化學劑注入方式對采收率的影響

化學劑注入方式對采收率的影響

聚合物二聚體雙重驅(qū)油法利用聚合物和表中劑的協(xié)同作用，顯著提高了驅(qū)油效果，提高了原油采收率。而針對油藏特點,優(yōu)化注入方式能夠讓二元驅(qū)發(fā)揮最大限度的驅(qū)油作用,達到最佳開發(fā)油藏效果。對于二元驅(qū)注入方式的研究具有重要的現(xiàn)場應(yīng)用價值。20世紀60年代,國外對二元驅(qū)的進行了大量的室內(nèi)試驗和礦場試驗研究;在20世紀80年代,國內(nèi)的勝利、新疆和大慶油田也相繼開展了相關(guān)的研究。目前,針對二元驅(qū)提高采收率方面的研究,多集中于體系中低界面張力的新型表活劑、體系配方優(yōu)化、體系耐溫抗鹽性、體系乳化性能、體系穩(wěn)定性能。針對體系的注入方式的研究較少,而注入方式優(yōu)化研究是提高采收率幅度的重要方面。大港油田港西三區(qū)是強非均質(zhì)油藏,以復(fù)雜小砂體為主。主力油層為NmⅠⅡⅢ、NgⅠⅡ,油層埋藏深度(602~1360.8)m,原始地層壓力在(9.14~12.85)MPa之間,油藏溫度為53.2℃,原油密度為0.9204g/cm3,地下黏度為28.2mPa.s,凝固點為(-12.1~15.8)℃,含蠟為9.1%,膠質(zhì)及瀝青質(zhì)含量為14.6%,地層水為NaHCO3型,地層水總礦化度為13454mg/L,孔隙度在3.06%~46.8%之間,平均為29.58%;滲透率在0.6~16423×10-3μm2之間,平均為674.47×10-3μm2,主力砂體的變異系數(shù)主要集中0.7左右。結(jié)合港西三區(qū)油藏,針對均質(zhì)和非均質(zhì)模型分別設(shè)計了7種注入方式的室內(nèi)流動實驗。為體現(xiàn)聚合物/表活劑二元驅(qū)較好的提高采收率方面的優(yōu)勢,同時確定了二元驅(qū)作為港西三區(qū)最佳注入方式,為更高效,更經(jīng)濟地開發(fā)油藏提供了重要的指導作用。1實驗材料和方法1.1表活劑、地層水、排油砂聚合物:2.5×108萬分子量的聚合物HPAM(北京恒聚化工集團);表活劑:DWS-3(大港油田采油工藝研究院);注入水和地層水:注入水6726mg/L、地層水13454mg/L(大港油田港西三區(qū));油砂:油井洗井返排油砂(大港油田港西三區(qū));港西三區(qū)地下原油。1.2yp3000藥品100DX型雙計量泵:TELEDYNE美國ISCO公司,壓強量程為(0~20000)PSi,精確流速為±0.5%;活塞容器ZR—3:海安發(fā)達石油儀器科技有限公司,400mL/70MPa;熱鼓風干燥箱:上海市實驗儀器總廠,(0~300)℃;電子天平:常州市宏衡電子儀器廠,YP300001,最大量程為30000g,精度為0.1g,尺寸為(260×300)mm;單相電容運轉(zhuǎn)電動機:天津市中環(huán)天虹微電機有限公司;攪拌機。1.3方法和步驟1.3.1聚合物hpam溶液(1)表活劑配制:將DWS—3表活劑加入現(xiàn)場注入水中,配制質(zhì)量分數(shù)為0.2%的表活劑溶液。(2)聚合物配制:將聚合物HPAM加入現(xiàn)場注入水中,在攪拌機下攪拌3h,配制1800mg/L聚合物HPAM溶液。(3)二元驅(qū)配制:將DWS—3表活劑加入現(xiàn)場注入水中,配制質(zhì)量分數(shù)為0.2%的表活劑溶液;將聚合物HPAM加入質(zhì)量分數(shù)為0.2%的表活劑溶液中,在攪拌機下攪拌3h,配制1800mg/L聚合物HPAM溶液;形成質(zhì)量分數(shù)0.2%表活劑DWS-3+1800mg/L聚合物HPAM二元驅(qū)。1.3.2模擬油的制備將港西三區(qū)原油用煤油進行稀釋,稀釋到53℃時模擬油黏度為28.2mPa·s。1.3.3電子天平均質(zhì)模型的建立(1)均質(zhì)模型。(1)將港西三區(qū)油井洗井返排油砂粉碎后用苯/乙醇清洗干凈、放入80℃熱鼓風干燥箱中烘干24h。(2)將烘干后的粒度相同的油砂在相同的壓實程度的條件下,填充到(4.5×1.5×30)cm3膠結(jié)模型中,在電子天平上稱干重。(3)將模型中在單相電容運轉(zhuǎn)電動機作用下抽真空24h,然后采用現(xiàn)場地層水飽和模型中的油砂12h。(4)稱量模型的濕重,計算孔隙體積。(5)利用注入水測定初始滲透率,選取集中在1000×10-3μm2的7個模型。(2)非均質(zhì)模型。(1)按照均質(zhì)模型的制作方法,分別制作出水測滲透率200×10-3μm2、1000×10-3μm2、1800×10-3μm2三種的均值模型,每種7個。(2)取1個200×10-3μm2、1個1000×10-3μm2、1個1800×10-3μm2組成三層的結(jié)構(gòu),層層間以點粘形式結(jié)合,結(jié)構(gòu)外部采用樹脂膠結(jié)。(3)得到7個尺寸為(4.5×4.5×30)cm3的模型,滲透率變異系數(shù)為0.65。1.3.4港西組成、驅(qū)油溫度和驅(qū)油時間確定(1)在53℃(港西三區(qū)油藏溫度)烘箱中,將流動實驗的設(shè)備連接好,如圖1所示。(2)對模型飽和模擬油,測定出水量,當試管中水的體積在3h內(nèi)基本不再增加,認為飽和油完全,計算原始含油飽和度So(含油的孔隙體積與總孔隙體積之比為含油飽和度)和束縛水飽和度Sw,并在53℃下放置12進行老化。(3)注入水以2.0m/D(港西三區(qū)平均水驅(qū)速度)速度進行水驅(qū)油,測定不同時刻含水率、注入壓力、采收率。直到含水率達到98%時(港西三區(qū)產(chǎn)出液綜合含水率),停止水驅(qū),計算最終水驅(qū)油采收率。(4)以不同的注入方式注入含相同用量的聚合物和表活劑的化學劑,且注入0.3孔隙體積倍數(shù)(PV),注入速度為2.0m/D,測定不同時刻含水率、注入壓力、采收率。待化學劑注入完后,繼續(xù)水驅(qū),然后計算化學劑驅(qū)后的最終采收率。分組如表1所示。(5)將測定出的含水率、注入壓力、采收率等數(shù)據(jù),繪制出曲線。2聚合物、表活劑注入方式的影響含水率、注入壓力、采收率是油井動態(tài)分析的重要指標。含水率上升過快,注入液直接從注入井沿固定流通渠道流出采油井,無法擴大波及體積;注入壓力太低,注入液提高波及體積的能力較弱,不能調(diào)節(jié)流度比,注入壓力過高,注入困難,達不到配注要求;采收率是描述油量的采出程度,當其值較小,說明注入液驅(qū)油效果不佳。針對港西三區(qū)油藏,以室內(nèi)實驗為主,研究了聚合物、表活劑以不同的注入方式注入時,對含水率、注入壓力、采收率的影響。進而確定了港西三區(qū)油藏最佳的注入方式。2.1分注注入方式的影響由圖2看出:均值模型中,水驅(qū)階段,含水率開始突增;以不同注入方式注入化學劑后,含水率下降;繼續(xù)水驅(qū),含水率又上升至較高值。結(jié)合表2可得,聚合物/表活劑二元驅(qū)注入后,含水率降低幅度最大,為37.51%;表活劑驅(qū)最小,為3.3%;聚合物驅(qū)為25.0%;聚合物、表活劑分注的注入方式差別較大,主要集中在20%左右。由圖3看出:均值模型中,水驅(qū)階段,注入壓力快速下降;以不同注入方式注入化學劑后,只有表活劑驅(qū),壓力基本無變化,其他注入壓力突然上升;繼續(xù)水驅(qū),注入壓力慢慢下降。結(jié)合表2可得,聚合物驅(qū)的注入壓力最大,為0.91mPa;表活劑驅(qū)最小,為0.14mPa;二元驅(qū)為0.74mPa;聚合物、表活劑分注的注入方式主要處于(0.49~0.79)mPa。由圖4看出:均值模型中,水驅(qū)階段,采收率緩慢上升;以不同注入方式注入化學劑后,采收率開始突升;繼續(xù)水驅(qū),采收率慢慢處于一個穩(wěn)定值。結(jié)合表2可得,二元驅(qū)提高采收率幅度最大,為18.1%;表活劑驅(qū)最小,為3.2%;聚合物驅(qū)為11.2%;聚合物、表活劑分注的注入方式處于13%左右。均質(zhì)模型中,綜合考慮含水率、注入壓力、采收率,相對于其他的注入方式,聚合物/表活劑二元驅(qū)注入方式驅(qū)油效果最好。2.2注入方式對驅(qū)油效果的影響由圖5看出:非均質(zhì)模型,水驅(qū)階段,含水率突增;以不同注入方式注入化學劑后,含水率下降;繼續(xù)水驅(qū),含水率又上升至較高值。結(jié)合表2可得,聚合物/表活劑二元驅(qū)注入后,含水率的降低幅度最大,為44.12%,表活劑驅(qū)最小,為4.35%,聚合物驅(qū)為11.45%;聚合物、表活劑分注的注入方式處于15%~33%。由圖6看出:非均質(zhì)模型,水驅(qū)階段,注入壓力下降;以不同注入方式注入化學劑后,只有表活劑驅(qū),注入壓力無明顯變化;繼續(xù)水驅(qū),然后慢慢下降。結(jié)合表2可得,聚合物+表活劑分別注入和聚合物+表活劑分別交替二次的注入方式產(chǎn)生的注入壓力最大,為0.56MPa;表活劑驅(qū)最小,為0.11MPa;二元驅(qū)為0.44MPa;其他注入方式處于(0.4~0.51)MPa。由圖7看出:非均質(zhì)模型中,水驅(qū)階段,采收率緩慢上升;以不同注入方式注入化學劑后,采收率突升;繼續(xù)水驅(qū),采收率慢慢處于一個穩(wěn)定值。結(jié)合表2可得,聚合物/表活劑二元驅(qū)提高采收率的幅度最大,為21.93%,表活劑驅(qū)最小,為2.1%,聚合物驅(qū)為15.2%;聚合物、表活劑分注的注入方式處于15.70%~19.22%。非均質(zhì)模型,綜合考慮含水率、注入壓力、采收率,相對于其他的注入方式,聚合物/表活劑二元驅(qū)注入方式驅(qū)油效果最好。2.3聚合物驅(qū)效果在均質(zhì)模型和非均質(zhì)模型中,含水率、注入壓力、采收率隨注入液量的變化曲線基本一致,但不同的化學劑以不同的注入方式注入后,提高采收率幅度有一定的差別。變化趨勢一致主要原因為:注入化學劑后,液體體系的黏度升高、油水界面張力降低、壓力上升,推進前緣變得均勻,有利于在前緣形成油墻,在滲流的過程中油墻有利于孔道中殘余油的啟動、運移,從而達到了提高了采收率效果。聚合物/表活劑二元驅(qū)效果最好;聚合物、表活劑分注的注入方式效果次之;聚合物驅(qū)效果一般;表活劑驅(qū)效果最差。存在差別的主要原因為:二元驅(qū)將聚合物擴大波及體積和表活劑低界面張力作用同時地結(jié)合起來,協(xié)同效果明顯;聚合物、表活劑分注的注入方式能一定程度上結(jié)合聚合物和表活劑的優(yōu)勢作用,但協(xié)同效果要弱于二元驅(qū);聚合物驅(qū)雖有較大波及體積能力,但注入壓力較高;表活劑驅(qū)降低界面張力的能力較強,但波及體積較弱,僅僅是沿著原來水驅(qū)通道運移。由表2看出:只有聚合物+表活劑驅(qū)和聚合物驅(qū),均質(zhì)模型含水率下降幅度大于非均質(zhì)模型;其他注入方式,非均質(zhì)模型含水率下降幅度大于均質(zhì)模型;其中二元驅(qū)差值為6.61%。只有聚合物+表活劑交替注入的注入方式,均質(zhì)模型的注入壓力小于非均質(zhì)模型;其他注入方式,非均質(zhì)模型的注入壓力小于均質(zhì)模型;其中二元驅(qū)差值為0.3MPa。由圖8和表2看出:只有表活劑驅(qū),均值模型的采收率幅度大于非均質(zhì)模型;其他注入方式,非均質(zhì)模型采收率幅度大于均質(zhì)模型;其中二元驅(qū)差值為3.83%。兩種模型存在明顯差距。表活劑驅(qū)的黏度較小,其在兩種模型中擴大波及體積的能力都小,基本仍然沿原來高滲透層運移,沒有進入低滲透層,所以兩種模型中差異很小;其他的注入方式都含有聚合物,其黏度較大,在非均質(zhì)模型中更能較好地發(fā)揮其擴大波及體積的作用,不但能夠進入中高滲透層,還能進入低滲透層,而低滲透層在水驅(qū)的過程中采出程度較低,啟動低滲透層的油對提高采收率具有較大的貢獻。聚合物/表活劑二元驅(qū)在非均質(zhì)模型中更能充分發(fā)揮其提高采收率的效果。2.4注入方式對均質(zhì)模型的影響聚合物/表活劑二元驅(qū)在均質(zhì)模型中,其提高采收率幅度為18.1%,高于其他注入方式;在非均質(zhì)模型中,為21.93%,高于其他注入方式;其在非均質(zhì)模型高于非均質(zhì)模型3.83%。結(jié)合港西三區(qū)油藏的特點,并綜合考慮實驗中含水率、注入壓力、采收率等因素,建議港西三區(qū)油藏首選聚合物/表活劑二元驅(qū)為最佳注入方式,其次采用先注聚合物、再注入表活劑的注入方式。3