

Brookfield-Ⅱ型黏度計，美國Brookfield公司；ISCO高精度柱塞泵，美國Teledyne ISCO公司；Model TX500C界面張力儀，美國科諾工業有限公司；電子天平，上海精密科學儀器有限公司；磁力攪拌器，鄭州研理儀器設備有限公司；恒溫箱、巖心夾持器、中間容器、真空泵，江蘇海安華達石油儀器廠。

1.2實驗用水

實驗所用模擬地層水為根據試驗區實際地層水礦化度用蒸餾水人工配制，其礦化度為2 467.2 mg/L；實驗水驅階段用水為現場提供實際驅替用水；實驗配制聚合物母液用水為錦州采油廠提供的清水和軟化水，稀釋用水為錦州采油廠提供的低壓污水。使用前分別經0.2 μm微孔濾膜過濾，除去雜質。

1.3實驗用油

實驗用油為錦州采油廠提供的外輸原油和煤油按一定比例配制而成的模擬油，55 ℃時黏度為14.3 mPa·s，使用前微孔濾膜過濾。

1.4實驗藥品

實驗用聚合物為大慶煉化生產的聚丙烯酰胺，相對分子質量為2 500×104，表面活性劑為大慶煉化生產的石油磺酸鹽。

1.5實驗巖心

實驗巖心規格：30 cm×4.5 cm×4.5 cm。均質巖心滲透率分別為4 000×10-3、2 500×10-3、1 000×10-3μm2。非均質巖心滲透率為2 500×10-3μm2。

1.6實驗溫度

實驗溫度為55 ℃。

1.7實驗方案

表1為驅油實驗方案中二元驅階段的段塞組合設計，各方案中表面活性劑質量分數均為0.2%，通過改變聚合物質量濃度調節不同段塞黏度。驅替過程為水驅至含水率98%轉二元驅、后續水驅至含水率98%止。

*注：每PV數所使用的總聚合物質量濃度。

2 結果及分析

2.1驅油效果分析

驅油實驗結果見表2和表3。

表2 三管并聯巖心驅油實驗結果Table 2 The three tube parallel core flooding experiments

續表2

序號巖心編號氣測滲透率×103/μm2水驅采收率/%化學驅采出程度/%最高驅替壓差/MPa總水驅采收率/%總化學驅采出程度/%實施方案a-3420062.2127.503b-3259349.5325.310.22051.1825.68方案3c-3102540.1723.97a-4428160.6428.234b-4226349.4025.050.20050.2725.53方案4c-497239.0822.92

方案1和方案2分別為聚合物用量相同、注入孔隙體積倍數相同情況下，常規單段塞和等流度三段塞驅油實驗方案。從表2和表3可以看出，在相同聚合物用量和注入孔隙體積倍數條件下，常規單段塞驅油和多段塞等流度驅油方法的驅油效果是不同的。三管并聯巖心驅油實驗中，方案1總化學驅采出程度為24.2%，方案2總化學驅采出程度為26.4%，多段塞等流度驅油方法比常規單段塞驅采出程度高出2.2%，方案1單段塞驅高、中、低滲透層化學驅采出程度分別為28.6%、24.47%、19.92%，方案2多段塞等流度驅高、中、低滲透層化學驅采出程度分別為27.47%、26.86%、24.73%。兩種驅油方法高滲透層采出程度相差不多，等流度多段塞驅油時中、低滲透層化學驅采出程度更高。說明多段塞等流度驅油方法高黏度第一段塞的注入，有效阻擋后續低黏段塞在高滲透層的突進，致使后續段塞液流轉向進入中低滲透層，從而有效增加中低滲透層的吸液量，擴大二元體系在中低滲透層的波及體積，進一步提高中低滲透層采出程度。三層非均質巖心驅油實驗中，方案1化學驅采出程度為41.58%，方案2化學驅采出程度為45.12%，等流度三段塞驅油實驗方案比常規單段塞驅油實驗方案化學驅采出程度高出3.54%。綜上結果分析可知，在相同聚合物和表面活性劑用量和相同注入孔隙體積倍數條件下，無論是在三管并聯巖心還是三層非均質巖心上，多段塞等流度驅油方法的驅油效果都要好于常規單段塞驅。兩種驅油方法高滲透層采出程度相差不多，等流度多段塞驅油時中、低滲透層化學驅采出程度更高。多段塞等流度二元驅驅油方法采收率增幅主要貢獻于中、低滲透層。

方案2、方案3和方案4為在流度不變，總段塞注入孔隙體積倍數均為0.6 PV情況下，進行不同體積段塞組合驅油實驗。方案2三段塞注入孔隙體積倍數分別為0.3、0.2、0.1 PV，方案3三段塞注入孔隙體積倍數分別為0.2、0.2、0.2 PV，方案4三段塞注入孔隙體積倍數分別為0.15、0.2、0.25 PV。從表2可以看出，對不同段塞體積組合時驅油效果是不同的。方案2總化學驅采出程度為26.4%，高、中、低滲透層采出程度分別為27.47%、26.86%、24.73%；方案3總化學驅采出程度最高為25.68%，高、中、低滲透層采出程度分別為27.5%、25.31%、23.97%；方案4總化學驅采出程度最高為25.53%，高、中、低滲透層采出程度分別為28.23%、25.05%、22.92%。綜上結果分析可知，多段塞等流度驅油方法第一段塞注入體積倍數越大，二元驅采收率越高，中、低滲透層驅油效果越好。

2.2注入壓力分析

圖1為非均質巖心驅替壓差與注入孔隙體積倍數關系曲線。從圖1中可以看出，各方案驅替壓差在二元驅階段均隨注入孔隙體積倍數增加而上升，后續水驅開始緩慢下降。方案1曲線形態近似倒立的“V”字型，二元段塞注入階段驅替壓差和注入孔隙體積倍數關系成近似正比例函數，全段塞0.6 PV注畢驅替壓差達到最大值0.193 MPa，后續水驅壓差逐漸下降。等流度方案2、3、4曲線形態呈梯形，即先快速上升一定值，然后緩慢上升，最后緩慢下降。方案2隨第一段0.3 PV高黏度段塞注入，驅替壓差持續上升至0.15 MPa，第二段0.2 PV中黏段塞注入，驅替壓差繼續上升，但上升幅度明顯變緩，第三段0.1 PV低黏度段塞注入，壓差基本平穩，0.6 PV段塞注畢，驅替壓差達到最大值0.177 MPa，后續水注入后，驅替壓差緩慢下降。方案2在段塞注入孔隙體積倍數為0.3 PV時，驅替壓差即達到0.15 MPa，并維持0.3 PV至全部段塞注入完畢，而方案1在注入體積倍數接近0.5 PV時，驅替壓差才接近0.15 MPa，0.6 PV全段塞注入完畢驅替壓差即下降，不小于0.15 MPa壓差只持續0.1 PV。如上現象表明，多段塞等流度方法能夠快速提高驅替壓差，并在更長的時間內維持較高驅替壓差。方案2、方案3和方案4的最大驅替壓差分別為0.177、0.123、0.103 MPa，在相同注入孔隙體積倍數下，方案2驅替壓差均高于方案3，方案3高于方案4。因此，第一段塞注入孔隙體積越大最高驅替壓差越高。

圖1 非均質巖心驅替壓差與注入孔隙體積倍數關系曲線

Fig.1Heterogeneouscoredisplacementpressurecurveandporevolumeandinjection

2.3分流率分析

分流率是指各滲透層各自的瞬時流量占總瞬時流量的比值。分流率與注入孔隙體積倍數關系曲線稱為分流率曲線。分流率曲線越平緩，各條曲線越接近，表明措施改善竄流現象越明顯，二元驅受效時間越長。

圖2為三管并聯巖心驅油實驗分流率曲線。從圖2可以看出，方案1單段塞注入方法在二元段塞注入后，高滲透層分流率曲線急劇下降至最低點，然后立即緩慢回升，中低滲透層分流率曲線先急劇上升至最高點，然后緩慢下降，改善注劑在各層推進前緣不一致問題不理想，中低滲透層受效時間短。方案2多段塞等流度注入方法在二元段塞注入后，高滲透層分流率急劇下降至最低點，中低滲透層分流率急劇上升至最高點，然后各自曲線保持平穩，后續水驅時高滲透層分流率緩慢回升，中低滲透層緩慢下降。兩種驅油方法都降低了高滲層分流率，提高了中低滲層分流率，但是等流度驅油方法的高滲層分流率降低的多，中低滲層分流率提高的多，而且等流度驅油方法分流率曲線相對平緩，說明其有效地改善竄流現象，抑制了高滲層在化學驅過程中形成優勢主流通道，保證中低滲層在注二元驅階段保持較高的分流率，使中低滲層吸液量增加，擴大了二元驅波及體積，進而得到更好地動用。

圖2 分流率曲線

Fig.2Diversionratecurve

從方案2和方案4曲線形態可以看出，和第一段塞為0.15 PV的方案4相比，第一段塞為0.3 PV的方案2高、中、低滲層分流率曲線形態均更為平緩；在相同注入孔隙體積倍數時，方案2高滲透層分流率更低，中低滲透層分流率更高，曲線形態更接近于理想形態。這說明第一段塞越大越有利與長時期維持分流率曲線的平穩形態，更有利于延長二元驅受效時間。

3 結論

(1) 在相同聚合物用量和總注入孔隙體積倍數條件下，在三層非均質巖心上等流度驅油方法比常規單段塞驅油方法化學驅采出程度高出3.54%；

(2) 三管并聯巖心驅油實驗結果表明，多段塞等流度驅油方法可以明顯提高中、低滲層分流率，降低高滲層分流率，而且第一段塞越大分流率曲線越平穩。

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(編輯 宋官龍)

Evaluation of SP Flooding Effect of Different Size Slug Combination with Equi-Mobility

Yan Wenhua1， Fu Qiang1， Yang Zhaoming1， Zheng Xiaosong2， Cui Hongzhi2

(1.KeyLaboratoryofEnhancedOilRecovery,MinistryofEducation,NortheastPetroleumUniversity,DaqingHeilongjiang163318,China; 2.LiaoheOilfieldCompanyExploration&OilExtractionFactory,PanjinLiaoning121209,China)

Since the implementation of SP Flooding in Jin 16 block of Liaohe oilfield, there are still some problems existing in some injection wells. For example, the monolayer liquid absorption amount is too large and front advance velocity in each layer is not uniform, which resulted in the faster rising of polymer concentration in production wells. In order to evaluate the SP flooding effect of different size slug combination with equi-mobility, SP flooding experiments were conductedusing homogeneous and heterogeneity core. The results showed that the oil recovery of Equi-mobility Displacement method was 3.54% higher than the conventional single slug SP flooding when the polymer and surfactant were used with the same dosage. Equi-mobility the diversion rate of the medium and low permeability layer can be obviously improved when the displacement method was uesd. Conversely, the high permeability layer was reduced. Therefore, a reasonable combination of different size equi-mobility SP slug can effectively improve the oil recovery efficiency of the heterogeneous core.

SP flooding; Equi-mobility; Multi slug; Heterogeneous; Oil recovery efficiency

2014-06-09

：2014-06-24

中國石油科技創新基金“特高含水期二元驅多段塞等流度驅油方法研究”(2013D-5006-0203)。

閆文華(1967-)，女，博士，教授，從事油田開發及提高采收率研究；E-mail：dqyanwh@163.com。

1006-396X(2014)05-0080-05

TE357.46

： A

10.3969/j.issn.1006-396X.2014.05.017