不同含水率（时机）下大庆油田聚合物驱产液变化规律研究

何 晨

（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）

不同含水率（时机）下大庆油田聚合物驱产液变化规律研究

何 晨

（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）

针对聚合物驱过程中开采对象物性变差、聚合物驱规律认识不深入的问题，为了提高大庆油田聚合物驱油的有效性，开展了对不同含水率（时机）下大庆油田聚合物驱产液变化规律研究，研究中制作人造岩心，在一维岩心条件下，测试聚合物驱产液变化。综合分析认为，通过对动态数据的含水率和采出程度变化率的总结，实现对驱产液变化规律进行概括。研究成果实际运用于现场油田开发，取得了比较好的开发效果，证明了研究的正确性。

大庆油田；含水率；采出程度；聚合物驱油

大庆油田是大型砂体油田，总体呈现出陆相沉积的特征，油层的埋藏深度大概为1 100 m,油层的温度达到了46 ℃，注入其中水的矿化度为500～1 100 mg/L，原始地层中水的矿化度为6 000 mg/L，油层中的渗透率变异系数在0.6～0.9之中，因此，我们通过综合分析认为大庆油田采用聚合物驱油技术具有非常好的优越条件，但是采用聚合物驱油技术很大程度上改善了水驱油时的不利流度比，减小了水相流度,增大了波及体积,使油井含水率变化大幅度的降低[1]。特别是在采油的高含水后期,由于油井含水率降低,而导致油井产液指数的降低,当采用聚合物驱油的办法,油井产液指数又渐渐上升[2]。正常情况下， 我们普遍认为，聚合物驱油技术含水率曲线的特点呈现为在水驱油转而为聚合物驱油的过程中，聚合物驱油技术的含水率在刚开始的时候会呈现出上升趋势，但是过一段时间后会转变为下降趋势，继而会达到一定的谷值后再缓慢的上升，这一连续的变化过程叫做含水率曲线下降漏斗。然而，根据大庆油田聚合物驱油的试验资料统计表明，不同含水率（时机）下产液有着明显的变化，通过室内模拟驱油实验方法，我们找出了不同含水率（时机）下产液变化规律，描述了含水率和采出程度的变化规律，这篇文章对此进行具体的研究[3]。

1 大庆油田聚合物驱油的发展

1.1 聚合物驱油在大庆油田存在的问题

在大庆油田，大部分油田都相继进入油田开发晚期，聚合物驱作为油田提高采收率的重要技术手段，聚合物驱在此时发挥重要作用，尽管油田已经进入工业应用阶段，但是聚合物驱的重大的潜力并没有完全得到发挥，整体的技术经济效果还没有达到理想状态，我们通过分析研究发现，最重要是驱替液的性能没有得到充分发挥，设计要求比较高，以粘度为主的流变性没有能达到设计要求。我们经过推测，每年大庆油田用来购买聚合物的费用都达到了12亿元以上，聚合物的成本比较高，所以我们应该对含水率与采出程度进行分析总结，对驱产液变化规律进行概括，尽可能的减少聚合物的用量，降低油田开采成本。如果是因为机械剪切作用导致聚合物粘度的损失，保守估计，损失为40%到60%，那么大庆油田也将损失6亿元左右，所以说对聚合物驱的研究对油田的开采成本起到非常重要的作用。

1.2 聚合物驱油在大庆油田发展前景

在大庆油田开发初期，就特别注重提高石油采收率的研究，截止到目前，已经取得了研究成果的重大突破，在许多的方法中，特别是聚合物驱油领域取得了重大进展，大大保证了油田的稳产[4]。我们从原料的来源、工艺技术的难度以及对油层的适应性综合分析，聚合物驱油技术在油田中大规模的应用，不管是在经济上还是技术上都是非常可行的[5]。我们采用聚合物驱油技术之后，在水驱剩余油分布的基础上，剩余油的分布状况形成了，我们可以先注入聚合物的水溶液，此时剩余油的分布状况与水驱时的分布状况有很明显的差异，但是我们通过研究，最明显差异的形成原因是由下面三个方面的造成的：

（1）聚合物驱油技术与水驱的方法相比较而言，采用聚合物驱油技术大大提高了驱油的效率；

（2）聚合物驱油技术还具有扩大波及体积与调剖的作用；

（3）采用井网加密的方法，大大提高了水驱的控制程度，间接提高了聚合物驱油技术在这过程中可以动用的地质储量[6]。

大庆油田作为我国主要的原油开采油田之一，为国家的发展作出了突出的贡献，在开采的过程中，对于原有采收率的问题非常的关注，提高采收率的方法有很多种，采用聚合物驱油技术是一种很有效的方法，但是这种技术该怎样实际运用在大庆油田这一地理环境下进行科学运用是非常关键的[7]。所以对聚合物驱油的原理进行了深度的研究，对其适用的条件进行了科学分析，并针对大庆油田整体环境，对聚合物驱油技术的实际应用进行了探究。从1995年左右开始，聚合物驱油技术第一次在大庆油田投入使用，通过向地层中注入聚合物，使得注入聚合物的区块在试验中取得了非常好的效果，大大提高了采收率，从2002年到今天，每年的聚合物驱油产量一直在1 500万t以上，这使得大庆油田成为了全球最大的三次采油生产基地[8]，有着很广泛的影响力，所以说对于聚合物驱产液变化规律研究显得特别的重要，特别是聚合物驱油技术在实际试验中是否提高了驱油效率以及是否扩大了波及体积和提高采出程度，这些问题对于实际生产中提供有效的理论指导显得尤为重要，所以通过室内模拟实验进行正确的分析和研究。

2 实验部分

2.1 实验条件

（1）实验原油：使用大庆油田原油，配制模拟油至粘度 17 mPs·s；

（2）实验用水：大庆油田注入水或模拟水；

（3）实验用岩心：均质岩心，规格：4.5×4.5×30 cm，岩心饱和油范围：60%～70%。

（4）实验用驱油剂：聚合物SNF 3640d；表面活性剂HDS。

（5）每根岩心数据采集点不少于10个，参数包括压力、产液量、含水率。

（6）含水率测定误差范围±5%，模拟油、聚合物粘度控制误差范围±5%。

2.2 实验方法

研究一维岩心中不同含水率（时机）条件下的聚驱产液指数变化机理。通过水驱至不同含水率（时机）情况下，注入聚合物溶液直至含水率95%，通过对比压力、含水率及采出程度等参数，得到不同含水率（时机）条件下的聚驱产液指数变化规律[9]。

2.3 实验结果及分析

方案一：使用渗透率为750 md的均质岩心，经过饱和水、饱和油后，水驱至含水率50%后，以0.25 mL/min的注入速度，注入粘度为10 mPa•s的聚合物，直至含水率达到95%结束，得到注入PV数与含水率及采出程度之间的变化关系，如图1。

图1 注入pv数与采出程度以及含水率之间的变化关系Fig.1 The relationship between PV number and water cut,recovery

从图1可以看出，随着注入PV数的增加，采出程度平稳上升采出程度最大值为62%，。在20～30之间，含水率达到最低谷，呈现含水率下降漏斗特征，在其后的不同的含水率变化阶段大致平稳上升，含水率达到95%后停止实验[10]。

方案二：使用渗透率为750 md的均质岩心，经过饱和水、饱和油后，水驱至含水率60%后，以0.25 mL/min的注入速度，注入粘度为10 mPa•s的聚合物，直至含水率达到 95%结束，得到注入 pv数与含水率及采出程度之间的变化关系，如图2。

图2 注入pv数与采出程度以及含水率之间的变化关系Fig.2 The relationship between PV number and water cut,recovery

从图2可以看出，随着注入PV数的增加，采出程度平稳上升，采出程度最大值为59%。在10～20之间，含水率达到最低谷，呈现含水率下降漏斗特征，在其后的不同的含水率变化阶段大致平稳上升，含水率达到95%后停止实验[11]。

方案三：使用渗透率为750 md的均质岩心，经过饱和水、饱和油后，水驱至含水率70%后，以0.25 mL/min的注入速度，注入粘度为10 mPa•s的聚合物，直至含水率达到 95%结束，得到注入 PV数与含水率及采出程度之间的变化关系，如图3。

图3 注入pv数与采出程度以及含水率之间的变化关系Fig.3 The relationship between PV number,water cut and recovery

从图3可以看出，随着注入PV数的增加，采出程度平稳上升，采出程度最大值为64%。在20～30之间，含水率达到最低谷，呈现含水率下降漏斗特征，在其后的不同的含水率变化阶段大致平稳上升，含水率达到95%后停止实验[12]。

3 聚合物驱生产动态变化分析

聚合物驱油技术在运用过程中，通过对含水率以及采出程度的分析，我们得出，在不同的时期表现出不同的生产特征。关于聚合物驱油，它的生产过程大体上分为四个阶段，见效前期阶段，见效初期阶段，见效高峰期阶段以及见效末期阶段，我们通过实验研究一维岩心中不同含水率（时机）条件下的聚驱产液指数变化机理。通过水驱至不同含水率（时机）情况下，注入聚合物溶液直至含水率95%，通过对比压力、含水率及采出程度等参数，得到不同含水率（时机）条件下的聚驱产液指数变化规律，我们研究出了聚合物驱的生产规律，对于聚合物驱油的发展，工业化推广具有指导意义，充分发挥聚合物驱油的作用，特别是降水增油作用，对于一些项目的研究，我们发现，注入聚合物的时机越好，对于产液量需要保持的水平越高，特别是对于含水变化幅度比较小的阶段，见效前期阶段，见效初期阶段以及见效末期阶段，更应该有效的保持产液量。

4 聚合物提高驱油效率的机理

我们根据分子运动的理论研究，驱油的动力来源，是由原油分子与注入剂分子的相互碰撞以及相互振动形成的，它们之间形成了对原油的摩擦力以及推力。我们知道宏观上的压力形成原因，使分子间的运用以及分子间相互作用的结果。利用聚合物驱油的过程，实际上是原油分子与注入剂的相互碰撞以及相互振动的过程，在油层多孔介质中，这种相互碰撞以及相互振动的过程表现为两种形式，这两种形式一个表现为对原油的摩擦力，还有一种表现为对原油的推力。

在聚合物驱油的过程中，分子无时无刻不在运动，分子之间相互粘连，相互碰撞，粘连碰撞会使聚合物分子不断储存弹性能，在这过程中会不断释放出弹性能，使得越来越多的不动油大幅度变化为可动油，驱油效率大大提高，并且在一般的情况下，聚合物分子与接触到的岩石以及油膜界面分子的用原理，这种作用原理叫做 “黑-白球”作用原理，使得其中的C—H键上含有大量的弹性能，原油分子与表面原子发生碰撞，从而使原有分子从油相上分离出来，并且原油分子与注入剂在溶液中一起运动。我们通过分析研究得出，聚合物分子具有的弹性能越大，原油被驱动的里相应也会越来越大。在这过程中流速也会有很大的变化，聚合物中溶液流速的变大。原油分子受到聚合物分子的冲击也会越大，增大了摩擦力，驱油效率也会越来越高。

5 结 论

（1）不管是水驱至含水率50%，60%,70%，再采用聚合物驱油，采出程度都会平稳上升，但水驱至70%时，采出程度达到最大值，所以在解决大庆油田实际问题时，优先考虑水驱至70%，再采用聚合物驱油，节省成本，高效开采。

（2）在水驱至含水率 60%时，再采用聚合物驱油，在注入PV数10～20阶段，含水率最低，为了避免让油田含水率过高，可以采用这种办法进行开采，使油田能够长久开采。

（3）根据聚合物驱综合含水曲线的变化特点，一般认为含水率到达最低点以后，出现快速变化的拐点，进入含水低值阶段， 开始采取措施以延长含水低值期。

（4）一维物理实验表明，聚合物驱的含水率曲线无一例外的都呈现含水率下降漏斗特征，并且会继续升高，直到含水率到达95%，在这过程中注入聚合物的时机越早，驱油效率越高。

（5）在不同的含水率阶段，聚合物驱油的含水率的下降过程中的斜率也有很大的变化，它会随着注入聚合物过程的延后而增大，累积产油量的变化随着注入聚合物过程的延后而减小。

（6）通过对聚合物驱油技术的深入研究，特别是在实际应用中，充分了解到聚合物的原理和作用。大庆油田是我国最大的油田，也是原油生产能力非常高的大型油田，在大庆油田开采过程中用到的聚合物采油技术，对油田的开采工作起到了非常重要的作用，这是对聚合物采油技术作用的充分肯定。

［1］刘丽. 聚驱后剩余油分布规律及挖潜措施[D].大庆石油学院,2005.

［2］ 李剑 . 大庆油田主力油层聚驱后剩余油分布规律研究[D].大庆石油学院,2003.

［3］ 张志琦. 均质油层聚驱后蒸汽驱提高采收率实验研究[D].大庆石油学院,2010.

［4］沈非,程林松,黄世军,范晶,李权. 不同注聚时机聚合物驱含水率变化规律研究[J]. 科学技术与工程,2016,(17):149-152+16.

［5］潘越峰. 针对聚合物驱油技术在大庆油田中的运用[J]. 科技与企业,2014(13):390.

［6］高德洁. 强碱三元复合驱小尺寸压力调节器的结构优化研究[D].东北石油大学,2013.

［7］高光磊. 大庆油田聚合物驱分注技术现状分析.《采油工程》第 1卷第2册[C].2011:5.

［8］王正波,叶银珠,王继强. 聚合物驱后剩余油研究现状及发展方向[J].油气地质与采收率,2010(04):37-42+113-114.

［9］ 聂洋. 用φ函数法预测聚驱油藏剩余油饱和度的分布[D].大庆石油学院,2008.

［10］王玲. 聚合物驱偏心分注技术研究[D].大庆石油学院,2007.

［11］袁威. 聚合物驱开发指标预测方法研究[D].大庆石油学院,2005.

［12］段宏. 聚合物驱分注在大庆油田的应用与展望[C]. 山东省石油学会、胜利石油管理局科协、黑龙江省石油学会.三次采油技术研讨会论文集,山东省石油学会、胜利石油管理局科协、黑龙江省石油学会,2003:6.

Study on the Liquid Production Change Rule of Polymer Flooding in Daqing Oilfield at Different Water Cut Stages

HE Chen
（Key Laboratory of Educational Ministry for Improving Oil and Gas Recovery,Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318, China）

In the polymer flooding process, physical properties of the reservoir become poor,and understanding of polymer flooding rule is indistinct. In order to improve the effectiveness of polymer flooding in Daqing oilfield, the fluid production change rule of polymer flooding in Daqing oilfield at different water content stages was studied by using artificial cores under the one-dimensional core conditions. According to the analysis of the water content and the change rule of the recovery rate, the variation law of fluid production of polymer flooding was summarized. The research results have been applied to the oilfield development, and good results have been achieved.

Daqing oilfield;Water content;Degree of recovery;Polymer flooding

TE 357

A

1671-0460（2017）11-2320-04

2017-03-23

何晨（1993-），男，江苏省泰州市人，在读硕士，研究方向：提高油气采收率。E-mail：1207465977@qq.com。