大庆油田过渡带聚合物驱和三元复合驱适应性

吕昌森， 郭松林， 张晓芹， 崔长玉

(大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712)



大庆油田过渡带聚合物驱和三元复合驱适应性

吕昌森， 郭松林， 张晓芹， 崔长玉

(大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712)

为研究大庆油田过渡带提高采收率方法，通过对大庆油田A区块过渡带与纯油区近5年开发指标对比，采用岩心驱油实验，数值模拟等方法，考察了过渡带地区聚合物驱和三元复合驱的适应性。研究结果表明,过渡带地区与纯油区相比整体水驱开发效果较差，三、四条带水驱效果明显低于一、二条带的。一、二条带聚合物岩心驱油实验可提高采收率12%以上，三元复合驱可提高采收率20%以上，一、二条带适合聚合物驱和三元复合驱，而三、四条带适合三元复合驱。一、二条带适合采用五点法井网开采，而三、四条带适合采用九点法井网开采。一条带聚合物驱和三元复合驱最优注采井距为106 m，三条带注采井距为75 m。

过渡带； 一、二条带； 三、四条带； 聚合物驱； 三元复合驱； 五点法

目前，我国大部分油田已进入三次采油阶段，其中聚合物和三元复合驱应用最为广泛[1]。聚合物驱始于20世纪 60 年代初，美国、前苏联、加拿大、法国、德国、阿曼等都进行了聚合物驱工业化试验，提高采收率6%～17%[1]。国内大庆、胜利、大港、辽河、河南等油田也都进行了此类试验，并都取得了成功[1-2]。三元复合驱始于20 世纪 80 年代初，美国Kiehl、Cambridge 油田开展了三元复合驱先导性矿场试验并取得一定效果[3]。国内大庆、胜利、辽河、克拉玛依等油田均进行了此类矿场试验也取得一定效果[3-4]。三元复合驱被确定为大庆油田持续稳产的主要接替技术，将取代聚合物驱。

大庆油田过渡带地区指萨葡油层进入到油水同层的区域[5]。其中，葡Ⅱ进入油水同层地区为一条带，葡Ⅰ进入油水同层地区为二条带，萨Ⅲ进入油水同层地区为三条带，萨Ⅱ进入油水同层地区为四条带。过渡带地区地质储量6.6 亿t，占总地质储量的15.9%。水驱采出程度比纯油区低10%，三次采油潜力大[2]。虽然探索了多种三次采油方法，但矿场试验规模小，效果差异大[5]。通过油藏流体特征、岩心驱油实验、数值模拟等，研究了聚合物驱和三元复合驱提高采收率效果，并与纯油区进行了对比，为过渡带地区三次采油技术矿场试验和应用提供理论依据。

1 实验研究

1.1 实验药品及仪器

聚合物聚丙烯酰胺(HPAM，大庆炼化公司，水解度为23%，相对分子质量为1 600×104、2 500×104)，污水(大庆油田注入污水)，过渡带原油，重烷基苯磺酸盐(大庆东昊公司)，NaOH(工业用品)，过渡带天然岩心(直径2.5 cm，长度8 cm)。仪器主要包括界面张力仪TX-500C(美国BOWING公司)，驱油装置(江苏华安石油仪器公司)。

1.2 实验方法

1.2.1 界面张力测量方法 选用TX-500C界面张力仪进行测量，三元体系为重烷基苯磺酸盐、碱和聚合物，聚合物为相对分子质量2 500×104、质量浓度1 500 mg/L，样品均由污水配制，原油为不同过渡带油，实验温度45 ℃，转速为5 000 r/min，平衡2 h读取界面张力值。

1.2.2 驱油实验方法 岩心驱替实验：a)恒温箱恒温45 ℃，岩心抽空2 h，饱和污水，放置12 h；b)测量岩心水测渗透率、饱和油，计算含油饱和度，老化12 h以上；c)再以0.6 mL/min的速度污水驱至含水率为98%；d)聚合物驱和三元复合驱，聚合物驱选用相对分子质量1 600×104聚合物，质量浓度为1 500 mg/L，污水配制，黏度为40 mPa·s左右，注入孔隙体积0.5 PV，注入速度0.2 mL/min。三元复合驱采用质量分数为0.3%重烷基苯磺酸盐、质量分数为1.2%NaOH、质量浓度1 500 mg/L聚合物(相对分子质量为2 500×104)，污水配制，体系黏度在40 mPa·s左右；注入速度0.2 mL/min，注入孔隙体积为0.5 PV，其中三元体系0.3 PV，聚合物段塞0.2 PV；聚合物段塞相对分子质量为2 500×104，质量浓度为1 000 mg/L，黏度为40 mPa·s左右。

并联岩心驱替实验：并联天然岩心选用渗透率极差为2的两支岩心，并联岩心驱替实验具体步骤与岩心驱替实验相同。

2 结果与讨论

2.1 过渡带水驱开发效果

大庆油田A区块过渡带与纯油区近5年的开发指标如表1所示。由表1可知，过渡带整体开发效果较差，过渡带地区采油速度比纯油区低0.31%，采出程度比纯油区低9.7%，年均含水比纯油区高0.92%。

表1 过渡带与纯油区开发效果对比

水驱常规砂岩油藏经验公式分析预测过渡带水驱采收率如表2所示。由表2可知，纯油区水驱采收率好于过渡带的，而过渡带水驱采收率随油藏性能变差逐渐变差。纯油区比四条带采收率高8%～16%，平均高11.8%；对于采收率的影响渗透率差异和黏度差异各占约50%；经验公式结果表明，过渡带水驱开发效果比纯油区差。

过渡带地区水驱开发效果比纯油区差，这主要是由于以下原因导致的，主要包括过渡带地区储层发育由内向外含油厚度变薄、储量丰度降低，渗透率由内向外各条带间逐渐变差。过渡带地区孔隙度低、分选性差、粒度半径小，润湿性与纯油区基本一致[6-7]。过渡带一、二条带地层原油黏度比纯油区高10%～40%，四条带原油黏度是纯油区的2～3倍，且过渡带含胶量、含腊量均高于纯油区。

表2 油藏经验公式计算过渡带水驱采收率

大庆油田过渡带储层条件差、原油黏度偏高、注采系统适应性差、调整工作少、开发效果相对较差。因此，需要研究进一步提高过渡带开发效果的方法。

2.2 过渡带聚合物驱和三元复合驱实验研究

2.2.1 三元体系与过渡带原油界面性能 三元体系与过渡带原油的界面张力如表3所示。由表3可知，三元体系在较宽的重烷基苯磺酸盐和碱的浓度与不同过渡带原油均能形成超低界面张力。但纯油区和一、二条带原油与三元体系的界面张力高于三、四条带的。这是由于过渡带条带增加，原油中胶质、沥青质含量增加，而胶质、沥青质有利于三元体系降低界面张力，导致随着过渡带条带增加，界面张力降低[8]。

表3 过渡带原油界面张力

2.2.2 过渡带天然岩心聚合物驱和三元复合驱效果过渡带不同条带聚合物驱和三元复合驱天然岩心驱油效果如表4所示。由表4可知，不同条带过渡带天然岩心聚合物驱可提高采收率13%以上，随着过渡带条带增加水驱，聚合物驱采收率逐渐降低。与纯油区相比一、二条带聚合物驱采收率降低较小，采收率提高值在15%以上；而三、四条带聚合物驱降低效果较差。这主要是由于不同条带渗透率和原油黏度不同导致的，纯油区原油黏度低，渗透率高，岩心中的饱和油易被聚合物驱替出来。而随着条带增加原油黏度增加，且岩心渗透率降低，岩心中的饱和油不易被驱替[9-10]。三、四条带原油黏度超过20 mPa·s，而渗透率低于500 mD，原油黏度较高，在小孔隙中与岩石作用力较强，不易被聚合物驱动，因此，三、四条带聚合物驱效果较差。

过渡带三元复合驱可提高采收率20%以上，明显好于相同条件下聚合物驱的。不同条带三元复合驱采收率变化趋势与聚合物驱相一致。一、二条带三元复合驱可提高采收率22%以上，同样三、四条带三元复合驱效果也非常好，采收率提高值在20%以上。三元体系与过渡带原油可以形成超低界面张力，在与聚合物驱同等扩大波及体积的同时三元复合驱提高了驱油效率，因此三元复合驱效果明显好于聚合物驱的[11-12]。由于三元复合驱具有扩大波及体积和提高驱油效率的作用，且三元体系可以与三、四条带原油形成超低界面张力，因此，三、四条带三元复合驱效果较好。

表4 过渡带天然岩心聚合物驱和三元复合驱效果

2.2.3 过渡带并联天然岩心聚合物驱和三元复合驱效果 过渡带不同条带并联天然岩心聚合物驱和三元复合驱采收率如表5所示。由表5可知，随着过渡带条带增加并联天然岩心水驱，聚合物驱采收率逐渐降低，不同条带过渡带并联天然岩心聚合物驱平均可提高采收率9%以上，低于均质天然岩心聚合物驱的。与纯油区相比一、二条带聚合物驱采收率降低较小，平均采收率提高值在11%以上；三、四条带聚合物采收率出现明显降低。这主要是由于并联天然岩心间存在较大渗透率极差，同时由于原油黏度的作用，导致并联岩心聚合物驱采收率低于均质岩心的。三、四条带原油黏度过高，渗透率较低，同时由于非均质作用，三、四条带聚合物驱效果较差。

表5 过渡带并联天然岩心聚合物驱和三元复合驱效果

过渡带并联天然岩心三元复合驱平均可提高采收率18%以上，低于均质天然岩心三元复合驱的，但同样明显好于相同条件下聚合物驱的。一、二条带三元复合驱采收率变化趋势与聚合物驱相一致，一、二条带三元复合驱可提高采收率20%以上。三、四条带三元复合驱没有出现明显降低，效果也非常好，采收率提高值在18%以上。由于三元体系可以与三、四条带原油形成超低界面张力，在低渗透非均质天然并联岩心中，三元体系同时具有扩大波及体积和提高驱油效率的作用，因此，三、四条带三元复合驱效果较好。

2.3 过渡带数值模拟研究

2.3.1 井网对聚合物驱和三元复合驱效果影响 模拟大庆油田A区块过渡带地质特征建立过渡带地质模型，过渡带地质模型平均有效渗透率和原油黏度如表6所示，有效厚度为14.6 m，油层类型为复合韵律油层，有效孔隙度为25.6%。过渡带破裂压力15 MPa，保持注采平衡，相渗曲线采用过渡带储层实测相渗曲线[13-14]。

表6 地质模型参数

应用自主研发的Poligel数值模拟软件计算过渡带地质模型水驱到油井综合含水率为98%。聚合物驱和三元复合驱注入参数与2.2的相同，然后后续注水至油井综合含水率到98%。不同井网类型对过渡带聚合物驱和三元复合驱效果的影响如图1所示。

图1 井网类型对聚合物驱和三元复合驱效果影响

Fig.1 Well pattern type effect on polymer flooding and ASP flooding effect

由图1可知, 在注采井距212 m条件下，一条带的水驱、聚合物驱和三元复合驱均明显好于三条带。一条带过渡带聚合物驱或三元复合驱的效果以五点法井网最好，交错行列和九点法次之。而三条带在九点法井网情况下，聚合物驱和三元复合驱的效果最好，反九点法最差。

过渡带一条带储层物性接近于纯油区，其渗透率较高，原油黏度较低。同时聚合物体系或三元体系黏度较高，为保证聚合物体系或三元体系的顺利注入，且不高于油层破裂压力，一条带采用五点法井网进行聚合物驱或三元复合驱是较为有利的[15]。而三条带储层物性较差，其渗透率较低，原油黏度高。在进行聚合物驱或三元复合驱时，采用注入强度高的井网，有利于提高扩大波及体积，提高储层采收率，因此，三条带采用九点法井网进行聚合物驱或三元复合驱的效果最好。

2.3.2 井距对聚合物驱和三元复合驱效果影响 在五点法井网条件下，模拟计算一条带的聚合物驱和三元复合驱。在九点井网条件下，模拟计算三条带的聚合物驱和三元复合驱。井距对过渡带聚合物驱和三元复合驱的效果影响如图2所示。由图2可知，随着井距的减小，聚合物驱和三元复合驱逐渐增加。一条带聚合物驱和三元复合驱在井距加密到106 m后采收率提高值增加减缓，三条带聚合物驱和三元复合驱在井距加密到75 m后采收率提高值增加减缓。

在聚合物驱和三元复合驱过程中，注采井距越小，聚合物驱和三元复合驱控制程度越大。储层中的原油在聚合物和三元复合体系前缘逐渐累积形成油墙，油墙的规模越大，聚合物驱和三元复合驱效果越好。而在体系相同的情况下，在一定范围内注采井距越大越有利于形成大规模的油墙。因此，在两者共同作用下，过渡带储层物性较好的一条带在注采井距低于106 m后，聚合物驱和三元复合驱的效果增加缓慢，同时考虑经济效益因素。过渡带一条带聚合物驱和三元复合驱的井距选用106 m较为合适。而过渡带储层物性较差的三条带注采井距选用75 m较为合适。

图2 井距对聚合物驱和三元复合驱效果影响

2.3.3 过渡带聚合物驱和三元复合驱效果 在注采井距为106 m，五点法和九点法井网条件下，不同过渡条带聚合物驱和三元复合驱数值模拟计算结果如图3所示。由图3可知，随着过渡条带增加，不同过渡条带的聚合物驱和三元复合驱效果逐渐变差，这与物理模拟结果相一致。过渡带一、二条带在五点法井网的聚合物驱和三元复合驱效果好于九点井网的，但三、四条带在五点法井网的聚合物驱和三元复合驱效果低于九点井网的。这表明过渡带一、二条带适合采用五点法井网开采，而三、四条带适合采用九点法井网开采。

图3 过渡带聚合物驱和三元复合驱效果

Fig.3 Transitional zone numerical simulation effect of polymer flooding and ASP flooding effect

3 结论

(1) 过渡带地区与纯油区相比整体水驱开发效果较差，三、四条带水驱效果明显低于一、二条带的。

(2) 一、二条带聚合物岩心驱油实验可提高采收率12%以上，三元复合驱可提高采收率20%以上，一、二条带适合聚合物驱和三元复合驱。三、四条带聚合物岩心驱油实验可提高采收率仅为9%以上，三元复合驱可提高采收率18%以上，三、四条带适合三元复合驱。

(3) 一、二条带适合采用五点法井网开采，而三、四条带适合采用九点法井网开采。一条带聚合物驱和三元复合驱最优注采井距为106 m，三条带最优注采井距为75 m。

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(编辑 宋官龙)

Polymer Flooding and ASP Flooding Adaptability of Daqing Oilfield Transitional Zone

Lyu Changsen, Guo Songlin, Zhang Xiaoqin, Cui Changyu

(ExplorationandDevelopmentResearchInstituteofDaqingOilfieldCompanyLtd.，DaqingHeilongjiang163712,China)

Methods of improving oil recovery of transition zone in Daqing oil field was studied. The adaptability of polymer flooding and ASP flooding transition zone was researched by water flooding development effect, core displacement experiment and numerical simulation method, etc. The results show that transition zone water flooding development effect is poorer than single oil area. Three or four stripes of water flooding effect are significantly lower than one or two stripes. One or two stripes polymer flooding can increase oil recovery by more than 12%, and ASP flooding can increase oil recovery by more than 20%. The polymer flooding and ASP flooding are suitable for one or two stripes. The ASP flooding is suitable for three or four stripes transitional zone. The five-point well pattern is suitable for one or two stripes, and nine-point well pattern is suitable for three or four stripes. The optimum injection-production well spacing of one stripes is 106 meters, and three stripes injection-production well spacing is 75 meters.

Transitional zone; One or two stripes; Three or four stripes; Polymer flooding; ASP flooding; Five-point

1006-396X(2015)06-0080-07

2015-05-18

2015-05-28

国家科技部重大专项(2011ZX05052)。

吕昌森(1973-)，男，硕士，高级工程师，从事三次采油试验及方案设计研究；E-mail：lvchangsen@petrochina.com.cn。

TE341

A

10.3969/j.issn.1006-396X.2015.06.015