關于三元復合驅的兩點思考

趙長久，趙 群，么世椿

（大慶油田有限責任公司勘探開發研究院，黑龍江大慶 163712）

為了大幅度提高原油采收率，大慶油田進行了化學驅研究。經“七五”、八五”科技攻關，成功地研究出“聚合物驅油技術”，并在“九五”期間投入工業應用，其年產量達到上千萬噸規模，它可比水驅開發提高原油采收率10 %OOIP 以上[1]。但即使如此，仍有50 %左右的原油留在地下。為了更大幅度提高原油最終采收率，自“八五”以來還研究了三元復合驅技術[2]。三元復合驅是在堿驅和表面活性劑/聚合物驅的基礎上發展起來的一項大幅度提高原油采收率的新技術，該技術綜合了堿驅和表面活性劑/聚合物驅的優點，不僅能擴大波及體積、提高驅油效率[3]，而且又能較大幅度地降低表面活性劑的用量，使其具有較好的技術經濟可行性。在大量室內研究的基礎上，分別在ZHQXB、XWQ、XJJBJZ、BYDX、XEX 開展了進口表面活性劑三元復合驅礦場試驗[2，4，5]，并獲得了成功。進入2000 年以后又開展了XJJNJZ、BSX、XEZH 國產化表面活性劑三元復合驅礦場試驗[6，7，8]，也取得了好效果。這為進一步研究三元復合驅奠定了基礎。在諸多研究中三元復合驅井距與驅油效率及擴大波及體積的關系是重要的，而巖芯實驗是評價三元復合驅效果的關鍵工作，本文就這些方面進行了研究。

1 井距與驅油效率和擴大波及體積關系

在已經完成的三元復合驅試驗中，井網完善的三元復合驅試驗有五個，其提高采收率都在19 %以上，且明顯具有井距越小提高采收率幅度越高的特點。其數據（見表1）。

從表中還可以看出隨著井距的增大注入壓力上升幅度增大、采出液氯離子濃度上升幅度大幅度增加。這說明隨著井距增大，三元復合驅的擴大波及體積作用增大，而同時提高采收率值降低則說明隨井距增大三元復合驅驅油效率降低了。分析主要原因是隨著井距增大注入阻力增大注入壓力隨之升高，致使一些啟動壓力高的油層動用，從而擴大波及體積；而驅油效率的下降則是主要因為三元體系界面張力穩定時間不夠長，小井距三元復合驅注入速度較快，在較短的時間就能注完，三元體系在油層運移時間較短，因而三元體系作用發揮得充分，而大井距則不然。兩個小井距三元復合驅試驗的三元體系（研究表明三元體系中表面活性劑與堿基本同步運移，聚合物[2]）在油層中最短運移時間不超過半年（見表2）；而大井距三元復合驅注入速度低，三元體系得注幾年，三元體系在油層運移時間較長，兩個大井距三元復合驅試驗的三元體系在油層中最短運移時間1 年左右，這就是說對大井距三元復合驅來說三元體系界面張力穩定性要求其穩定時間較小井距三元復合驅來說要長得多。而一般考察三元體系界面張力穩定時間在150 天左右[2]，這樣看來室內評價三元體系界面張力穩定時間滿足井距小些的礦場試驗，而對大井距礦場試驗要求相比則可能有一定的差距。另外一個原因就是隨著井距擴大三元體系發生一定程度色譜分離[9，10，11，12]也致使驅油效率有所下降。

以上情況在大井距的三元復合驅工業性礦場試驗也是如此（見表3）。但在大井距三元復合驅工業性礦場試驗中由于注采能力的限制有些參數不能繼續上升到最大。

表1 各三元復合驅試驗區氯離子變化、注入壓力變化及提高采收率對比表

表2 各三元復合驅試驗區井距與注入速度及表面活性劑在油層運移時間對比表

表3 三元復合驅工業性試驗氯離子、注入壓力變化及表面活性劑在油層運移時間對比表

在目前條件下進行的三元復合驅，井距與驅油效率和擴大波及體積關系密切。井距越小擴大波及體積作用越小，提高驅油效率作用越大，相反井距越大擴大波及體積作用越大，而提高驅油效率作用則變小。這提示我們在目前條件下開展三元復合驅井距不宜過大。

2 關于巖芯實驗

為了驗證各種化學驅方案室內效果，通常采用巖芯驅油實驗方法進行評價。而巖芯驅油實驗方法是指通過巖芯進行的驅油實驗，一種是長方體或圓柱體的巖芯實驗，另外一種是俗稱大餅子的巖芯實驗，兩種實驗比較起來前者類似線性流實驗，而后者屬于徑向流實驗。但在實際應用過程中由于前者易于使用，使用的巖芯好制作，因而應用較多的是線性流巖芯驅油實驗，徑向流巖芯實驗用的非常少。

許多油田在實際應用中也主要是線性流巖芯驅油實驗[13-18]，特別是在化學驅評價中都是用線性流巖芯驅油實驗[18-23]。但這種評價方法與礦場實際上是有差別的，在評價沒有或者只有較小擴大波及體積作用的驅油機理上，這樣做是可以的，作為一般研究這樣是可以的，但在研究擴大波及體積作用起較大作用的驅油機理時，與礦場的差別就變的值得研究。

已經知道三元復合驅及聚合物驅的一種主要的驅油機理是擴大波及體積，而擴大波及體積是通過注入壓力的上升來啟動新的油層來實現的。也就是說注入壓力上升才能擴大油層的波及體積，因此對三元復合驅及聚合物驅來說是非常重要的。對三元復合驅及聚合物驅來說其注入壓力的上升幅度在室內巖芯實驗與礦場試驗上是有明顯區別的。

式中：Q-通過巖芯的流量，cm3/s；A-巖芯截面積，cm2；△P-流體通過巖芯前后的壓力差，MPa；K-滲透率，D；L-巖芯長度，cm；μ-通過巖芯的流體粘度，mPa·s。

由（2）可知通過巖芯前后的壓力差與巖芯長度成正比，而達西定律模型就是圓柱體，這與化學驅經常使用的巖芯類似，現在化學驅一般使用的巖芯是人造的長方體巖芯和在天然巖芯上人工鉆取的圓柱體巖芯，這兩種巖芯壓力上升與流體的線性流類似。

而實際上油田開發上的生產井是匯源與匯點的關系，在注入井與采油井之間流體的流動是徑向流，而不是線性流。其壓力變化與線性流壓力變化區別較大。研究表明[25]復合驅注入壓力上升可用下列公式表示：

由于油田開發中多用面積井網，而面積井網井的注入量與注采井距平方成正比，那么其注入壓力上升就與注采井距平方成正比，如五點法井網的壓力上升為：

而如四點法井網的壓力上升為：

式中：△p＇-復合驅注入壓力上升值，MPa；K- 滲透率，D；μasp-三元復合體系的粘度，mPa·s；r、rw-注采井距、井筒半徑，m；Φ-孔隙度，%；h-油層厚度，m；νi-注入速度，PV/a。

3 結論

（1）在目前條件下進行的三元復合驅，井距與驅油效率和擴大波及體積關系密切。井距越小擴大波及體積作用越小，提高驅油效率作用越大，相反井距越大擴大波及體積作用越大，而提高驅油效率作用則變小。所以開展三元復合驅井距不宜過大。

（2）巖芯驅油實驗中線性流與徑向流在壓力變化上區別較大，因此在室內研究具有擴大波及體積作用的復合驅時，特別是研究其驅油機理宜采用與實際生產相似度較高的徑向流巖芯實驗，以便能更好的模擬實際油藏驅替狀況。

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