水驅后聚驅全過程的相對滲透率曲線影響因素分析

皮彥夫,宋考平,劉 麗,王洪衛

(1.東北石油大學提高油氣采收率教育部重點實驗室,黑龍江大慶 163318; 2.大慶油田有限責任公司第一采油廠,黑龍江大慶 163001)

水驅后聚驅全過程的相對滲透率曲線影響因素分析

皮彥夫1,宋考平1,劉 麗1,王洪衛2

(1.東北石油大學提高油氣采收率教育部重點實驗室,黑龍江大慶 163318; 2.大慶油田有限責任公司第一采油廠,黑龍江大慶 163001)

選用大慶油田一類、二類儲層天然巖心的平行樣,水測滲透率約1.0,0.6和0.2μm2,通過大量的恒速非穩態法實驗,分別測定了水驅至含水率fw為90%,94%和98%時轉注聚合物溶液及后續水驅全過程的相對滲透率曲線,分析了不同滲透率、不同轉注聚時機對相對滲透曲線的影響.實驗結果表明:同等滲透率級別時,越早轉注聚其相對滲透曲線兩相區跨度越大,殘余油飽和度越低;轉注聚時機相同時,巖心滲透率越高,油相相對滲透率下降越緩慢,兩相區跨度越寬,殘余油飽和度降低.

室內實驗;相對滲透曲線;非穩態法;影響因素;聚合物驅;全過程;滲透率;轉注聚時機

相對滲透率曲線是描述多孔介質中多相對滲透流動態及油田開發計算和開發分析的一項重要基礎資料[1-2].獲得相對滲透曲線的方法很多,以室內實驗測定最為常見,如穩態法、非穩態法、毛管壓力法等[3],均從巖心測試中得到,低滲透油藏相對滲透曲線的測定還需考慮啟動壓力[4].

大慶油田聚合物驅現已大面積推廣應用,而目前關于聚合物溶液驅油的相對滲透率曲線研究,僅對單純聚驅的相對滲透曲線[5-6].而實際油田均為水驅至一定含水率才開始注聚,目前無對不同時機轉注聚合物全過程的相對滲透曲線研究.為了獲得符合油田實際情況的油水相對滲透率曲線,并分析滲透率與轉注聚時機等主要參數對相對滲透曲線的影響從而指導油田生產,本文選取3種滲透率級別的天然巖心平行樣,利用非穩態法測定了水驅后聚驅及后續水驅全過程的相對滲透率曲線.研究結果對綜合分析聚驅開發效果和聚合物驅油田開發方案的編制有著重要的參考價值.

1 實驗部分

1.1 實驗材料

實驗用的聚合物為部分水解的聚丙烯酰胺,相對分子質量為1.58×107,配成水溶液的質量濃度為1.00 g/L;實驗用水為大慶油田聚驅回注污水,礦化度為6.77 g/L;實驗用油為過濾后的原油和煤油配制而成的模擬油,45℃條件下黏度為8.5 m Pa·s;巖心為大慶油田葡Ⅰ組與薩Ⅱ組的天然巖心的平行樣,具有可比性,水測滲透率在1.0,0.6和0.2μm2左右.

1.2 實驗儀器

星達平流泵,流量精度為1%;C80壓力傳感器,測量誤差為0.4%;SG-83-1型雙聯自控恒溫箱;直聯高速旋片式真空泵;FA 1604S型物理天平,測量精度為0.1%;玻璃油水分離器范圍為0～10 m L,分度值為0.1 m L.

1.3 實驗方法與數據整理

采用恒速非穩態法測定油水相對滲透率,實驗過程和實驗步驟嚴格按照非穩態法油水相對滲透率曲線測定的行業標準中的操作規程進行,用“J.B.N.”方法整理實驗數據.

聚合物驅時驅替相的相黏度為聚合物的有效黏度μef,計算公式為[3]

式中:μw,μef分別為水和聚合物溶液的有效黏度,單位為m Pa·s;Rf,Rrf分別為聚合物溶液的阻力系數和殘余阻力系數,無因次.

阻力系數與殘余阻力系數在實驗中通過分別測定平行樣中的一支,進行間接測定,即測定水驅穩定壓力P1、聚驅穩定壓力P2、后續水驅穩定壓力P3,計算公式為

1.4 實驗方案

高、中、低滲3種滲透率級別的天然巖心,分別水驅至含水率為90%,94%和98%時轉注質量濃度為1.00 g/L的聚合物溶液0.8倍的孔隙體積,再進行后續水驅直至不出油,測定全過程的相對滲透率曲線.具體巖心數據及實驗方案見表1.

表1 實驗用天然巖心參數及實驗方案

2 實驗結果及影響因素分析

2.1 不同滲透率巖心水驅相對滲透曲線

單純水驅的油水相對滲透率曲線見圖1.由圖1可見,單純水驅的油水相對滲透率隨著滲透率的增加,在相同含水飽和度時水相對滲透率Krw逐漸升高;曲線右端點逐漸向右移動,殘余油飽和度Sor逐漸降低,油水兩相跨度逐漸增大.

2.2 不同滲透率的巖心全過程的相對滲透曲線

不同滲透率的巖心,水驅至fw=90%,94%和98%時,轉注聚后續水驅至不出油,全過程的相對滲透曲線如圖2-4所示.

圖1 單純水驅的油水相對滲透率曲線

圖2 不同滲透率巖心f w=90%時轉注聚的全過程相對滲透曲線

由圖2可見,水驅至fw=90%時轉注聚以及后續水驅,全過程的相對滲透率曲線形態與單純水驅、單純聚驅相比,發生了明顯變化[3]:油相相對滲透率Kro在注聚后先升后降,而水相(或驅替相)相對滲透率Krw在注聚后先降后升.分析該規律出現的原因是由于聚合物分子直徑遠大于水分子,分子鏈間纏繞聚結,導致聚合物溶液黏度較高[7],滲流能力降低,所以,注聚后滲流速度減慢,這樣聚合物不但能夠進入巖心內的大孔道,而且能夠進入水驅未波及區域,從而擴大了波及體積.從地面管道流動實驗可以觀察到,聚合物溶液的前端對其后邊及管道邊界處具有較強的“拉、拽”作用[8-10].以上兩方面作用使得巖心中分散的油相不斷聚集,逐漸形成新的“油墻”,使得油相對滲透流能力不斷增強,表現為Kro不斷增大,Krw不斷減小.

可是,聚合物前緣一旦在出口端突破,“油墻”被采出,巖心中的油將更少、更分散化,即使仍有聚合物注入,油相的滲流能力也在急劇降低.而隨著巖心中的聚合物溶液的增多,驅替相的滲流能力不斷增加,Krw不斷增大.

圖3 不同滲透率巖心f w=94%時轉注聚的全過程相對滲透曲線

圖4 不同滲透率巖心f w=98%時轉注聚的全過程相對滲透曲線

從圖2-4可以看出,在轉注聚時機(即含水率)一定的條件下,滲透率越高,油相相對滲透率Kro曲線上升幅度越大,曲線越向右移動,殘余油飽和度Sor越低;對應的水相相對滲透率Krw下降幅度越大,最高含水飽和度時對應的水相相對滲透率低于注聚前水平或與其相當.

2.3 不同轉注聚時機的全過程的相對滲透曲線

在滲透率級別相同時,不同轉注聚時機下的水驅+聚驅+后續水驅的全過程相對滲透曲線如圖5-7.

圖5 高滲巖心不同轉注聚時機的全過程相對滲透曲線

圖6 中滲巖心不同轉注聚時機的全過程相對滲透曲線

由圖5-7可見,在滲透率級別一定的情況下,轉注聚時機越早,殘余油飽和度越低,兩相對滲透流區域越大.分析認為,這是由于越早轉注聚,巖心中含油飽和度越高,聚驅后新的“油墻”越易于形成,使更多的油處于“動”的狀態,表現為油相相對滲透率Kro提高幅度大,從而使得殘留在巖心中的油更少.

具體實驗數據與統計結果見表2.由表2可見,滲透率越高,轉注時機越早,兩相區跨度越大.同等滲透率巖樣轉注時機越早,殘余油飽和度越低.

圖7 低滲巖心不同轉注聚時機的全過程相對滲透曲線

表2 全過程油水相對滲透率曲線各項指標數據

3 結論

(1)水驅至不同含水率時機轉注聚以及后續水驅全過程的相對滲透率曲線與單純水驅、單純聚驅相比,曲線形態發生明顯變化,油相相對滲透率Kro在注聚后先升后降,而水相(或驅替相)相對滲透率Krw在注聚后先降后升.

(2)滲透率和轉注聚時機對全過程的相對滲透曲線影響均較大.同等滲透率級別下,越早轉注聚其相對滲透率曲線兩相區越大,殘余油飽和度越低,因此,提早注聚有利于提高最終采收率;轉注聚時機一定時,巖心滲透率越高,兩相區越大,殘余油飽和度Sor越低.因此,普通的聚合物驅更適合于中高滲透油藏.

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Affecting factor analysis of the relative permeability curve of full term polymer flooding after water drive

PI Yan-fu1,SONG Kao-ping1,L IU Li1,WANG Hong-wei2

(1.Key Laboratory of Enhanced Oil and Gas Recovery of Ministry of Education of China, Northeast Petroleum University,Daqing 163318,China; 2.Oil Recovery Plant No.1,Daqing Oilfield Corp.Ltd.,Daqing 163001,China)

Considering the actual situation w hich polymer is injected w hen the water-cut of water flooding is up to a certain degree during the development of oilfields,select three kinds of rep resentative parallel natural co re samp les from first and second degree reservoirs in Daqing Oilfield, w hich water permeability are about 200,600,1 000 millidarcy,and through large of the unsteady-state method of constant injection rate;measure the relative permeability curves of the w hole p rocess of water flooding up to water-cut 90%,94%,98%,then polymer flooding,sequentwater flooding;analyze the effect of permeability and transfer time of polymer flooding to the relative permeability curves.The results show that w ith the same permeability level,the earlier transferred to polymer flooding,lead to the larger of the span of two-phase region in relative permeability curves,the low er of the residual oil saturation;w ith the same transfer time,the higher the core permeability is,the slower the oil-phase relative permeability decreases,the broader of two-phase region,the lower of the residual oil saturation.

laboratory experiment;relative permeability curve;unsteady-state method;affecting factor; polymer flooding;full term;permeability;transfer time of polymer flooding

TE357

530·11

A

1000-1832(2010)04-0087-05

2010-05-16

國家自然科學基金資助項目(50634020);黑龍江省杰出青年基金資助項目.

皮彥夫(1976—),男,碩士,主要從事提高采收率與物理模型制作研究.

(責任編輯:石紹慶)