关于三元复合驱的两点思考

赵长久，赵 群，么世椿

（大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712）

为了大幅度提高原油采收率，大庆油田进行了化学驱研究。经“七五”、八五”科技攻关，成功地研究出“聚合物驱油技术”，并在“九五”期间投入工业应用，其年产量达到上千万吨规模，它可比水驱开发提高原油采收率10 %OOIP 以上[1]。但即使如此，仍有50 %左右的原油留在地下。为了更大幅度提高原油最终采收率，自“八五”以来还研究了三元复合驱技术[2]。三元复合驱是在碱驱和表面活性剂/聚合物驱的基础上发展起来的一项大幅度提高原油采收率的新技术，该技术综合了碱驱和表面活性剂/聚合物驱的优点，不仅能扩大波及体积、提高驱油效率[3]，而且又能较大幅度地降低表面活性剂的用量，使其具有较好的技术经济可行性。在大量室内研究的基础上，分别在ZHQXB、XWQ、XJJBJZ、BYDX、XEX 开展了进口表面活性剂三元复合驱矿场试验[2，4，5]，并获得了成功。进入2000 年以后又开展了XJJNJZ、BSX、XEZH 国产化表面活性剂三元复合驱矿场试验[6，7，8]，也取得了好效果。这为进一步研究三元复合驱奠定了基础。在诸多研究中三元复合驱井距与驱油效率及扩大波及体积的关系是重要的，而岩芯实验是评价三元复合驱效果的关键工作，本文就这些方面进行了研究。

1 井距与驱油效率和扩大波及体积关系

在已经完成的三元复合驱试验中，井网完善的三元复合驱试验有五个，其提高采收率都在19 %以上，且明显具有井距越小提高采收率幅度越高的特点。其数据（见表1）。

从表中还可以看出随着井距的增大注入压力上升幅度增大、采出液氯离子浓度上升幅度大幅度增加。这说明随着井距增大，三元复合驱的扩大波及体积作用增大，而同时提高采收率值降低则说明随井距增大三元复合驱驱油效率降低了。分析主要原因是随着井距增大注入阻力增大注入压力随之升高，致使一些启动压力高的油层动用，从而扩大波及体积；而驱油效率的下降则是主要因为三元体系界面张力稳定时间不够长，小井距三元复合驱注入速度较快，在较短的时间就能注完，三元体系在油层运移时间较短，因而三元体系作用发挥得充分，而大井距则不然。两个小井距三元复合驱试验的三元体系（研究表明三元体系中表面活性剂与碱基本同步运移，聚合物[2]）在油层中最短运移时间不超过半年（见表2）；而大井距三元复合驱注入速度低，三元体系得注几年，三元体系在油层运移时间较长，两个大井距三元复合驱试验的三元体系在油层中最短运移时间1 年左右，这就是说对大井距三元复合驱来说三元体系界面张力稳定性要求其稳定时间较小井距三元复合驱来说要长得多。而一般考察三元体系界面张力稳定时间在150 天左右[2]，这样看来室内评价三元体系界面张力稳定时间满足井距小些的矿场试验，而对大井距矿场试验要求相比则可能有一定的差距。另外一个原因就是随着井距扩大三元体系发生一定程度色谱分离[9，10，11，12]也致使驱油效率有所下降。

以上情况在大井距的三元复合驱工业性矿场试验也是如此（见表3）。但在大井距三元复合驱工业性矿场试验中由于注采能力的限制有些参数不能继续上升到最大。

表1 各三元复合驱试验区氯离子变化、注入压力变化及提高采收率对比表

表2 各三元复合驱试验区井距与注入速度及表面活性剂在油层运移时间对比表

表3 三元复合驱工业性试验氯离子、注入压力变化及表面活性剂在油层运移时间对比表

在目前条件下进行的三元复合驱，井距与驱油效率和扩大波及体积关系密切。井距越小扩大波及体积作用越小，提高驱油效率作用越大，相反井距越大扩大波及体积作用越大，而提高驱油效率作用则变小。这提示我们在目前条件下开展三元复合驱井距不宜过大。

2 关于岩芯实验

为了验证各种化学驱方案室内效果，通常采用岩芯驱油实验方法进行评价。而岩芯驱油实验方法是指通过岩芯进行的驱油实验，一种是长方体或圆柱体的岩芯实验，另外一种是俗称大饼子的岩芯实验，两种实验比较起来前者类似线性流实验，而后者属于径向流实验。但在实际应用过程中由于前者易于使用，使用的岩芯好制作，因而应用较多的是线性流岩芯驱油实验，径向流岩芯实验用的非常少。

许多油田在实际应用中也主要是线性流岩芯驱油实验[13-18]，特别是在化学驱评价中都是用线性流岩芯驱油实验[18-23]。但这种评价方法与矿场实际上是有差别的，在评价没有或者只有较小扩大波及体积作用的驱油机理上，这样做是可以的，作为一般研究这样是可以的，但在研究扩大波及体积作用起较大作用的驱油机理时，与矿场的差别就变的值得研究。

已经知道三元复合驱及聚合物驱的一种主要的驱油机理是扩大波及体积，而扩大波及体积是通过注入压力的上升来启动新的油层来实现的。也就是说注入压力上升才能扩大油层的波及体积，因此对三元复合驱及聚合物驱来说是非常重要的。对三元复合驱及聚合物驱来说其注入压力的上升幅度在室内岩芯实验与矿场试验上是有明显区别的。

式中：Q-通过岩芯的流量，cm3/s；A-岩芯截面积，cm2；△P-流体通过岩芯前后的压力差，MPa；K-渗透率，D；L-岩芯长度，cm；μ-通过岩芯的流体粘度，mPa·s。

由（2）可知通过岩芯前后的压力差与岩芯长度成正比，而达西定律模型就是圆柱体，这与化学驱经常使用的岩芯类似，现在化学驱一般使用的岩芯是人造的长方体岩芯和在天然岩芯上人工钻取的圆柱体岩芯，这两种岩芯压力上升与流体的线性流类似。

而实际上油田开发上的生产井是汇源与汇点的关系，在注入井与采油井之间流体的流动是径向流，而不是线性流。其压力变化与线性流压力变化区别较大。研究表明[25]复合驱注入压力上升可用下列公式表示：

由于油田开发中多用面积井网，而面积井网井的注入量与注采井距平方成正比，那么其注入压力上升就与注采井距平方成正比，如五点法井网的压力上升为：

而如四点法井网的压力上升为：

式中：△p＇-复合驱注入压力上升值，MPa；K- 渗透率，D；μasp-三元复合体系的粘度，mPa·s；r、rw-注采井距、井筒半径，m；Φ-孔隙度，%；h-油层厚度，m；νi-注入速度，PV/a。

3 结论

（1）在目前条件下进行的三元复合驱，井距与驱油效率和扩大波及体积关系密切。井距越小扩大波及体积作用越小，提高驱油效率作用越大，相反井距越大扩大波及体积作用越大，而提高驱油效率作用则变小。所以开展三元复合驱井距不宜过大。

（2）岩芯驱油实验中线性流与径向流在压力变化上区别较大，因此在室内研究具有扩大波及体积作用的复合驱时，特别是研究其驱油机理宜采用与实际生产相似度较高的径向流岩芯实验，以便能更好的模拟实际油藏驱替状况。

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