非均质性对高温高盐油藏聚合物驱影响实验研究——以大港油田官109-1断块油藏为例

庄永涛，杨怀军，王雪茹

(1.中国石油大港油田分公司采油工艺研究院，天津大港 300280；2.中国石油管道局第六工程公司)



非均质性对高温高盐油藏聚合物驱影响实验研究
——以大港油田官109-1断块油藏为例

庄永涛1，杨怀军1，王雪茹2

(1.中国石油大港油田分公司采油工艺研究院，天津大港 300280；2.中国石油管道局第六工程公司)

针对大港油田高温高盐油藏官109-1断块特点，建立层内和层间非均质模型，对水驱之后的模拟油层进行聚合物驱室内实验。结果表明：层内非均质条件下，渗透率级差越大，水驱效果越差，转聚合物驱后提高采出程度幅度越高；反韵律组合前期水驱采出程度最高，正韵律组合后期聚合物驱提高采出程度幅度最大，最终采出程度最高；聚合物溶液注入速度对最终驱油效率影响较小；随着聚合物注入量增加，提高采出程度幅度增加，超过一定量后，增幅减缓。层间非均质条件下，随着聚合物浓度增加，中低渗层吸液能力出现先增后减的趋势；层间非均质性越强，水驱后转聚合物驱改善开发效果越明显；层间渗透率级差相同时，平均渗透率越低，聚合物驱提高采出程度幅度越大。

大港油田；纵向非均质性；水驱；聚合物驱；室内实验

随着油田聚合物驱实施范围的扩大，高温高盐油藏区块不断增加，如何提高该类油藏的采收率已成为部分老油田稳产的基础。受油藏条件的限制，常规聚合物已不能满足开发需求，在此基础上发展的疏水缔合聚合物，由于其空间网络体系具有高效的增黏、抗温、耐盐、耐剪切等特性，已得到广泛应用[1-6]。

关于疏水缔合聚合物的研究，目前主要集中在耐温抗盐单体和疏水侧基合成等方面[7-13]，关于该类聚合物在非均质油藏条件下的运移研究较少。本文在前人研究基础上，依据大港油田高温高盐油藏官109-1断块特点，对不同渗透率人造岩心进行组合，分别建立了不同程度的纵向层内非均质和层间非均质仿真模型，利用现场注入水配制溶液进行室内聚合物驱替实验，探讨不同非均质条件下驱油效果，旨在为相似油田进行该技术推广提供一定的指导借鉴。

1　实验材料及装置

1.1实验试剂

聚合物为疏水缔合聚合物AP-P3，质量分数91.23%，相对分子质量1 220×104，四川光亚科公司提供，配制聚合物母液浓度4 000 mg/L，稀释待用；实验用油为大港油田官109-1断块脱水原油与煤油混合而成，黏度50 mPa·s；配制溶液用水为注聚站处理后的采出污水，总矿化度29 584 mg/L，具体离子组成及含量见表1。

表1　实验用水组成　　　　mg/L

1.2实验岩心

实验岩心为人造长条状岩心，尺寸为4.5 cm×4.5 cm×30 cm，包括均质和三层非均质两种，岩心渗透率(300 ～1 500)×10-3μm2。

1.3实验仪器

(1)黏度测试：在油藏温度78 ℃下，采用Brookfield DV-Ⅲ黏度计，剪切速率为7.35 s-1的条件下测试聚合溶液黏度。文中工作黏度为模拟现场注聚条件进行岩心预剪切后的聚合物溶液黏度。

(2)驱油实验装置。驱油实验装置主要有高精度流量泵、中间容器、压力表、岩心夹持器以及油水分离器等。除流量泵外，其余装置均置于78 ℃恒温箱中，如图1所示。

图1　实验装置

2　实验步骤

(1)将人造岩心抽提烘干称重，饱和地层水称湿重，计算孔隙体积。

(2)恒温老化24 h后，进行油驱水，建立束缚水，直至岩心出口端3 h之内没有水流出为止，计算束缚水饱和度。

(3)将层内非均质岩心组合放置在一个岩心夹持器下，老化24 h后，首先注入2 PV水，然后转注0.6 PV聚合物溶液后转注2 PV水，在此过程中精确计量油水分离器中产油量和产水量，旨在模拟层内非均质性条件下驱油效果。

(4)改变不同的岩心组合方式，重复步骤(3)。

(5)将每种组合不同渗透率均质岩心分别置于两个岩心夹持器中，老化24 h后，首先注入2 PV水。然后转注0.6 PV聚合物溶液后转注2 PV水，在此过程中精确计量油水分离器中产油量和产水量，旨在模拟层间非均质性条件下驱油效果。

(6)更换不同渗透率岩心，重复步骤(5)。

(7)清洗模型，实验结束。

3　实验结果与分析

3.1层内非均质对驱油效果的影响

为了模拟层内非均质条件下驱油效果，设计两组非均质岩心组合H1和H2，其中H1三层渗透率分别为400×10-3μm2、700×10-3μm2和900×10-3μm2，三层厚度均为1.5 cm；H2三层渗透率分别为300×10-3μm2，800×10-3μm2和1 500×10-3μm2；所用聚合物浓度2 500 mg/L，黏度为77 mPa·s。据步骤(3)和(4)，研究不同渗透率级差、不同韵律性、不同注入速度以及不同注入量下的驱油效果。

3.1.1不同渗透率级差

为了研究不同渗透率级差下驱油效果，将H1和H2两种组合分别按正韵律排放，保持相同注入速度和注入量，结果如图2所示。

图2　不同渗透率级差下含水率与采出程度变化

实验结果表明，H1前期水驱采出程度较高。H2后期聚合物驱提高采出程度幅度较大，最终采出程度高于H1。这主要是因为H2不同层渗透率差别较大，层内非均质性强，水驱采出程度较低，转聚合物驱后，由于层内非均质性较强，提高采出程度幅度较大。

3.1.2不同韵律性

为了研究不同韵律性下驱油效果，以H2组合为例，保持相同的注入速度和注入量，改变不同的韵律组合形式，结果如图3所示。

图3　H2不同韵律下含水率与采出程度变化

实验结果表明，反韵律组合前期水驱采出程度较高，正韵律组合后期聚合物驱提高采出程度幅度较大，最终采出程度最高。这主要是因为流体重力分异作用，反韵律组合前期水驱效果较好，转聚合物驱后，正韵律组合能够有效提高波及体积和驱油效率，效果优势明显。

3.1.3不同注入速度

为了研究不同注入速度对驱油效果的影响，以H2正韵律组合为例，保持总注入量相同，改变不同注入速度，结果如图4所示。

图4　H2不同注入速度下含水率与采出程度变化

实验结果表明，不同注入速度情况下含水率与采出程度相差不大，注入速度为3 m3/d时采出程度略高于5 m3/d时，说明注入速度对最终驱油效果影响不大。

3.1.4不同注入量

为了研究不同注入量对驱油效果的影响，以H2正韵律组合为例，保持3 m3/d注入速度，改变不同聚合物溶液注入量，结果如图5所示。

实验结果表明，随着聚合物注入量增加，提高采出程度幅度增加，但溶液注入量超过0.8 PV以后，提高采出程度增幅减缓，综合考虑，建议实际注入量不超过0.8 PV。

图5　H2不同注入量下含水率与采出程度变化

3.2层间非均质对驱油效果的影响

为了模拟层间非均质条件下驱油效果，三个岩心夹持器中分别装入不同渗透率的均质岩心，水驱2 PV后，转至聚合物驱0.6 PV，后续转入水驱2 PV，观察驱油效率变化。

3.2.1分流率

为了研究不同溶液浓度下流体在并联岩心中的流量，计算不同岩心中溶液分流率，具体数据见表2。

由表2可知，转入聚合物驱后，随着聚合物浓度升高，中低渗透层总吸液量呈现先升高后降低趋势，分析各层的分流率变化可知，这主要受缔合聚合物分子线团尺寸与孔隙结构配伍性影响。当聚合物溶液浓度较低时，注入性好，但并不能有效在高渗层建立有效阻力，中低渗吸液能力低，扩大波及体积效果差；当聚合物溶液浓度较高时，缔合聚合物分子线团尺寸仅能与高渗层孔喉具有较好配伍性，与中低渗层孔喉配伍性差，进而导致大分子在岩心端面处发生堵塞，溶液在高渗层分流量增加，扩大波及体积减弱；只有当溶液浓度适中时，聚合物分子线团与高、中渗层孔喉配伍性好，在保证溶液具有较好注入性的同时又保持较高的注入压力，中低渗吸液压差增大，分流率增强。实验结果表明，缔合聚合物与储层非均质性的适应性对开发效果至关重要。

表2　小层分流率实验数据

3.2.2采收率

设计三组并联岩心组合BL-1、BL-2及BL-3，每种组合包含两块均质岩心，依据实验步骤(5)和(6)，研究了不同程度的层间非均质及不同渗透率下相同程度层间非均质驱油效果。

对比BL-1和BL-2可以看出(表3)， BL-2渗透率级差大于BL-1，层间非均质性较强，2 PV水驱结束时，BL-2低渗岩心采出程度低于BL-1低渗岩心，高渗岩心采出程度高于BL-1高渗岩心，转聚合物驱后BL-2低渗岩心提高采出程度幅度较大，岩心最终采出程度均高于BL-1，说明水驱后转聚合物驱能有效改善层间非均质性带来的水驱采出程度不均问题，改善开发效果。

表3　不同岩心组合物性参数

对比BL-1和BL-3可以看出，两种组合渗透率级差相同， BL-3各岩心渗透率高于BL-1，2 PV水驱结束后各岩心采出程度和最终采出程度均高于同级别BL-1岩心，但提高采出程度幅度低于BL-1，说明平均渗透率越低，聚合物驱提高采出程度幅度越大。

4　结论

(1)实验结果表明，渗透率级差越大，层内非均质性越强，水驱采出程度越低，转聚合物驱后提高采出程度幅度越大，超过某注入量以后，提高采出程度增幅减缓。

(2)反韵律组合前期水驱采出程度较高，转聚合物驱后正韵律组合提高采出程度幅度较大。

(3)只有当溶液浓度适中时，聚合物分子才能与岩心孔喉具有良好配伍性，达到扩大波及体积的效果。

(4)层间非均质性越强，水驱后转聚合物驱改善开发效果越明显，层间渗透率级差相同时，平均渗透率越低，聚合物驱提高采出程度幅度越大。

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编辑：赵川喜

1673-8217(2016)05-0081-04

2016-04-06

庄永涛，工程师，1989年生，2014年毕业于中国地质大学(北京)石油与天然气工程专业，现从事三次采油方面的研究工作。

国家自然科学基金资助项目“聚驱后二元复合驱剩余油分布及启动机制研究”(51074172)。

TE357.431

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