正电胶调剖剂改善非均质油藏聚合物驱效果

2016-12-20曹瑞波

特种油气藏 2016年1期

关键词：渗层水驱采收率

曹瑞波，代旭，李卓，高倩

(1.中国石油大庆油田有限责任公司，黑龙江大庆 163712；2.中国石油大庆油田力神泵业有限公司，黑龙江大庆 163000)

正电胶调剖剂改善非均质油藏聚合物驱效果

曹瑞波1，代旭1，李卓2，高倩1

(1.中国石油大庆油田有限责任公司，黑龙江大庆 163712；2.中国石油大庆油田力神泵业有限公司，黑龙江大庆 163000)

针对目前国内部分聚合物驱区块出现的聚合物用量大、聚合物驱效益下降的问题，分析了聚合物用量对聚合物驱效果的影响，研究了正电胶调剖剂对改善聚合物驱效果的影响。结果表明：正电胶可与油层中存留的聚合物发生物理、化学反应生成立体网络聚合物，封堵高渗层，增加注入压力梯度，从而改善聚合物驱开发效果；在相同用量条件下，正电胶调剖比聚合物驱多提高采收率2.3～3.8个百分点；在相同聚合物驱采收率提高值条件下，正电胶调剖后可降低聚合物用量25%～50%。正电胶调剖技术机理可行、节约成本、施工简单、环境无污染，具有较好的现场应用前景。

正电胶；调剖；聚合物驱；提高采收率；非均质油藏

1 聚合物用量对聚合物驱效果的影响

在聚合物驱开发实践中[1]，聚合物用量表示为聚合物溶液质量浓度与注入孔隙体积倍数的乘积，是相对值，无量纲。通常用聚合物用量衡量不同开发区块聚合物干粉使用量的相对大小。为了评价正电胶调剖对降低聚合物用量的作用，研究了聚合物用量对聚合物驱效果的影响规律[2-5]。实验采用非均质岩心物理模型[6-7]，岩心尺寸为4.5 cm×4.5 cm×30 cm，高渗层岩心有效渗透率为800×10-3μm2，低渗层岩心有效渗透率为200×10-3μm2。实验方法：水驱至采出液含水95%—聚合物驱(不同用量方案)—后续水驱至采出液含水98%。聚合物驱阶段所用聚合物相对分子质量为1 200×104，质量浓度为1 000 mg/L，黏度为20 mPa·s。

聚合物驱采收率提高值随聚合物用量变化关系见图1。由图1可知，聚合物用量为190～570时，聚合物驱采收率提高值与聚合物用量近似呈正比例关系，该阶段聚合物用量对聚合物驱效果影响显著。聚合物用量为570～760时，聚合物驱采收率提高值增加趋势变缓，但仍增加了2个百分点，现场实践中该阶段继续聚合物驱仍然可取得好的技术经济效果。聚合物用量为760～1 140时，聚合物驱采收率提高值增加趋势进一步变缓，近乎水平直线。聚合物用量从760增至1 140，用量增加了380，聚合物驱采收率提高值仅增加了1.2个百分点。实验结果说明，聚合物用量并不是越大越好，而是有其合理的技术经济界限。实验中聚合物用量为760时可取得最佳的技术效果。用量超过760后虽然能进一步提高采收率，但用量过大，造成聚合物的浪费。

图1 聚合物驱采收率提高值随聚合物用量变化

2 正电胶调剖浓度的确定

在实际调剖作业中，正电胶浓度偏低会导致正电胶与油层中存留的聚合物反应不充分，封堵效果有限；正电胶浓度过大，虽可与油层中存留聚合物充分反应，但会导致正电胶的浪费，影响经济效果。因此，在地面配制正电胶和聚合物溶液条件下研究了正电胶的合理应用浓度。先配制聚合物溶液，待聚合物充分溶解后加入正电胶，充分溶解后测试溶液黏度。聚合物配制浓度为1000、1 500 mg/L，正电胶变化若干种浓度。

复配液的黏度随正电胶浓度变化见图2。由图2可知，对于聚合物浓度为1 000 mg/L的溶液，当正电胶浓度达到3 000 mg/L时，复配液黏度为1.07 mPa·s，溶液黏度趋向水的黏度，说明正电胶与聚合物完全反应；对于聚合物浓度为1 500 mg/L的溶液，当正电胶浓度达到4 000 mg/L时，复配液黏度为1.07 mPa·s，溶液黏度趋向水的黏度，正电胶与聚合物完全反应。该结果可为实际调剖作业选择正电胶浓度提供指导。

图2 正电胶与聚合物复配液黏度随正电胶浓度变化

3 正电胶调剖驱油实验

3.1 实验方案

实验用物理模型与第1部分所述物理模型相同。共设计3组实验方案：方案一，水驱至采出液含水95%—聚合物驱0.76倍孔隙体积—正电胶调剖0.1倍孔隙体积—后续水驱至采出液含水98%；方案二，水驱至采出液含水95%—聚合物驱0.57倍孔隙体积—正电胶调剖0.1倍孔隙体积后续水驱至含水98%；方案三，水驱至采出液含水95%—聚合物驱0.285倍孔隙体积—正电胶调剖0.1倍孔隙体积—聚合物驱0.285倍孔隙体积—后续水驱至采出液含水98%。方案二和方案三聚合物用量相同，方案二在注聚结束后调剖，方案三在注聚中间过程中调剖。3组方案中所用聚合物相对分子质量为1 200×104，质量浓度为1 000 mg/L，黏度为20 mPa·s，所注正电胶溶液质量浓度为3 000 mg/L。

3.2 实验结果与讨论

实验结果见表1。方案一聚合物用量为760，方案二聚合物用量为570，方案一和方案二聚合物驱采收率提高值分别为19.4、18.9个百分点。由图1可知，在未开展正电胶调剖情况下，聚合物用量为760、570时，聚合物驱采收率提高值分别为17.1、15.1个百分点，经过正电胶调剖后，2种用量情况下聚合物驱采收率分别多提高2.3、3.8个百分点；在未开展正电胶调剖、聚合物用量为1 140时，聚合物驱采收率提高值为18.3个百分点，开展正电胶调剖的方案二聚合物驱采收率提高值为18.9个百分点，2组实验方案聚合物驱采收率提高值基本相同，但方案二聚合物用量仅为570，较不调剖方案节省50%的聚合物用量。实验数据表明，正电胶调剖后进一步改善了聚合物驱开发效果。其原因是，注聚中后期聚合物溶液在高渗层低效、无效循环，在高渗层形成优势渗流通道，此时高渗层充满了聚合物溶液，注入低黏度的正电胶溶液后，仍会沿注聚合物时的优势渗流通道注入，正电胶与优势渗流通道中存留的聚合物发生反应，反应生成物达到堵塞优势渗流通道的作用，从而提高了低渗层动用程度。

表1 驱油实验结果数据

方案二聚合物驱采收率提高值与方案一基本相同，但聚合物用量比方案一低190，说明在合理聚合物用量下开展正电胶调剖，可在保证聚合物驱效果条件下最大限度地节省聚合物用量。方案三聚合物驱采收率提高值高出方案二达3.6个百分点，这是因为方案三在注聚合物过程中开展正电胶调剖后，有效封堵了高渗层，后续注入的0.285倍孔隙体积聚合物更多地进入低渗层，更充分地发挥了低渗层提高采收率的作用。而方案一在注聚合物结束后注入正电胶溶液，虽然可起到调剖作用，但后续注入低渗层的液体为水，对低渗层的扩大微观波及体积能力及提高驱油效率能力有限[8]。因此，在现场实践中最好在注聚合物过程中适当时刻开展正电胶调剖作用。

为了研究正电胶调剖对注入压力的影响，绘制了方案二的注入压力曲线，同时与未调剖的聚合物驱注入压力曲线进行对比(图3)。由图3可知，注正电胶后注入端压力较聚合物驱结束时明显上升，说明正电胶与岩心中存留的聚合物发生了物理化学反应，反应生成物在油层中形成较大渗流阻力。注入压力上升，即压力梯度上升有利于使聚合物驱时受各种力束缚的残余油参与运移，从而提高采收率。未调剖方案的注入压力曲线在后续水驱时迅速下降，后续水驱阶段几乎未有油滴产出。注入压力曲线也从力的角度解释了正电胶调剖改善聚合物驱效果的原因。

图3 注入压力随注入孔隙体积倍数变化关系

4 现场应用可行性

正电胶产品特点及调剖机理决定采用该技术有以下几项优势：①利用油层中存留和滞留的聚合物，机理可行，节约成本；②正电胶溶液注入容易，且可优先注入高渗层，减少了对低渗层的伤害，避免了颗粒类调剖剂注入困难、凝胶类调剖剂地层成胶不理想等问题；③地面配制和注入工艺简单，可在现有聚合物驱或三元复合驱配注工艺基础上进行；④无毒无害，对环境无污染。

目前国内部分聚合物驱区块处于注聚中后期，进一步注聚提高采收率幅度有限，且造成聚合物的浪费。正电胶干粉价格和目前驱油用聚丙烯酰胺类聚合物干粉价格相当，且只需注入约0.1倍孔隙体积，成本与继续注入0.1倍孔隙体积的聚合物溶液相当。因此，处于注聚中后期的区块采用正电胶调剖技术可获得好的技术经济效果。应用正电胶调剖的最佳时机是注聚合物中后期或刚结束时。如果聚合物驱后开展了后续水驱，则油层中存留的聚合物会大幅减少，从而影响调剖效果。