喇北东块弱碱三元复合驱采出液化学剂分布规律研究

大庆油田有限责任公司第六采油厂试验大队

三元复合驱体系在地下运移过程中，受到了很多因素影响，会导致聚合物、碱、表面活性剂发生色谱分离，最终转移到采出端口。因为转移消耗时间不同，采出化学剂检测的浓度系数有很大差异。因此，有必要通过对试验区注采井进行取样，分析注采井各化学剂浓度在油层中的分布规律，进一步指导三元复合驱配方设计及副段塞阶段方案调整，为降低三元驱成本提供参考，同时也为三元驱采收率提升提供新思路。本文研究选择的试验区是喇北东块二区中部位置，井区编号喇8-24，整个区域面积为0.36 km2。开发体系的油层为Ⅱ1-18，其中：目的层有近8.90 m 厚度的砂岩结构，有效厚度达到7.1 m，渗透率平均值为105×10-3μm2，储量达到30.72×104t，孔隙体积达到63.51×104m3。试验区采用五点法面积井网结构，井距长度为106 m，共设计32 口井，其中注入井12 口，采油井20 口。

试验区于2016 年6 月完成32 口油水井投产工作，2018 年9 月开始前置聚合物段塞注入，2020 年9 月完成三元主段塞注入阶段，累积注入化学剂0.413 PV，综合含水率92.0%，与空白水驱阶段比，含水率下降3.2 个百分点，取得了较好开发效果。

1 化学剂取样分析

对于化学剂分布规律的研究，已有研究成果多数采取了抽样检测的方式，确定了注入井与采出井，再将三元体系样品进行多维度分析，分析指标主要有聚合物浓度、活性等[1-4]。

（1）注入井化学检测。对于注入井化学监测以采样对比检测为主，具体操作是：选择注入井12口，每半个月取样一次，先后共计取样24 次，并对样品进行聚合物浓度、碱浓度、表面活性剂浓度、黏度检测。

（2）采出井化学检测。采出井与注入井化学检测相似，按照时间周期采样不同时期样品，并对其进行多项目检测。为明确化学剂采出规律，在2018 年9 月开始前置聚合物段塞注入，对井口进行采样并检测，之后每隔半个月采样一次。在年底转注主段塞后，增加活性或碱性药剂，进一步检测。随后每月检测2 次采出聚合物、碱、表面活性剂浓度、黏度、pH 值及矿化度。

2 化学剂分布规律

（1）油井采出液中依次采出不同化学剂，采出浓度差异明显。三类油层三元复合驱各种化学剂采出浓度差异较大，色谱分离现象明显。油井采出液中先检测到聚合物，之后检测到碱，最后检测到表面活性剂[5]，说明三种化学剂不是同时采出的。对比发现，试验区采出液中检测到碱时的化学剂注入体积与采出液中检测到表面活性剂时的化学剂注入体积相差0.14 PV（表1）。

三类油层三元复合驱的各化学剂采出浓度明显高于二类油层三元复合驱，碱的最高采出浓度为5 780 mg/L，聚合物最高采出浓度为2 198 mg/L，表面活性剂的最高采出浓度为2 198 mg/L。

（2）聚合物最先突破，采出浓度呈先上升后下降趋势。试验区三元主段塞初期即注入化学剂体积为0.08 PV 时，油井采出液中开始检测到聚合物；注入化学剂体积为0.15～0.25 PV 时，油井进入见效高峰期，此时采出聚合物的井数达到了16 口，占全区总井数的80.0%；注入化学剂体积0.34 PV时，20 口油井全部检测到了聚合物。

采出的聚合物浓度呈先上升后下降趋势[6]。试验区三元主段塞注入阶段平均采出聚合物浓度为465 mg/L，单井最高采出聚合物浓度为2 198 mg/L。三元副段塞注入阶段平均采出聚合物浓度为1 190 mg/L，最高采出聚合物浓度为2 071 mg/L（表2）。

对不同段塞按照不同步骤注入，并采集样品检测其聚合物浓度，发现其变化规律为先上升后下降，尤其是在三元主段塞阶段，参数值达到了最高峰2 198 mg/L。到2020 年10 月（注入化学剂0.445 PV），试验区平均采出聚合物浓度1 190 mg/L，其中聚合物采出浓度大于1 500 mg/L 有9 口井，平均采聚浓度1 789 mg/L；聚合物采出浓度1 000～1 500 mg/L 有5 口井，平均采聚浓度1 229 mg/L；聚合物采出浓度小于1 000 mg/L 有9 口井，平均采聚浓度710 mg/L。

表1 两个三元复合驱区块化学剂采出情况对比Tab.1 Comparison of chemical agents produced in two ASP flooding blocks

表2 各段塞采出聚合物浓度对比Tab.2 Comparison of polymer concentration produced from each slug

图1 油井采出碱浓度变化曲线Fig.1 Changing curve of alkaline concentration produced from oil well

（3）注入三元液体积0.09 PV 后采出碱，个别油井采出碱浓度逐渐升高。试验区三元主段塞中期即注入三元液体积为0.09 PV 时，油井采出液开始检测到碱，注入三元液体积为0.122～0.231 PV 时，油井进入采出碱高峰期，采出碱井数达到14 口，占全区总井数的70.0%；注入三元液体积为0.320 PV 时，20 口采油井全部采出碱。

从采出碱的浓度曲线（图1）看，采出碱呈逐步上升趋势。试验区三元主段塞阶段平均采出碱浓度为867 mg/L，最高采出碱浓度为1 762 mg/L，单井最高采出碱浓度为5 780 mg/L。其中采出碱浓度大于3 000 mg/L 的有4 口井，平均采出碱浓度3 632 mg/L；采出碱浓度在2 000～3 000 mg/L 之间的有4 口井，平均采出碱浓度2 386 mg/L；采出碱浓度在1 000～2 000 mg/L 之间的有3 口井，平均采出碱浓度1 467 mg/L；采出碱浓度小于1 000 mg/L的有9 口井，平均采出碱浓度672 mg/L。

（4）受油层吸附性影响，最后采出表面活性剂。三元体系在不同油层静态吸附实验研究表明：在该体系中油层类型不同，其对应的属性、特征也不同，主要表现在泥土含量、聚合物以及活性损失、碱损失等方面。在三类油层中，上述指标均高于前两类油层，尤其是表面活性剂吸附损耗远远超过了前两类油层（表3）。由于表面活性剂较强的吸附能力，导致现场试验油井采出液中最后采出表面活性剂。

从现场试验看，表面活性剂采出相对集中。三元副段塞阶段即注入三元液体积为0.23 PV 时，油井开始连续检测到表面活性剂。注入三元液体积0.24～0.32 PV 时，为采出表面活性剂的高峰期，这期间采出表面活性剂的井数达到14 口，占全区总井数的70.0%，目前试验区20 口油井仍有6 口未检测到表面活性剂。

同时采出表面活性剂浓度差异也比较明显（图2）。试验区三元主段塞平均采出表面活性剂浓度为147 mg/L，最高采出表面活性剂浓度为262 mg/L，三元副段塞阶段平均采出表面活性剂浓度为644 mg/L，最高采出表面活性剂浓度为2 198 mg/L。其中采出表面活性剂浓度小于100 mg/L 的有9 口井，平均浓度22 mg/L；采出表面活性剂浓度在100～1 000 mg/L之间的有5口井，平均浓度508 mg/L；采出表面活性剂浓度大于1 000 mg/L 的有6 口井，平均浓度1 582 mg/L。

表3 三元复合驱体系静态吸附实验数据Tab.3 Satic adsorption test data of ASP flooding system

图2 油井采出表面活性剂浓度变化曲线Fig.2 Changing curve of surfactant concentration produced from oil well

3 化学剂采出影响因素分析

3.1 油层条件

（1）受优势砂体影响。这是造成试验区南部井见剂浓度高的主要原因，其中有3 个井组出现采出聚合物浓度突进现象[7]。

（2）油层不具有强均质性，油层采出化学剂浓度普遍较高。喇嘛甸油田三类油层平均渗透率变异系数达到了0.604，即便在段塞设计上增加了前置聚合物进行调整，加上个性化单井设计，注入了高浓度三元体系保持了稳定性，但区域内部高渗透层的注采能力依然较高。化学剂沿高渗透层推进，导致油层采出化学剂浓度普遍较高。这样类型的油井多达7 口，其特征是：砂岩厚度平均达到8.4 m，有效厚度达到6.5 m，有效渗透率为0.248 μm2，对应的变异系数0.753，采出聚合物浓度、采出碱浓度以及采出表面活性剂浓度分别达到1 782 mg/L、4 992 mg/L、1 149 mg/L。

（3）油层呈现多韵律发育，油层采出化学剂浓度较低[8]。这类油层渗透性会变差，各小层接替受效，化学剂推进过程比较缓慢，油井采出化学剂浓度就会低。此类型油井有2 口，其特征是：砂岩厚度平均达到10.2 m，有效厚度达到8.3 m，渗透率为0.177 μm2，采出聚合物浓度、采出碱浓度分别为370 mg/L、265 mg/L，采出表面活性剂浓度为0。

3.2 注采连通关系

化学剂采出浓度随着井体发育情况而发生变化，化学剂随着注入井深入井体中，之后再从采油井被采出，在井体运移过程中会发生浓度变化，这与井体的砂体发育、连通关系有相关性[9-10]。通常两种井的连通方式主要有三种，具体类型及特征见表4。不同的连通结构，采出化学剂浓度也有差异，甚至个别油井表面活性剂采出浓度为0。

表4 注采井不同连通类型采出化学剂情况Tab.4 Chemical agents produced from different connectivigy types of injection and production wells

喇8-3E2437 井组连通率为92.1%，对应注入井喇8-S3E2402、喇8-3E2408 与采出井属于河道砂体-主体席状砂的连通类型，具有极强的注采能力，化学剂推进快速。在2020 年10 月完成了三元液注入，体积达到了0.489 PV，与全区相比增加了0.039 PV。8-3E2437 井组于2020 年1 月检测到表面活性剂采出，采出化学剂时间较早，浓度较高。

4 结论

（1）现场试验表明，试验区最先采出聚合物，之后采出碱，最后采出表面活性剂，采出液中检测到碱时的化学剂注入体积与采出液中检测到表面活性剂时的化学剂注入体积相差0.14 PV。各化学剂采出浓度差异明显，色谱分离明显。

（2）表面活性剂在油层中竞争吸附强导致其采出时间相对较晚，采出时间主要消耗在注入井至采油井运移过程中。室内研究表明，表面活性剂在油层中吸附量能达到28.8%。

（3）油层条件影响化学剂的采出。优势砂体采出化学剂浓度较高；油层均质性差，内部存在高渗透层的井注采能力较高，采出化学剂浓度较高；多韵律油层，各层接替受效，化学剂推进过程比较缓慢，油层采出化学剂浓度不高。

（4）注采连通关系影响采出化学剂。现场表明，河道-席状砂连通、席状砂-席状砂连通井组采出化学剂浓度高，能达到1 000 mg/L 以上；表外-河道（席状砂）连通井组采出化学剂浓度低，采出浓度不到400 mg/L。