非均相驅最優段塞組合方式室內實驗研究

趙春森 沈忱

摘 ? ? ?要： 注聚末期后注入非均相體系已應用于海上某油田提高采收率。注入非均相體系過程中不同段塞組合方式將影響油田最終采收率。為了符合海上油田開采降本高效的特性，通過正交實驗設計了9組不同段塞組合方式，優化黏彈性顆粒驅油劑PPG濃度、聚合物濃度和段塞大小。優化后的最優段塞組合方式為PPG濃度1 000 mg/L+聚合物濃度1 800 mg/L+段塞尺寸0.4 PV，可最終提高采收率至70.63%，可為油田現場施工方案提供設計思路。

關 ?鍵 ?詞：化學驅油;堵水;段塞組合

中圖分類號：TE357.4 ? ? ? 文獻標識碼： A ? ? ? 文章編號： 1671-0460（2019）12-2766-04

Abstract： The injection of heterogeneous systems after the end of polymer injection period has been applied to an offshore oilfield for further enhancing oil recovery. Different slug combinations will affect the ultimate recovery of the oilfield during the injection of heterogeneous systems. In order to meet the high efficiency of offshore oilfield exploitation， 9 different slug combinations to optimize the PPG concentration， polymer concentration and slug size of viscoelastic particle flooding agent were designed with the help of orthogonal experimental design. The optimized optimal slug combination method was determined as follows： PPG concentration 1 000 mg/L， polymer concentration 1800 mg/L， slug size 0.4 PV， which ultimately improved the oil recovery to 70.63%.

Key words： Chemical flooding; Water plugging; slug combination

與陸地油田不同，海上油田受限于平臺壽命等諸多因素，導致了海上油田開采需高速高效等特點。我國渤海灣地區油藏非均質性強，儲層成因復雜[1，2]，油田進入中高含水期后受長期注水沖刷導致孔滲結構發生改變，高滲條帶逐漸成為注入水優勢滲流方向，油田產油效率降低[3]。因此封堵高滲條帶，使中低滲透率儲層動用程度得到提升是剩余油挖潛的主要研究方向[4，5]。本著降本增效的原則，在海上某油田化學驅實驗過程中，合理的注入濃度與段塞尺寸成為了文本研究的重點[6-9]。因此，根據注聚末期海上某油田儲層特性為基礎[10-14]，對注入非均相體系的9組室內實驗進行對比分析，從而為油田注入段塞組合方式設計提供思路與理論指導。

1 ?實驗部分

1.1 ?實驗材料和儀器

聚丙烯酰胺，模擬海上某油田原油黏度，用原油與煤油按一定比例調配至65 ℃下黏度為70 mPa·s，人造巖芯約4.5 cm×4.5 cm×30 cm，氣測滲透率分別為500，1 000，3 000 mD，所用相同滲透率巖芯物性相近。模擬水中離子質量濃度如表1所示。

實驗儀器有平流泵、六通閥、壓力表、中間容器、燒瓶、量筒、電子天枰、真空泵、手搖泵、65℃恒溫箱等（圖1）。

1.2 ?實驗方案

水驅至含水75%+0.2PV聚合物驅+0.12PV二元復合驅+0.12PV注聚末期段塞+非均相體系+后續水驅至含水98%。優化非均相體系中黏彈性顆粒驅油劑PPG濃度、聚合物濃度和段塞大小。

實驗步驟如下：

（1）根據現場地層礦化度要求配制模擬水，配制黏度為70 mPa·s原油;

（2）實驗巖芯用真空泵抽至真空后飽和模擬水并測量飽和模擬水體積;

（3）在恒溫65 ℃下飽和油并記錄飽和油體積;

（4）將飽和好的巖芯放入恒溫箱內老化12 h;

（5）配制實驗方案所需9種非均相體系;

（6）根據不同實驗方案通過中間容器閥門開關實現不同驅替階段以及不同非均相段塞尺寸的注入，并后續水驅至含水98%;

（7）分別記錄各時間段壓力、產液量、產水量數值;

（8）計算各方案下的總體最終采收率和含水率、確定最優段塞組合方式。

2 ?結果與討論

本文以海上x油田非均相驅三種不同濃度、不同尺寸段塞對驅油效果的影響設計了9組正交試驗。方案中考慮了PPG濃度，聚合物濃度和段塞尺寸，評價指標為最終采收率。

配制非均相體系首先需要配制聚合物母液，將聚合物母液放置恒溫箱熟化后稀釋至實驗方案所需聚合物濃度，剪切后加入實驗方案所需的PPG顆粒與0.2%表面活性劑充分攪拌后配制完成。

首先，計算出第i列因素m水平所對應的實驗指標和、極差與平均值。其中極差反映了第i列因素水平變化時所選實驗指標的變化幅度。極差越大，實驗結果中該因素指標的影響越大，可以判斷所選因素的重要程度;平均值由實驗指標和計算得出，平均值的計算可以確定出第i列因素的優水平。由正交實驗設計的特點決定了相同因素下各水平的試驗條件是具有綜合可比性的，可以拿來直接比較。對于本文中設計的k_1 、k_2 、k_3三因素平均值來說，相等則對應因素對實驗結果不造成影響，不相等則說明實驗結果受到對應因素的水平變動所左右。因此依據k_1 、k_2 、k_3的大小來確定實驗結果受各個因素的影響大小。某因素均值越接近需求值的水平則為該因素的優水平。計算出每個因素的優水平組合后及為本次正交實驗的最優水平組合方式（見表4）。

根據正交實驗的特性與結果分析可以看出，三個因素的優水平分別為PPG濃度1 000 mg/L，聚合物濃度1 800 mg/L，段塞尺寸0.4PV。則本次正交實驗的最優水平方案為方案3：PPG濃度1 000 mg/L+聚合物濃度1 800 mg/L+段塞尺寸0.4PV。根據實驗結果統計出方案3水驅至75%后低滲、中滲、高滲及總體采收率隨累積注入PV數變化關系，得出最優水平方案3可提高采收率至70.63%（見表5）。

由圖2-5可以看出，水驅至含水75%+0.2PV聚合物驅+0.12PV二元復合驅+0.12PV注聚末期段塞后注入非均相體系可使巖芯含水率得到下降，高滲透率儲層分流率降低，中低滲透率儲層分流率上升，說明注入非均相體系成功使得液流轉向，達到了封堵高滲儲層提高油田整體采收率的效果。這是由于聚合物溶液相比于水作為PPG攜帶液有效提高了PPG的懸浮能力，對于同種條件下來講，PPG懸浮能力受聚合物濃度所影響，濃度越大懸浮效果越好。

3 ?結 論

（1）聚驅后注入非均相體系在室內實驗中表明通過封堵高滲儲層可使液流轉向，提高中低滲透率儲層分流率，從而實現油田整體降低含水率，提高采收率的目的。

（2）正交實驗設計分析表明，確定最優段塞組合方式為方案3：PPG濃度1 000 mg/L+聚合物濃度1 800 mg/L+段塞尺寸0.4 PV。

（3）室內實驗中聚驅后注入非均相體系可提高整體采收率20%～25%，注入最優段塞后可提高整體采收率至70.63%，效果明顯，可為油田現場施工方案設計提供思路。

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