非均質性對高溫高鹽油藏聚合物驅影響實驗研究
——以大港油田官109-1斷塊油藏為例

莊永濤，楊懷軍，王雪茹

(1.中國石油大港油田分公司采油工藝研究院，天津大港 300280；2.中國石油管道局第六工程公司)

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非均質性對高溫高鹽油藏聚合物驅影響實驗研究
——以大港油田官109-1斷塊油藏為例

莊永濤1，楊懷軍1，王雪茹2

(1.中國石油大港油田分公司采油工藝研究院，天津大港 300280；2.中國石油管道局第六工程公司)

針對大港油田高溫高鹽油藏官109-1斷塊特點，建立層內和層間非均質模型，對水驅之后的模擬油層進行聚合物驅室內實驗。結果表明：層內非均質條件下，滲透率級差越大，水驅效果越差，轉聚合物驅后提高采出程度幅度越高；反韻律組合前期水驅采出程度最高，正韻律組合后期聚合物驅提高采出程度幅度最大，最終采出程度最高；聚合物溶液注入速度對最終驅油效率影響較小；隨著聚合物注入量增加，提高采出程度幅度增加，超過一定量后，增幅減緩。層間非均質條件下，隨著聚合物濃度增加，中低滲層吸液能力出現先增后減的趨勢；層間非均質性越強，水驅后轉聚合物驅改善開發效果越明顯；層間滲透率級差相同時，平均滲透率越低，聚合物驅提高采出程度幅度越大。

大港油田；縱向非均質性；水驅；聚合物驅；室內實驗

隨著油田聚合物驅實施范圍的擴大，高溫高鹽油藏區塊不斷增加，如何提高該類油藏的采收率已成為部分老油田穩產的基礎。受油藏條件的限制，常規聚合物已不能滿足開發需求，在此基礎上發展的疏水締合聚合物，由于其空間網絡體系具有高效的增黏、抗溫、耐鹽、耐剪切等特性，已得到廣泛應用[1-6]。

關于疏水締合聚合物的研究，目前主要集中在耐溫抗鹽單體和疏水側基合成等方面[7-13]，關于該類聚合物在非均質油藏條件下的運移研究較少。本文在前人研究基礎上，依據大港油田高溫高鹽油藏官109-1斷塊特點，對不同滲透率人造巖心進行組合，分別建立了不同程度的縱向層內非均質和層間非均質仿真模型，利用現場注入水配制溶液進行室內聚合物驅替實驗，探討不同非均質條件下驅油效果，旨在為相似油田進行該技術推廣提供一定的指導借鑒。

1　實驗材料及裝置

1.1實驗試劑

聚合物為疏水締合聚合物AP-P3，質量分數91.23%，相對分子質量1 220×104，四川光亞科公司提供，配制聚合物母液濃度4 000 mg/L，稀釋待用；實驗用油為大港油田官109-1斷塊脫水原油與煤油混合而成，黏度50 mPa·s；配制溶液用水為注聚站處理后的采出污水，總礦化度29 584 mg/L，具體離子組成及含量見表1。

表1　實驗用水組成　　　　mg/L

1.2實驗巖心

實驗巖心為人造長條狀巖心，尺寸為4.5 cm×4.5 cm×30 cm，包括均質和三層非均質兩種，巖心滲透率(300 ～1 500)×10-3μm2。

1.3實驗儀器

(1)黏度測試：在油藏溫度78 ℃下，采用Brookfield DV-Ⅲ黏度計，剪切速率為7.35 s-1的條件下測試聚合溶液黏度。文中工作黏度為模擬現場注聚條件進行巖心預剪切后的聚合物溶液黏度。

(2)驅油實驗裝置。驅油實驗裝置主要有高精度流量泵、中間容器、壓力表、巖心夾持器以及油水分離器等。除流量泵外，其余裝置均置于78 ℃恒溫箱中，如圖1所示。

圖1　實驗裝置

2　實驗步驟

(1)將人造巖心抽提烘干稱重，飽和地層水稱濕重，計算孔隙體積。

(2)恒溫老化24 h后，進行油驅水，建立束縛水，直至巖心出口端3 h之內沒有水流出為止，計算束縛水飽和度。

(3)將層內非均質巖心組合放置在一個巖心夾持器下，老化24 h后，首先注入2 PV水，然后轉注0.6 PV聚合物溶液后轉注2 PV水，在此過程中精確計量油水分離器中產油量和產水量，旨在模擬層內非均質性條件下驅油效果。

(4)改變不同的巖心組合方式，重復步驟(3)。

(5)將每種組合不同滲透率均質巖心分別置于兩個巖心夾持器中，老化24 h后，首先注入2 PV水。然后轉注0.6 PV聚合物溶液后轉注2 PV水，在此過程中精確計量油水分離器中產油量和產水量，旨在模擬層間非均質性條件下驅油效果。

(6)更換不同滲透率巖心，重復步驟(5)。

(7)清洗模型，實驗結束。

3　實驗結果與分析

3.1層內非均質對驅油效果的影響

為了模擬層內非均質條件下驅油效果，設計兩組非均質巖心組合H1和H2，其中H1三層滲透率分別為400×10-3μm2、700×10-3μm2和900×10-3μm2，三層厚度均為1.5 cm；H2三層滲透率分別為300×10-3μm2，800×10-3μm2和1 500×10-3μm2；所用聚合物濃度2 500 mg/L，黏度為77 mPa·s。據步驟(3)和(4)，研究不同滲透率級差、不同韻律性、不同注入速度以及不同注入量下的驅油效果。

3.1.1不同滲透率級差

為了研究不同滲透率級差下驅油效果，將H1和H2兩種組合分別按正韻律排放，保持相同注入速度和注入量，結果如圖2所示。

圖2　不同滲透率級差下含水率與采出程度變化

實驗結果表明，H1前期水驅采出程度較高。H2后期聚合物驅提高采出程度幅度較大，最終采出程度高于H1。這主要是因為H2不同層滲透率差別較大，層內非均質性強，水驅采出程度較低，轉聚合物驅后，由于層內非均質性較強，提高采出程度幅度較大。

3.1.2不同韻律性

為了研究不同韻律性下驅油效果，以H2組合為例，保持相同的注入速度和注入量，改變不同的韻律組合形式，結果如圖3所示。

圖3　H2不同韻律下含水率與采出程度變化

實驗結果表明，反韻律組合前期水驅采出程度較高，正韻律組合后期聚合物驅提高采出程度幅度較大，最終采出程度最高。這主要是因為流體重力分異作用，反韻律組合前期水驅效果較好，轉聚合物驅后，正韻律組合能夠有效提高波及體積和驅油效率，效果優勢明顯。

3.1.3不同注入速度

為了研究不同注入速度對驅油效果的影響，以H2正韻律組合為例，保持總注入量相同，改變不同注入速度，結果如圖4所示。

圖4　H2不同注入速度下含水率與采出程度變化

實驗結果表明，不同注入速度情況下含水率與采出程度相差不大，注入速度為3 m3/d時采出程度略高于5 m3/d時，說明注入速度對最終驅油效果影響不大。

3.1.4不同注入量

為了研究不同注入量對驅油效果的影響，以H2正韻律組合為例，保持3 m3/d注入速度，改變不同聚合物溶液注入量，結果如圖5所示。

實驗結果表明，隨著聚合物注入量增加，提高采出程度幅度增加，但溶液注入量超過0.8 PV以后，提高采出程度增幅減緩，綜合考慮，建議實際注入量不超過0.8 PV。

圖5　H2不同注入量下含水率與采出程度變化

3.2層間非均質對驅油效果的影響

為了模擬層間非均質條件下驅油效果，三個巖心夾持器中分別裝入不同滲透率的均質巖心，水驅2 PV后，轉至聚合物驅0.6 PV，后續轉入水驅2 PV，觀察驅油效率變化。

3.2.1分流率

為了研究不同溶液濃度下流體在并聯巖心中的流量，計算不同巖心中溶液分流率，具體數據見表2。

由表2可知，轉入聚合物驅后，隨著聚合物濃度升高，中低滲透層總吸液量呈現先升高后降低趨勢，分析各層的分流率變化可知，這主要受締合聚合物分子線團尺寸與孔隙結構配伍性影響。當聚合物溶液濃度較低時，注入性好，但并不能有效在高滲層建立有效阻力，中低滲吸液能力低，擴大波及體積效果差；當聚合物溶液濃度較高時，締合聚合物分子線團尺寸僅能與高滲層孔喉具有較好配伍性，與中低滲層孔喉配伍性差，進而導致大分子在巖心端面處發生堵塞，溶液在高滲層分流量增加，擴大波及體積減弱；只有當溶液濃度適中時，聚合物分子線團與高、中滲層孔喉配伍性好，在保證溶液具有較好注入性的同時又保持較高的注入壓力，中低滲吸液壓差增大，分流率增強。實驗結果表明，締合聚合物與儲層非均質性的適應性對開發效果至關重要。

表2　小層分流率實驗數據

3.2.2采收率

設計三組并聯巖心組合BL-1、BL-2及BL-3，每種組合包含兩塊均質巖心，依據實驗步驟(5)和(6)，研究了不同程度的層間非均質及不同滲透率下相同程度層間非均質驅油效果。

對比BL-1和BL-2可以看出(表3)， BL-2滲透率級差大于BL-1，層間非均質性較強，2 PV水驅結束時，BL-2低滲巖心采出程度低于BL-1低滲巖心，高滲巖心采出程度高于BL-1高滲巖心，轉聚合物驅后BL-2低滲巖心提高采出程度幅度較大，巖心最終采出程度均高于BL-1，說明水驅后轉聚合物驅能有效改善層間非均質性帶來的水驅采出程度不均問題，改善開發效果。

表3　不同巖心組合物性參數

對比BL-1和BL-3可以看出，兩種組合滲透率級差相同， BL-3各巖心滲透率高于BL-1，2 PV水驅結束后各巖心采出程度和最終采出程度均高于同級別BL-1巖心，但提高采出程度幅度低于BL-1，說明平均滲透率越低，聚合物驅提高采出程度幅度越大。

4　結論

(1)實驗結果表明，滲透率級差越大，層內非均質性越強，水驅采出程度越低，轉聚合物驅后提高采出程度幅度越大，超過某注入量以后，提高采出程度增幅減緩。

(2)反韻律組合前期水驅采出程度較高，轉聚合物驅后正韻律組合提高采出程度幅度較大。

(3)只有當溶液濃度適中時，聚合物分子才能與巖心孔喉具有良好配伍性，達到擴大波及體積的效果。

(4)層間非均質性越強，水驅后轉聚合物驅改善開發效果越明顯，層間滲透率級差相同時，平均滲透率越低，聚合物驅提高采出程度幅度越大。

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編輯：趙川喜

1673-8217(2016)05-0081-04

2016-04-06

莊永濤，工程師，1989年生，2014年畢業于中國地質大學(北京)石油與天然氣工程專業，現從事三次采油方面的研究工作。

國家自然科學基金資助項目“聚驅后二元復合驅剩余油分布及啟動機制研究”(51074172)。

TE357.431

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