强碱三元复合驱后多种调驱剂的驱油效果对比

王子健，卢祥国，张 婧，张宝岩，金玉宝，张月仙，宋茹娥

(1.东北石油大学 提高油气采收率教育部重点实验室，黑龙江 大庆 163318；2.中国石油大庆油田公司 第四采油厂，黑龙江 大庆 166521)



强碱三元复合驱后多种调驱剂的驱油效果对比

王子健1，卢祥国1，张 婧1，张宝岩1，金玉宝1，张月仙2，宋茹娥2

(1.东北石油大学 提高油气采收率教育部重点实验室，黑龙江 大庆 163318；2.中国石油大庆油田公司 第四采油厂，黑龙江 大庆 166521)

为了优选出强碱三元复合驱后增油效果最好的调驱剂体系，以大庆杏树岗油田储层为研究对象，通过物理模拟驱油实验研究了恒速和恒压条件下的多种调驱剂在强碱三元复合驱后的驱油效果。结果表明，强碱三元复合驱后注入高浓度聚合物溶液、无碱二元复合体系、弱碱三元复合体系、“聚合物凝胶+无碱二元复合体系”组合以及“聚合物凝胶+弱碱三元复合体系”组合都可以进一步提高采收率，其中“聚合物凝胶+弱碱三元复合体系”组合液流转向效果较好，含水率下降幅度较大，采收率增幅也较大。

三元复合驱；调驱剂体系；物理模拟；聚合物凝胶；组合液；液流转向；采收率

王子健,卢祥国,张宝岩,等.强碱三元复合驱后多种调驱剂的驱油效果对比[J].西安石油大学学报(自然科学版)，2016，31(4):69-75.

WANG Zijian,LU Xiangguo,ZHANG Jing，et al.Comparison of enhancing oil recovery effect of multiple displacement agent systems after alkaline/surfactant/polymer flooding[J].Journal of Xi'an Shiyou University(Natural Science Edition),2016，31(4):69-75.

引　言

大庆油田三元复合驱油技术已经进入工业化推广应用阶段，已有部分区块进入甚至完成了后续水驱，亟待进一步采取提高采收率措施。三元复合驱后[1-3]剩余油研究结果表明，储层中仍存在大量薄膜状和簇状剩余油[4-6]，具有进一步提高采收率的潜力。理论分析表明，三元复合驱后要进一步提高采收率，就必须进一步扩大波及体积和提高洗油效率，而进一步扩大波及体积就意味着必须进一步提高注入压力。大庆杏树岗油田水井注入压力统计资料表明，前期三元复合体系注入压力接近储层岩石破裂压力，表明后续进一步提高采收率措施预留压力上升空间很小。因此，在进一步提高采收率措施增油效果评价时，必须考虑实际可能的压力升高幅度。否则，就会出现室内通过大幅度提高注入压力实现了扩大波及体积的目的，而矿场却难以达到压力升幅要求甚至注入困难的局面。依据矿场实际需求，以大庆杏树岗油田为研究对象，在恒速和恒压条件下开展了强碱三元复合驱后进一步提高采收率增

油效果实验研究，通过对比不同方案，优选出对目标区块进一步提高采收率措施选择具有重要参考价值的可行性方案，为矿场决策提供支持。

1　实验条件

1.1实验材料

聚合物[7-8]为中国石油大庆炼化公司生产的部分水解聚丙烯酰胺干粉(用CP表示)，相对分子质量为2 500×104，固含量为90%。表面活性剂包括：①大庆油田东昊公司生产的重烷基苯石油磺酸盐，有效含量50%，用于强碱三元复合体系(用Cs1表示)；②中国石油大庆炼化公司生产的石油磺酸盐，有效含量38%，用于弱碱三元复合体系(用Cs2表示)；③大连戴维斯化学剂有限公司生产的非离子表面活性剂(简称“DWS”，用Cs3表示)，有效含量40%，用于无碱二元复合体系。强碱为NaOH(用CA表示)，弱碱为Na2CO3(用Ca表示)。上述药剂取自大庆油田第四采油厂。交联剂为有机铬，有效含量为2.7%。可动微球SMG(H)调剖剂由中国石油勘探开发研究院采油所提供，有效含量100%。反向调剖剂正电胶由大庆油田采油四厂提供，有效含量90%，“凝胶+体膨颗粒”调剖剂由大庆油田采油工程院提供。

实验用油由大庆油田第四采油厂脱气原油与煤油混合而成，45 ℃条件下黏度为10.0 mPa·s。实验用水为大庆油田第四采油厂采出污水，离子组成见表1。

表1　水质分析Tab.1　Water quality analysis

针对大庆杏树岗油田的地质及开发特点，选择和现场地质条件渗透率相匹配的岩心，因此实验岩心由3种渗透率人造均质岩心[9-10]组成，单块岩心外观几何尺寸为：高×宽×长=4.5cm×4.5cm×30cm，渗透率分别为1600×10-3μm2、800×10-3μm2和400×10-3μm2。

1.2实验装置

对于播音主持来说，情感表达是整个节目的基础。播音主持人良好的情感表达能力可以有效带动现场节目气氛，激发受众对节目的情感，从而引发共鸣，实现节目收视率的提升。新媒体发展迅猛，播音主持人与受众的互动更加重要。可是，在很多节目中，情感表达较差的现象仍屡见不鲜，临场应变能力不足，对节目的控制能力较差，在这种情况下，节目整体效果不佳，在影响节目收视率的同时也会制约媒体行业的健康发展。

采用DV-Ⅱ型布氏黏度仪测试驱油剂视黏度，分别使用“0”号转子(0～100 mPa·s)，转速为6 r/min；“1”号转子(100～200 mPa·s)，转速为30 r/min；“2”号转子(200～1 000 mPa·s)，转速为30 r/min。采用TX500C旋滴油水界面张力仪测试驱油剂与原油间界面张力。

采用驱油实验装置评价驱油剂增油降水效果，装置主要包括平流泵、压力传感器、岩心夹持器、手摇泵和中间容器等部件，除平流泵和手摇泵外，其它部分都置于45 ℃恒温箱内。

3块不同渗透率的岩心组成三管并联的物理模型进行驱替，岩心渗透率高、中、低三层按梯度递减，比例为4∶2∶1，实验设备及流程见图1。

图1　实验设备及流程示意图(上面的为活塞容器，下面的红色线条为非活塞容器)Fig.1　Experimental equipment and process

1.3实验方案

1.3.1强碱三元复合驱基础方案水驱至含水98%+强碱三元复合驱(0.06PV的聚合物前置段塞(0.18% CP)、0.3PV的三元主段塞(0.3% CS1+1.2%CA+0.2%CP)、0.15PV的三元副段塞(0.2% CS1+1.0%CA+0.17%CP))以及0.2PV的聚合物保护段塞(0.14%CP))+后续水驱至含水98%。后续实验都将在上述实验基础上进行，可根据不同的实验调整后续水驱的时间。

1.3.2强碱三元复合驱后后续实验方案后续实验分别完成弱碱三元、无碱二元、高浓聚合物、Ⅲ型聚表剂、调剖剂+弱碱三元复合驱以及调剖剂+无碱二元复合驱6种体系的驱替，各个段塞尺寸会有所变化，总尺寸保持0.7PV不变(表2—表7)。

特别要说明的是，由于实验中所用的人造岩心不能精准控制完全一致，因此每步实验方案下都会给出气测渗透率具体数值以作参考。

2　结果与讨论

2.1恒速实验结果对比

从如上方案中大量的对比实验(表2—表7)得出：在3种渗透率的均质岩心注入相同类型的调驱剂，采收率增幅随着前置段塞尺寸的增大而增大。从每种体系中选出扩大波及体积作用效果较好、采收率增幅较大的有：方案2-3、方案3-3、方案4-1、方案5-1、方案6-1以及方案7-1(其中方案4-1和方案5-1只有一种注入方式，没有对比实验)，各个节点详细增油效果对比见表8。

表2　弱碱三元复合驱实验方案Tab.2　Experimental schemes of weak alkali/surfactant/polymer oil displacement system

表3　无碱二元复合驱实验方案Tab.3　Experimental schemes of surfactant/polymer oil displacement system

表4　高浓聚合物驱实验方案Tab.4　Experimental scheme of high concentration polymer oil displacement system

表5　Ⅲ型聚表剂驱实验方案Tab.5　Experimental scheme of type Ⅲ surfactant oil displacement system

表6　调剖剂+弱碱三元复合驱实验方案Tab.6　Experimental schemes of "profile control agent + weak alkali/surfactant/polymer" oil displacement system

备注：其中Cr3+凝胶、正电胶、SMG(N)、凝胶-缓膨颗粒的浓度为1%。

表7　调剖剂+无碱二元复合驱实验方案Tab.7　Experimental schemes of "profile control agent + surfactant/polymer" oil displacement system

备注：其中Cr3+凝胶、正电胶、SMG(N)、凝胶-缓膨颗粒的质量分数为1%。

表8　提高采收率恒速实验结果Tab.8　Constant speed experimental results of oil recovery

后续注入的弱碱三元体系、无碱二元体系以及高浓聚合物体系等等都在基础方案上进行，实验过程中首先采用“恒速方式”进行驱替(每个方案完成两组平行实验)，随后从平行恒速方案中选取增油效果较好的方案进行“恒压方式”实验(恒压过程中注入压力取前期强碱三元复合体系注入过程中最高压力)，计算采收率增幅，并与“恒速方式”进行对比。

从表8可以看出，在强碱三元复合驱后进一步提高采收率方法中，“凝胶-缓膨颗粒+弱碱三元复合体系”驱替方式增油效果最好，其次为“聚合物凝胶+无碱二元体系”和“高浓聚合物溶液+无碱二元复合体系”驱替方式，再其次为无碱二元体系和弱碱三元复合体系，“调剖剂+弱碱三元复合体系”和“调剖剂+无碱二元复合体系”驱替方式采收率增幅较小，聚表剂驱采收率增幅最小。

2.2恒压实验结果对比

以下选取高浓度聚合物驱、无碱二元复合驱和弱碱三元复合驱、“聚合物凝胶+无碱二元复合体系”和“聚合物凝胶+弱碱三元复合体系”驱替方式进行恒压实验，采收率数据见表9。

实验过程中注入压力、含水率、采收率与PV数关系对比见图2。

从图2中可以得出：恒速与恒压实验相比较，恒速实验液流转向[11-13]效果较好，含水率降幅和采收率增幅都较大。

表9　恒压实验采收率结果Tab.9　Constant pressure experimental results of oil recovery

图2　强碱三元复合驱后进一步提高采收率实验注入压力、含水率和采收率与PV数关系Fig.2　Relationships between injection pressure，water-cut and recovery factor and injection volume of different oil displacement systems after strong alkaline/surfactant/polymer flooding

与恒速实验相比较，大部分恒压实验采液速度都呈现较大幅度下降，其中高浓度聚合物驱采液速度较低，持续时间较长，是无碱二元和弱碱三元驱的两倍，“聚合物凝胶+无碱二元复合体系”和“聚合物凝胶+弱碱三元复合体系”驱替方式采液速度较高，其中“聚合物凝胶+无碱二元复合体系”驱采收率增幅最大。由此可见，当采用强碱三元复合驱过程中最高注入压力作为后续进一步提高采收率方法的注入压力进行恒压实验时，几种复合体系都可以进一步提高采收率，但驱替时间和采液速度各有不同(见图3)，其中“聚合物凝胶+无碱二元体系”驱采液速度较快，采收率增幅较大，效果较好。

图3　各种方案采液速度与驱替时间关系Fig.3　Relationships between liquid production rate and displacement time

3　结　论

(1)在恒速实验条件下，强碱三元复合驱后注入高浓度聚合物溶液、无碱二元复合体系、弱碱三元复合体系、“聚合物凝胶+弱碱三元复合体系”组合和“聚合物凝胶+无碱二元复合体系”组合都可以进一步提高采收率，其中“凝胶-缓膨颗粒+弱碱三元复合体系”液流转向效果较好，含水率下降幅度较大，采收率增幅较大。

(2)聚合物凝胶+弱碱三元复合体系”组合和“聚合物凝胶+无碱二元复合体系”组合的增油效果优于前几种单一的体系，这表明聚合物凝胶进入了高渗透层，增加了渗流阻力，提高了后续复合体系的波及体积和洗油效果，进而影响到最终采收率。

(3)在恒压实验条件下，高浓聚合物采液速度较低，生产持续时间较长，相应操作费较高。与其它恒压驱油方式相比较，“聚合物凝胶+无碱二元复合体系”驱采收率增幅较大，采液速度较高。但也必须看到，方案的选定除了从采收率增幅、操作费用两方面考虑，还要结合现场实际生产状况、破裂压力等方面因素综合考虑。

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责任编辑：贺元旦

Comparison of Enhancing Oil Recovery Effects of Multiple Displacement Agent Systems after Alkaline/Surfactant/Polymer Flooding

WANG Zijian1,LU Xiangguo1,ZHANG Jing1,ZHANG Baoyan1,JIN Yubao1,ZHANG Yuexian2,SONG Rue2

(1.Key Laboratory of Education Ministry for Enhanced Oil Recovery，Northeast Petroleum University，Daqing 163318，Heilongjiang,China；2.The Fourth Oil Production Plant，Daqing Oilfield Company of CNPC,Daqing 166521,Heilongjiang,China)

In order to optimize the best oil displacement agent system after alkaline/surfactant/polymer flooding，taking the reservoir conditions of Daqing Xingshugang oilfield as research subject,the enhancing oil recovery effects of multiple oil displacement agent systems after alkaline/surfactant/polymer flooding under constant speed and constant pressure are studied and compared by physical simulation oil displacement experiments．The results show that high concentration polymer system，surfactant/polymer system，weak alkali/surfactant/polymer system，polymer gel + surfactant/polymer system and polymer gel + weak alkali/surfactant/polymer system could all further enhance oil recovery after alkaline/surfactant/polymer flooding，and of these,the polymer gel + weak alkali/surfactant/polymer system has the better liquid flow steering effect,the greater water-cut decreasing and the greater increase of oil recovery factor．

alkaline/surfactant/polymer flooding;oil displacement agent system;physical simulation;polymer gel;combination liquid;liquid flow steering;recovery factor

A

2015-03-01

大庆油田公司重点科技攻关课题“杏北开发区一类油层三元复合驱后提高采收率室内研究”(编号：DQYT-0504003-2014-JS)

王子健(1991-)，男，硕士研究生，主要从事提高采收率技术研究。E-mail：wangzijian1207@126.com

10.3969/j.issn.1673-064X.2016.04.012

TE357.46

1673-064X(2016)04-0069-07