聚合物驱后油藏蒸汽驱技术可行性研究

沈德煌，马德胜，聂凌云，李晓玲

(提高石油采收率国家重点实验室 中油勘探开发研究院，北京 100083)

聚合物驱后油藏蒸汽驱技术可行性研究

沈德煌，马德胜，聂凌云，李晓玲

(提高石油采收率国家重点实验室 中油勘探开发研究院，北京 100083)

为进一步提高大庆油田原油采收率，利用热采物理模拟技术，开展聚合物驱后油藏蒸汽驱提高采收率实验研究，探讨聚合物驱后转蒸汽驱的可行性。实验结果表明，油藏聚合物驱后转蒸汽驱不仅能够改善高、中渗层的驱油效率，且蒸汽的超覆作用能够有效动用油层上部剩余油，提高波及效率。聚合物驱后油藏转热采方式在技术上是可行的。该研究为大庆聚合物驱后油藏蒸汽驱现场试验提供了依据。

聚合物驱;热采物理模拟;蒸汽驱;热采方法;开采机理

引 言

大庆油田目前已经有14个聚合物驱区块进入聚合物驱后的水驱阶段，采出程度约为50%，仍有近50%原始石油地质储量无法采出。聚合物驱油技术尽管能够起到较好的增油降水效果，但仍然难以解决因油层非均质性引起的层间矛盾及平面矛盾，需继续探索下一步开采技术［1－3］。

热力开采是一种行之有效的三次采油技术。将注蒸汽应用于油藏水驱后的开采技术目前已受到广泛关注。自20世纪70年代以来，国外许多油田开展了注水开发后期转注蒸汽开发的室内实验研究，获得了相关重要研究数据［4－8］。同时该研究的矿场试验取得了良好效果［9－11］。

1 聚合物驱油藏蒸汽驱优势

(1)提高原油流动能力，改善流度比。在向油层注入高温蒸汽过程中，随着油层温度的升高，原油黏度可大幅度下降，改善水油流度比，提高原油渗流能力。

(2)降低残余油饱和度，提高驱油效率。蒸汽蒸馏作用能够降低油与水、油与岩石间的界面张力，从而剥蚀一些半封闭的油被，增加驱油机会。在现场试验中，蒸汽扫过的区域，残余油饱和度一般只有6%～10%。

(3)蒸汽超覆作用提高纵向动用程度。聚合物驱后油藏取心资料显示，聚合物驱后有50%左右的上部油层仍未动用，蒸汽驱过程中蒸汽可进入上部油层，改善油藏纵向上的波及效率，实现上部未动用油层的有效动用。

(4)蒸汽作用使岩石的润湿程度改变。温度升高，岩心表现得更加趋于水湿，束缚水饱和度增加，残余油饱和度下降，增加了可动油的份额。在相同的含油饱和度下，油相相对渗透率得到提高。

2 实验内容

2.1 实验装置

建立高温高压注蒸汽拟二维模型，主要包括4个部分:拟二维模型、注入系统、数据采集与控制系统、样品收集系统(图1)。

2.2 岩心模型

为了模拟油层非均质性，将处理过的油砂按不同粒径分为3种级别，模拟3个不同渗透层。渗透率与孔隙度的组合分别为:0.221 μm2、28.6%;0.221 μm2、29.8%;1.144 μm2、31.5% 。模型渗透率变异系数为0.786。

图1 高温高压蒸汽驱拟二维物理模拟实验流程

2.3 实验流体

实验用油为大庆某聚合物驱油藏原油，原油黏度为 154(45℃)、3.82 mPa·s(200℃)。蒸汽驱用水为去离子水。实验盐水为大庆油田实际水驱用盐水，1 000 g 盐水中 Na2SO4、KCl、CaCl2、MgCl2·6H2O、NaHCO3含量分别为 50.3、38.2、36.0、50.2、743.5 mg。实验用聚合物为现场实际工业化产品，聚合物溶液视黏度为40 mPa·s(25℃)，使用浓度为1 000 mg/L。

2.4 实验过程及结果讨论

实验岩心初始温度为油藏温度(45℃)。首先将岩心抽真空饱和盐水，然后进行油驱水，建立油藏含油饱和度。再进行以下驱替实验。

根据油田实际开采过程，先进行水驱油驱替实验，当采出液综合含水率达90.0%时，再转注1.0 PV聚合物+水驱，至98.0%含水率，最后转注200℃蒸汽(蒸汽干度为75%)，产出液含水达98.0%时结束实验。产油量、产水量采用溶剂抽提蒸馏法计算。实验结果见表1、图2。

表1 水驱转聚合物驱后再转蒸汽驱实验结果

(1)该油藏水驱采收率较低，当水驱含水率达90.0%时，水驱采收率仅为29.8%。主要由3个因素造成:一是该油藏在油层温度下原油黏度高，油水黏度比达到119.2;二是地层渗透率变异系数达0.786，非均质性较严重;三是该油藏岩石原始状态下的润湿指数为－0.02，属于中等润湿。当产水率达到90.0%时，中渗层的驱油效率为20.2%，残余油饱和度达59.3%;低渗层的驱油效率仅为7.7%，残余油饱和度高达68.4%。

图2 水驱后转聚驱再转蒸汽驱各层动用程度变化

(2)水驱后转聚合物驱(1.0 PV)+水驱时，其波及效率得到一定程度的改善，中、低渗透率层的驱油效率得到一定程度提高，采收率提高。同时，由于注入聚合物引起注入压力增大，致使聚合物驱的驱油效率也得到一定程度改善。当聚合物驱的产液含水率达到98.0%时，低渗透层的剩余油饱和度仍高达59.7%，平均剩余油饱和度也达40.1%。

(3)当聚合物+后续水驱产液含水率达到98.0%时，油藏此时的总体采收率仅为46%，聚合物驱后仍有超过50%的储量留在地下无法采出。聚合物驱后油层中上部的平均含油饱和度高达48.45%，尤其是上部1/3的油层含油饱和度在60%左右。

(4)聚合物驱后转蒸汽驱阶段采出程度达到32.2%。该油藏水驱+聚合物驱+蒸汽驱总采收率达到78.2%。实验结果表明，聚合物驱后油藏转蒸汽驱提高采收率在技术上是可行的。

3 现场试验

聚合物驱后蒸汽驱开发试验区位于萨北开发区北二西东块，试验区面积为0.186 km2，石油地质储量为36.8×104t，孔隙体积为64.398×104m3，平均单井钻遇砂岩厚度为15.2 m，有效厚度为13.2 m。试验区包括13口油水井，B2－D4－P39为中心井，采用五点法面积井网，平均注采井距为150 m，注入井分别为B2－341－SP50井、B2－342－SP49井、B2－342－SP51井、B2－350－P50井。

试验注汽强度为210 t/m，井底蒸汽干度为0.4，采注比为1.3，间歇周期为3个月，1 a后转连续驱;间歇汽驱注汽速度为蒸汽驱注汽速度的1.5倍。截至目前，试验区累计注入蒸汽2 377 t，见效高峰期日增油191 t/d，综合含水率下降80.8个百分点，累计产油3 161 t，累计增油3 085 t，现场实施效果显著。

4 结论与建议

(1)蒸汽驱不仅可在聚合物驱的基础上提高驱油效率，而且还能提高纵向上的波及体积，蒸汽驱使上部油层的残余油饱和度从59.8%降至15.4%。

(2)聚合物驱后转200℃蒸汽驱时，采收率在聚合物驱基础上又提高32.2%，水驱+聚合物驱+蒸汽驱的采收率高达78.2%。

(3)聚合物驱后油藏转蒸汽驱现场试验结果表明，该技术是一项可行的提高聚合物驱后油藏采收率的技术。

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Technical feasibility of steam flooding after polymer flooding

SHEN De－huang，MA De－sheng，NIE Ling－yun，LI Xiao－ling
(State Key Laboratory of EOR，Research Institute of Petroleum Exploration＆Development，PetroChina，Beijing100083，China)

In order to further enhance oil recovery in Daqing Oilfield，the technical feasibility of steam flooding after polymer flooding has been studied through physical simulation．The experimental results indicate that steam flooding after polymer flooding can improve oil displacement efficiency in high and medium permeability zones，meanwhile steam overlap effect can effectively drive remaining oil in the upper part of the oil reservoir and improve sweep efficiency．Thermal recovery after polymer flooding has been proved technically feasible．This paper provides basis for field test of steam flooding after polymer flooding in Daqing Oilfield．

polymer flooding;physical simulation of thermal recovery;steam flooding;thermal recovery method;recovery mechanism

TE357.4

A

1006－6535(2011)04－0108－03

20110215;改回日期20110301

中油“十一五”科技项目“水驱油藏转注蒸汽开发技术研究与试验”部分研究内容(2008B－1006－06)

沈德煌(1965－)，男，高级工程师，1989年毕业于西南石油学院采油工程专业，2005年毕业于中国石油勘探开发研究院研究生部并获博士学位，现从事热力采油技术研究工作。

编辑 周丹妮