化学驱提高采收率技术现状

2020-02-25冯建发1宇3鹏1黄文涛

福建质量管理 2020年6期

冯建发1 祁涛谢宇3 吕鹏1 黄文涛

(1.华北油田第四采油厂工程技术研究所河北廊坊 065000；2.华北油田第四采油厂电力与维修管理中心河北廊坊 065000；3.华北油田第四采油厂琥珀营采油作业区河北廊坊 065000)

一、化学驱提高采收率技术应用状况

化学驱油是指向注入水中加入一定的化学剂，以改变驱替流体的性质及驱替流体与原油之间的界面性质，从而有利于原油生产的一种采油方法技术。

从世界范围来看“化学驱技术主要在中国应用以大庆油田和胜利油田为代表，聚合物驱和复合驱技术得到快速发展”成为重要EOR 方法，我国化学驱产量占世界化学驱产量的 92%；随着适合化学驱优质资源的减少，化学驱技术向高温高盐油藏、大孔道油藏和聚合物驱后油藏发展。美国EOR的方式主要为热采和气采，在近几年，美国、加拿大、阿曼、委内瑞拉等国家也开展了聚合物驱和表面活性剂驱项目。

二、化学驱油藏开发方案优化设计技术

对于化学驱油藏开发方案优化设计技术，大体将其分为三个阶段：研究准备阶段，优化设计阶段，和方案调整阶段。其中主体为第二阶段。

(一)优化设计阶段。目前，复合驱油先导性试验获得成功，工业性试验进展顺利，初步形成配套工艺技术。复合驱基础研究在驱油机理、数值模拟等方面取得重大突破，有些成果已达到国际先进水平，继胜利孤东小井距复合驱试验之后，大庆、胜利、辽河和克拉玛依也先后成功地进行了多个复合驱先导和扩大试验。郭力奎[6]等报道大庆油田杏二区中部三元复合驱扩大性矿场试验比水驱采收率提高19.24%。复合驱是我国现阶段最常用的化学驱手段，所以接下来就以复合驱为例，阐述和分析优化设计阶段的内容。

1.驱油体系优化设计。复合配方基本要求：复合驱配方体系主要有 2 种。一种是国外早期研究的高浓度小段塞体系，该体系采用较高的表面活性剂浓度，表面活性剂在水中形成胶束，再加上助剂，使油水形成中相微乳液体系，微乳液体系对原油的增溶和乳化能力强。典型代表是美国 Marathon 公司设计的胶束-聚合物驱体系。表面活性剂浓度为 2.5%～5.0%，段塞大小一般小于 0.4 PV，体系形成微乳液，室内驱油效率可以达到 80%以上1。另一种为低浓度大段塞体系。国内从 20 世纪 80年代后期采取 ASP 三元低浓度的策略，其驱油基本原理主要基于毛管准数理论，通过碱与表面活性剂良好的协同作用，降低油水界面张力，体系中表面活性剂的浓度一般为 0.05%～0.40%，碱浓度一般为 0.6%～1.4%。低界面张力配方不仅适用于高酸值的原油，也适用于低酸值甚至是酸值接近零的原油[8]。

复合配方优化是化学驱油优化的重要一步，对于不同的地层选用不同的复合配方，做到因地制宜，事半功倍，正交试验设计方法是目前寻找SP复合驱油体系最佳配方的比较好的方法之一。通过正交试验设计得出的驱油体系配方的效果如何还需实验证实。我们要对得到的配方和其他一系列驱油体系进行室内模拟驱油试验,通过实验我们证明，用正交试验设计方法确定的驱油配方具有重要参考价值。

2.注入方式优化设计。我们都知道三元复合驱提高采收率最主要的机理是在扩大波及体积的基础上，通过降低油水界面张力提高驱油效率。其中扩大波及体积提高中、低渗透层的波及效率是基础，只有在体系已波及到的区域内，进一步提高驱油效率的作用才能够得到更为有效的发挥。化学剂在多孔介质中的损耗，除地层中的滞留损失外，高渗层过多的低效流入同样是一种无谓的浪费(且占有一定的比例)。

(1)高粘度聚合物段塞与低粘度三元体系交替注入方式。在“碱/表面活性剂二元体系与聚合物交替注入提高采收率实验研究”项目研究的基础上，提出了高粘度聚合物段塞与低粘度三元体系交替注入方式(以下简称为P/ASP)。

(2)泡沫前驱段塞与低粘度三元体系交替注入方式。泡沫前驱段塞和高粘度聚合物段塞有着相同的理论基础，但聚合物没有选择性，而泡沫有选择性，遇水堵水，遇油消泡，不会把油层堵住，而是有选择性的，大大提高了保护ASP段塞和堵水的效率。但唯一的缺点就是使用条件相对高粘度聚合物苛刻。

(3)低粘度三元体系与气交替注入方式(3+1)。低粘度三元体系与气交替注入方式开发，注气可以为氮气，二氧化碳，也可以为蒸汽，我国稠油资源丰富，目前主要采用蒸汽吞吐、蒸汽驱热力法进行开采。在注蒸汽开采稠油时，由于蒸汽与地层油密度差、流度比过大，易造成重力超覆和气窜，导致驱替相体积波及系数低；且由于岩石润湿性及原油界面特性的影响，致使稠油采收率较低。同时，注蒸汽热采将消耗大量的燃料，采油成本很高[9]。应用低粘度三元体系与气交替注入的方式将耐高温的表面活性剂随蒸汽一同注入到储层，提高原油流动能力，扩大波及体积，从而提高稠油采收率。

3.经济技术评价。设计的敏感性分析表明：最重要的经济变量是油价、折扣率、经营费用和化学制剂的价格，在敏感性分析中分也包括了不同聚合物的浓度,油田的实际渗透率和垂直与水平渗透率的比率。