砾岩油藏聚合物驱的注入方式优化*

关 丹，栾和鑫，阙庭丽，张国山

（中国石油新疆油田分公司实验检测研究院，新疆克拉玛依834000）

聚合物驱已在国内外油田广泛应用，目前也是国内油田水驱后进一步提高采收率的主要技术之一，尤其是在大庆油田，聚合物驱油技术得到了广泛应用并取得了显著的经济效益和社会效益［1-3］。为更大程度地发挥聚合物驱技术在一、二类油层的开发效果，大庆油田开展了交替注入、梯次降黏等注入方式，这些注入方式主要是以砂岩油藏应用为主，但在砾岩油藏中的应用未见报道［4-7］。新疆克拉玛依油田属于山麓-洪积相砾岩油藏，2005年新疆克拉玛依油田已开展聚合物驱工业化试验，以单一恒黏注入方式进行开发，现场取得了一定的效果［8］。但是，由于砾岩储层具有典型的复模态孔隙结构特征，非均质性强，易形成不同级别优势通道，采用单一段塞、笼统的注入方式很难达到扩大波及体积的效果［9］。因此，本文分别采用“单一恒黏”、“梯次降黏”、“梯次增黏”3种注入方式进行三管并联岩心驱替实验，研究不同注入方式对驱油效率的影响。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

聚合物KYPM，固含量94.2%，相对分子质量2500×104，水解度24.6%，工业品，北京恒聚化工集团有限责任公司。实验用水为克拉玛依油田七东1区油井产出水，矿化度10260.8 mg/L，主要离子质量浓度（单位mg/L）：Na++K+3438.8、Mg2+17.48、Ca2+280.32。实验用油：七东1区油井原油，黏度6.5 mPa·s（34℃）。实验用岩心为人造非均质砾岩岩心：尺寸φ3.8 cm×30 cm，具体参数见表1。

岩心驱油装置，江苏海安石油科技有限公司。

1.2 驱油实验

驱油实验具体步骤如下：①采用七东1井区产出水饱和岩心，水测渗透率；②然后用油驱水至不出水；③用七东1井区产出水驱至含水98%，计算采收率；④注入聚合物溶液，最后用七东1井区产出水驱至含水98%，计算化学驱采收率。实验温度34℃，驱替速度为1.5 mL/min。

表1 岩心参数

2 结果与讨论

2.1 注入方式对采收率的影响

根据储层物性，选取了与现场参数相近的渗透率极差及渗透率的岩心，考察了聚合物驱单一恒黏、梯次增黏和梯次降黏等3 种注入方式对采收率的影响，结果见表2。3种聚合物驱注入方式下不同渗透层的分流率随注入体积变化如图1所示。由表2可知，聚合物驱梯次降黏注入方式的提高采收率幅度明显高于单一恒黏以及梯次增黏方式的，进一步提高采收率2.31%。梯次增黏注入方式的前置中低浓段塞与后置高浓度段塞主要作用于中高渗层，导致低渗层动用率较低，分流率形态呈“凹”型变化。梯次降黏注入方式的高黏前置段塞对高渗层进行驱替封堵，中低黏段塞受迫流向中低渗层，使各层的流度差异变小，因此梯次降黏注入时分流率形态呈“U”型变化，延缓了剖面返转的发生［10］。

图1 3种聚合物驱注入方式下不同渗透层的分流率随注入体积变化

为了更大限度地利用梯次降黏方式提高采收率，考察了在聚合物用量相近的情况下三轮次、四轮次的多轮次梯次降黏注入方式对提高采收率的影响，结果见表3。多轮次梯次降黏注入方式驱替过程中注入压力随注入体积变化见图2。由表3和图2可知，随着轮次的增大，提高采收率值变化不大，但是注入压力随着轮次的增多略有下降。因此对于目前注入压力高的区域，可以考虑最终采收率相近的情况下，增加梯次降黏的轮次来降低注入压力。

表2 不同注入方式下的驱油实验结果

图2 多轮次梯次降黏注入方式驱替过程中注入压力随注入体积变化

进一步研究发现，在采收率增幅相近的情况下，与单一恒黏注入方式相比，梯次降黏注入方式聚合物驱可降低聚合物用量约50%，具体见表4。

2.2 注入速率对采收率的影响

注入速率在聚合物驱过程中起着关键作用，主要影响到油田开发时间、注入压力、聚合物驱最终采收率等经济技术指标。对于不同的矿场条件，实施聚合物驱都要有一个合理的注入速率［11］。因此，针对A 区的生产状况，考察了聚合物体系（0.7 PV×2000 mg/L）不同注入速度对采收率的影响，即水驱时驱替速率为1.5 mL/min，聚合物驱时驱替速率分别为0.5、1.5和3.0 mL/min，实验结果见表5。由表5可知，在合理的注入速率下，注入聚合物后可以改善油层的吸水剖面，改变岩心的非均质程度，扩大波及体积，进一步提高采收率［12］。

据文献报道［13］，在砂岩油藏开展梯次降黏提速可进一步提高采收率。针对砾岩油藏，测试了同一驱替体系（0.3 PV×2500 mg/L+0.3 PV×2000 mg/L+0.1 PV×1600 mg/L）在不同注入速度（1.5、3.0 mL/min）下的采收率，结果见表6。实验结果表明，恒速（1.5 mL/min）注入提高采收率值比增速（3.0 mL/min）注入提高采收率值高2.18%。一方面，由于聚合物溶液为非牛顿流体，随着注入速率的增加，剪切应力变大，聚合物溶液黏度受剪切作用会不同程度地降低，导致聚合物驱扩大波及体积的能力下降，最终提高采收率值降低；另一方面，驱替速率太大，会使残余阻力增加，聚合物在岩心中的滞留量加大，进而堵塞流动通道［12-13］。

表3 多轮次降黏驱油实验结果

表4 两种聚合物驱注入方式下不同渗透层的采收率

表5 采用单一恒黏注入方式不同注入速率下的采收率结果

表6 采用梯次降黏方式不同注入速度下的采收率结果

3 现场应用

采用聚合物驱梯次降黏注入方式首次在新疆克拉玛依油田七东1区开展5井组的现场试验，在注入量保持平稳下，注入0.3 PV 聚合物溶液后，将聚合物浓度由初始的1600 mg/L 降低到800 mg/L，含水由95%下降到83%，日产油平均上升3 t（图3），以TD71417井组为例，从吸水剖面（见表7）来看，剖面动用更加均匀，同时节约了聚合物干粉用量438 t。鉴于梯次降黏注入方式在这5个井组中起到了好的降水增油的效果，目前已把梯次降黏注入方式应用到了整个七东1井区。

图3 措施前后T71710井油水井的产油量和含水率变化

表7 TD71417吸水剖面对比

4 结论

人造非均质砾岩岩心驱油实验中，在相同聚合物用量下，采用梯次降黏注入方式提高采收率幅度最高，其次为梯次增黏注入方式，单一恒黏注入方式的最低。在采收率增幅相近的情况下，与单一恒黏注入方式相比，梯次降黏注入方式可明显降低聚合物用量约50%。

在聚合物用量相近的条件下，提高采收率幅度与梯次降黏轮次无关，但随着轮次的增多，注入压力有所降低，对于目前注入压力高的区域，可考虑采用增加轮次来降低注入压力，同时也不影响最终的采收率。

对于七东1矿场，聚合物溶液合理的注入速率为1.5 mL/min，同时在梯次降黏注入方式下，恒速（1.5 mL/min）注入提高采收率值比增速（3 mL/min）注入提高采收率值高2.18%。

将梯次降黏注入方式应用于新疆油田七东1井区起到了明显的降水增油的效果，同时可以大量节约聚合物干粉用量。