聚驱后油藏提高采收率技术研究进展及发展趋势

赵方剑，王丽娟，夏晞冉

（中国石化胜利油田分公司地质科学研究院，山东东营257015）

聚合物驱油已经在我国油田大面积推广，成为油田增产和稳产的重要措施。然而，聚合物驱后仍然有约50%原油残留在地下［1］，聚合物驱转后续水驱含水上升很快等［2－3］问题亟待解决。对于聚合物驱后的区块如何进一步提高原油采收率，就显得尤为重要。

1 聚合物驱后存在的问题

（1）聚合物溶液虽有调剖作用，但不能控制高渗透层，特别是特高渗透层。

（2）聚合物驱后储层的非均质性增强，转后续水驱易发生指进现象。

（3）聚合物在地层中存在不可入孔隙体积（约5%～30%），减小了聚合物驱的波及体积。

2 聚合物驱后剩余油的分布特点

聚合物的驱油机理是增加注入相的粘度、改善流度比、提高波及体积。同时，由于聚合物溶液与原油之间的剪切力大于水与原油间的剪切力，所以聚合物溶液的前端对其后边及管道边界处的剩余油还具有弹性的“拉、拽”作用［4］。

聚合物驱技术已经在国内外大量应用，有关聚合物驱后剩余油分布的研究多有报道［5］。聚合物驱后剩余油分布较水驱更为复杂、零散。剩余油在微观分布上主要形态有以下几种。

（1）簇状剩余油。由于油层局部的低渗透等原因，这类剩余油数量还较大。

（2）盲状剩余油。剩余油呈孤立的柱塞状残留在连通孔隙的喉道处，在足够小的喉道，聚合物溶液难以通过，剩余油被“卡”在喉道处。另一种情况是孔隙中的剩余油两端的液－油界面平行于聚合物驱替液流线方向，受毛管力的作用，剩余油无法流动。

（3）角隅剩余油。这种剩余油呈孤立的滴状残存在孔隙死角处。

（4）油膜状剩余油。如果岩石表面亲油，则孔壁上会有油膜状剩余油［6］。经过聚合物驱，岩石表面由亲油变为亲水，这种剩余油将大大减少，因此这种剩余油残存量较少［7］。

剩余油在宏观分布上，平面上主要分布于断层遮挡区域、井网不完善区域以及注水非主流线区域。若沿高渗透条带布井，由于高渗透条带窜流，聚驱结束时油相饱和度是两翼远高于主流线［8］。在纵向上，各渗透层间存在“窜流”现象，因此，聚合物驱油后，剩余油主要分布在高渗层的注入端，中渗层的前中段和低渗层的中后段。非均质系数越高，中低渗透层的采出程度越低，其剩余油饱和度可达33%～52%［9］。可见，聚合物驱油之后的进一步提高采收率措施也应该兼顾高中低三种渗透层。

3 聚合物驱后油藏的聚合物滞留

聚合物在多孔介质中的滞留是指聚合物分子从水相逃逸出来并粘附在多孔介质的表面，或阻塞在孔喉处，使溶液中聚合物浓度降低的现象［10－11］。聚合物溶液通过多孔介质时有三个主要滞留机理：吸附滞留、机械捕集和水动力滞留，其中最主要的是吸附滞留。

聚合物在孔隙介质中的滞留，不仅会使聚合物损失增多，使聚合物增粘作用减弱，严重时会导致流度控制失败，而且会改变孔隙结构、降低渗透率，损害地层［12］，在计算聚合物溶液通过多孔介质的视粘度时，就会增大聚合物溶液的视粘度，影响计算结果的真实性和可靠性。

4 聚合物驱后主要化学驱技术

若在聚合物驱后立即恢复注水，因水的流度比聚合物溶液流度大，最终使聚合物驱后的油井很快水淹［13］。根据聚合物驱后剩余油分布特征，聚合物驱后任何一种提高采收率方法都需要考虑流度控制问题，提高纵向波及系数和平面波及系数，驱替主流线两翼部分的剩余油，从工作原理上区分主要有以下六大类。

4．1 聚合物驱后调剖技术

（1）整体调剖技术。根据区块的实际资料，利用注入动态、井口压降曲线及对应油井的聚合物产出浓度等参数优选相应的调剖井。考虑到后续水驱阶段需要调剖的井已经历了多次的调剖封堵，结合各种堵剂本身的性能特点和多年来在现场的应用实施效果，选择强度较大的交联聚合物凝胶类和颗粒类堵剂相结合的复合堵剂为宜。

（2）深部调剖技术。目前国内外进行深部调剖主要使用聚合物弱凝胶和胶态分散凝胶。这种凝胶强度低，主要适用于非均质性不太强的油藏。而非均质性较强、裂缝发育的油藏，要求所用的调堵剂具有一定强度，注入堵剂量大，注入时间长，调堵剂应有合适的成胶时间和较高的封堵强度，因此，此类调堵剂多为复合堵剂，即体膨型无机颗粒堵剂加上交联聚合物堵剂，辅以其它添加剂以达到深部调剖的目的。

4．2 聚合物驱后调驱技术

（1）聚合物微球调驱技术。新型交联聚合物微球体系是具有纳米级大小的交联聚合物颗粒在水中的分散体［14－15］。交联聚合物微球是由丙烯酰胺、丙烯酸、交联单体通过反相微乳液共聚形成的预交联聚合物颗粒［16－17］，微球最外层是水化层，使微球在水中稳定存在，不会沉淀；中间为交联聚合物层，保证微球具有弹性及变形性；内部为凝胶核，使微球封堵时具有强度。它是在交联聚合物溶液（LPS）［18－19］基础上发展起来的，用于油藏深部调剖［20］。在后续水驱时，交联聚合物微球［21］显示了较好的逐级深部封堵性能，能够沿高渗透层向岩心内部推进，通过“封堵－变形－突破－深入－再封堵”的机理，对岩心内部非均质性进行多次改善调整，使后续注入水发生液流改向，同时向低渗透层运移，达到深度调剖、扩大波及面积的作用。

（2）预交联凝胶颗粒。预交联凝胶颗粒是一种新型高分子材料，是将聚合物预先交联形成具有一定交联度的高吸水树脂，经干燥、粉碎、造粒后得到的产品［22－25］，预交联体在水中吸水膨胀成具有一定粘弹性能的微米颗粒，配合其他封堵技术来封堵裂缝发育地层、高渗透、特高渗透地层［26－28］。

在预交联体溶液中加入一定质量浓度的聚合物，改善颗粒悬浮性能，大幅度提高了体系的粘度［29］、粘弹性及其与油相的界面粘弹性能，使得体系的调驱能力增强，驱油效率提高。与聚合物驱相比，预交联体具有突出的液流转向能力，能够同时改善层内和层间矛盾，在高温高盐和聚合物驱后条件下进行室内试验，取得了显著的提高采收率效果。

4．3 聚合物驱后残余聚合物再利用技术

残余聚合物再利用技术分为聚合物絮凝技术和聚合物固定技术，由于聚合物在地层中分布是不均匀的，因此两种技术可在不同浓度条件下使用。絮凝技术主要用于滞留聚合物浓度较低的高渗透层，固定技术主要用于滞留聚合物浓度较高的高渗透层。

（1）残留聚合物絮凝技术。絮凝技术是向聚合物驱后地层注絮凝剂的技术，絮凝剂［30］为固体颗粒，它可与地层中的聚合物通过氢键产生桥接吸附，再通过聚合物分子的蜷曲形成絮凝体，形成封堵，起到调剖的作用。可用的絮凝剂包括钠土、钙土、粉煤灰、氢氧化钙等固体颗粒。

（2）残留聚合物固定技术。固定技术是向聚合物驱后地层注固定剂的技术，固定剂可用聚合物交联剂，能优先进入高渗透层，与高渗透层中的聚合物溶液发生交联反应，产生交联体引起堵塞。

4．4 聚合物驱后高效洗油技术［31］

高效洗油技术是通过使用高效洗油剂达到提高采收率的目的。这项技术的使用既可通过提高洗油效率来弥补聚合物驱机理的不足，又可通过高效洗油剂进入聚合物不可入的孔隙，弥补聚合物驱所损失的那部分波及系数，高效洗油剂通常由阴离子型表面活性剂和（或）非离子型表面活性剂配成。

4．5 聚合物驱后复合驱技术

（1）泡沫复合驱技术。泡沫复合驱技术具有较好的流度控制能力和较高的驱油效率，是一种高潜能的提高采收率方法。向井内注入气体和带有表面活性剂驱替液或者用气体驱替表面活性剂饱和的液体段塞来实现，注入的气体可以是氮气、二氧化碳，也可以是烃类气体。在地层中油、气、水三相形成似乳状液的流体，利用泡沫的调剖作用、体系的洗油作用和泡沫破裂后形成的自由气的上浮作用等进行驱油，降低原油粘度，提高驱油效率。

泡沫复合驱技术显著特点是泡沫的表观粘度随着渗透率的增大而增大［32－34］，可以有效调整高低渗透层的流度差异，使流体在高低渗透层同时推进，提高波及体积。泡沫在非均质储层中具有流度调整特性，高渗透层中的剩余油越少，泡沫的封堵压力越大，可进一步驱出低渗透层中的剩余油［35］。

此外，在泡沫复合驱基础上发展起来了复合热载体泡沫驱技术，该项技术是将柴油或原油在高温高压设备内燃烧生成由水蒸气、氮气和二氧化碳组成的高温复合热载体与发泡剂组合配伍，通过泡沫发生器一并注入井下油层，注入体系将优先进入高渗透层，高渗透层含油饱和度低，泡沫稳定性强，导致高渗透层的注入压力升高，迫使注入流体进入油层中物性较差、驱替程度较低的低渗透层，从而提高采收率［36］。

（2）二元复合驱技术。聚合物中加入表面活性剂的S＋P二元复合驱体系［37－39］，既可发挥表面活性剂降低界面张力、提高驱油效率的作用，又可发挥聚合物在流度控制、扩大波及体积方面的作用，协同效果显著［40－42］。①聚合物／两性表面活性剂二元复合驱油体系［43］：阴离子型和阳离子型表面活性剂与聚合物组成的二元体系达到超低界面张力（10～3 mN／m）的能力有限［44－46］，极大地影响二元体系的驱油效果，聚丙烯酰胺与两性表面活性剂（羧基甜菜碱）二元复合体系，利用聚合物溶液粘弹性和表面活性剂体系的超低界面张力特性，使采收率大幅提高［47］，加入少量Na3PO4作为牺牲剂的聚合物与磺基甜菜碱二元体系在人造均质和非均质岩心上复合驱采收率增值均在25%以上［48］。②疏水缔合聚合物／双子表面活性剂驱油体系：疏水缔合聚合物其实质是在部分水解聚丙烯酰胺分子链上引入少量疏水基团，使聚合物分子在水溶液中可通过分子间特殊缔合基团在疏水条件下产生的静电、氢键或范德华力而发生物理缔合，在溶液中形成巨大的三维立体网状空间结构，使聚合物有很高的粘度［49］。

（3）三元复合驱技术。三元复合驱是由碱／表面活性剂／聚合物复配而成的三元复合驱油体系，依靠高浓度聚合物提高驱油体系粘度，同时使界面张力达到超低值可以降低活性剂用量。但是，在驱油体系注入地层的过程中，碱性的化学剂注入地层后与地层岩石和地层水发生多种反应，形成沉淀，制约了三元复合驱的推广应用。

针对三元复合驱存在的问题，发展出现了无机弱碱（如Na2CO3，NaHCO3）参与的三元复合驱，在注采能力、采油速度、乳化能力等方面均高于强碱三元复合驱，比水驱提高采收率20%以上［50］。

（4）非均相复合驱技术。PPG（Preformed Paticle Gel）是在生产过程中预先交联形成三维网络结构的高分子材料，颗粒在水中可吸水膨胀，以分散的粘弹性颗粒形式存在，不仅能提高耐温抗盐能力，还能使体系粘度增加，粘弹性能增强，流动阻力降低，大幅度提高聚合物波及能力。结合表面活性剂超低界面张力的能力，配制了由PPG＋聚合物＋表面活性剂组成的非均相复合驱油体系，实现更大的波及体积能力和与更高的洗油能力［51－52］。

4．6 聚合物驱后微生物驱技术

微生物驱油是通过注入高效功能菌、激活剂和配气等人工干预的方法，在油藏中建立微生物场，通过微生物的在位繁殖、界面趋向性、代谢产物的表面活性等进行有效驱油。和其它提高采收率的方法相比，微生物驱耗资少，能源消耗少，吸附引起的化学损失小。微生物注入地下后将残留在地层和射孔区，可降解黏附在孔壁表面的聚合物［53］，消除其封闭作用，将被封闭的剩余油释放出来，使采收率进一步提高。室内实验表明，微生物对盲端剩余油具有启动作用，提高驱油效率可达8．3%［54］。

5 结论与建议

（1）无论是聚合物驱，还是其他驱油方法，都受到储层非均质性影响，纵向上的流度差异较大，窜流现象严重，不可能完全波及剩余油富集部位，若要进一步提高采收率，流度控制是关键。

（2）非均相复合驱技术能大大增加驱替相粘度和弹性模量，体系从偏粘性转变为偏弹性，能够较好地封堵大孔道，改善油藏的非均质性，具有比聚合物驱更强的扩大波及体积能力。

（3）泡沫复合驱体系中泡沫形成的时机及其稳定性、注采工艺技术、长距离传输、注入压力的控制和乳化结垢等问题成为目前泡沫复合驱技术亟待解决的关键难题。

（4）合成工艺简单且成本低廉的阴离子双子表面活性剂以其特殊流变性及高表面活性，有利于三元复合驱弱碱化和无碱化的研究，有望降低聚合物用量，为三次采油开辟新途径。

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