不同時機聚驅剩余油分布規律研究

于　群

(中國石化勝利油田地質科學研究院，山東東營 257061)

聚合物驅能夠在水驅后進一步降低剩余油的飽和度，提高采收率[1-5]。對聚驅后剩余油分布的研究工作通常是針對陸上油田開發模式[6-12]。近年來，海上油田開發技術得到長足的發展，由于惡劣的工作環境和生產設備使用壽命的限制，必須在有限的時間內使原油產量最大化，注聚時機對原油采收率的影響逐漸得到重視[13-18]。

與水驅相比，聚驅后剩余油的分布更為分散。聚驅后剩余油平面上分布于更靠近邊角部位、低滲透率部位以及注采井間壓力平衡區域；縱向上分布于正韻律厚油層上部區域。筆者對不同時機聚驅的特征以及聚驅后剩余油的分布規律進行了深入研究，為聚驅后進一步提高采收率做好準備工作。

1　實驗方法

1.1　試劑及儀器

疏水締合聚合物，相對分子質量944×104，水解度34%；模擬油，黏度為70 mPa·s (60 ℃，剪切速率7.34 s-1)；模擬水，礦化度為8 460 mg/L。

巖心驅替裝置；填砂管；壓力表；攪拌器；奧林巴斯顯微鏡，日本；微量泵，量程為0.001～1 mL/min；微觀仿真模型，有效工作區20 mm×20 mm；中間容器。

1.2　巖心驅替

篩選一定目數的石英砂，壓制填砂管巖心，飽和模擬水，測量巖心滲透率。在地層溫度下抽真空，飽和模擬原油，靜置老化12 h。以0.3 mL/min的速度水驅至出口端含水率達到預期值，記錄驅替過程中的壓力、出液量和出水量。注入一定體積濃度為1 200 mg/L的聚合物溶液，再進行后續水驅至出口端含水率達到98%。計算各驅替階段的采出程度，繪制剩余油飽和度-離巖心注入端距離關系圖。

1.3　微觀可視化

將微觀可視化模型放置于干燥皿中，24 h后稱量模型質量。將模型抽真空飽和模擬水，稱質量并根據模擬水密度計算實驗溫度下的孔隙體積。早期注聚條件下，模型飽和模擬原油后直接注入0.3 PV濃度為1 200 mg/L聚合物溶液，再進行后續水驅至10.0 PV；后期注聚條件下，模型飽和模擬原油后先注入1.0 PV水，并保證注入水前緣已經突破，再注入0.3 PV濃度為1 200 mg/L的聚合物溶液，最后進行后續水驅至10.0 PV。記錄微觀驅替實驗過程，觀察聚驅后殘余油的分布狀態。

2　結果與分析

2.1　巖心驅替實驗

通過驅替實驗研究早期和后期2種注聚時機條件下，聚驅后剩余油飽和度隨離注入端距離變化的規律，結果見圖1。早期注聚與后期注聚2種方式下，剩余油飽和度隨距離整體變化規律基本一致，即隨著離注入端距離的增加，剩余油飽和度增加且增速逐漸提高。從圖1還可以看出，早期聚驅時巖心前半段剩余油飽和度及其增速低于后期聚驅時，但巖心中部剩余油飽和度的增速明顯高于后期聚驅時，這說明不同時機注入的聚合物溶液在巖心中作用的位置不同，早期注聚時主要作用于巖心前半段，后期注聚時主要作用于后半段。

在2種注聚方式下，巖心前半段剩余油飽和度的差幅大于后半段，早期注聚更有助于總采收率的提高。

圖1　注聚后剩余油飽和度隨距離的變化

2.2　微觀可視化實驗

2.2.1早期注聚

早期注聚時的微觀驅替過程見圖2～圖5。聚合物溶液進入注入端附近多數孔道(大孔道和小孔道)，并均勻向四周推進；后續水驅時注水進入聚合物占據的孔喉，并推動聚合物前進。

圖2　飽和模擬油狀態

圖3　聚合物驅狀態

圖4　后續水驅狀態(注水1.0PV)

圖5　后續水驅狀態(注水10.0PV)

2.2.2后期注聚

后期注聚時的微觀驅替過程見圖6～圖9。水驅階段注入水優先進入小毛細孔道，大量剩余油被圈閉在大孔道中，當注入水到達產出端后優勢通道形成；聚驅過程中大部分聚合物進入水驅優勢通道；后續水驅中，大部分注入水繼續進入優勢通道，造成非優勢通道剩余油滯留。

從實驗結果可知，親水模型中毛管力屬于驅油動力，孔徑越小毛管力越大，水在小孔道內的推進速度高于大孔道。當小孔道內的水到達大孔道和小孔道交匯處時，一方面注入壓力能夠通過小孔道傳播到匯合處，降低大孔道兩端的驅替壓差；另一方面匯合處大孔道口的油水界面產生附加毛管力，提高了大孔道出口的壓力，降低了其兩端壓差，導致殘余油滯留其中。

圖7　水驅狀態

圖8　聚合物驅狀態

圖9　后續水驅狀態

綜合巖心驅替實驗和微觀可視化實驗結果，可分析不同時機注聚的驅替機理。由于聚合物分子團回旋半徑比水分子半徑大得多，同時由于聚合物分子間的相互纏結作用，以及聚合物分子與毛細管壁的吸附作用，其流動阻力增加。早期注聚時，聚合物溶液在小孔道中流動阻力較大，抑制毛管力作用，實現均勻進入大小孔道，迫使后續注入水平穩推進，減緩優勢通道的形成速度，有效降低注入端附近剩余油飽和度。但在滯留吸附和剪切作用下，聚合物的滲流阻力不斷降低，最終失去控制流度作用，導致巖心中后段剩余油飽和度較高。

后期注聚過程中，大部分聚合物進入水驅優勢通道，導致進入注入端附近非優勢通道的聚合物量不足，注入端附近驅油效果不明顯；另一方面，大部分聚合物進入少數優勢通道，與多孔介質接觸面積較小，降低了滯留吸附損耗，使更多有效成分深入多孔介質，在較深部位起到控制流度作用。因此后期注聚時近注入端附近驅油效果不如早期注聚，近采出端區域的驅油效果優于早期注聚。但是由于后期注聚過程中仍然存在聚合物損耗，巖心后半段采收率提高幅度小于早期注聚時巖心前半段采收率的提高幅度。

2.3　聚驅后殘余油微觀狀態

聚驅后殘余油的分布更為分散，平均個體殘余油體積更小，其主要類型有油膜狀、柱狀、盲端狀、簇狀等殘余油，各類殘余油的微觀狀態見圖10，各類殘余油所占比例見表1。早期聚驅后殘余油以簇狀和盲端狀為主，其中簇狀殘余油比例更高，且簇狀殘余油分布零散，單個體積較??；后期聚驅后簇狀殘余油比例明顯高于其他類型殘余油，并且簇狀殘余油分布集中，單個體積較大。

早期聚驅后，后續接替驅替方式若將零散形態的簇狀殘余油和盲端狀殘余油作為主要啟動對象，能夠得到更好的驅油效果。

圖10　殘余油類型

潤濕性注聚時機殘余油比例/%盲端狀簇狀柱狀油膜狀親水早期394615后期177112親油早期2551195后期875107

3　結論

1)早期注入的聚合物均勻進入注入端附近大多數孔道，降低優勢通道形成速度，可提高注入端附近的采收率，但是有效成分的消耗降低了聚合物在地層中后區域的作用效果。后期注入的聚合物大部分進入水驅優勢通道，不利于啟動注入端殘余油，但有助于保留聚合物有效成分，使之在地層中深區域發揮作用。

2)早期注聚整體驅替效果優于后期注聚。

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