河南油田化学驱技术现状与发展

2021-10-18孙林涛张连峰

石油地质与工程 2021年5期

关键词：驱油采收率储量

肖磊，孙林涛，张连峰，王熙，辛辰

（1.中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南南阳 473132；2.中国石化河南油田分公司采油二厂，河南南阳 473400）

河南油田适合化学驱的资源总量约1.75×108t，化学驱动用储量8 196.6×104t，化学驱动用程度46.8%；未动用储量9 322.8×104t，占化学驱总储量的50.0%以上（表1）。

表1 河南油田化学驱储量及动用状况

1 化学驱技术发展历程

河南油田自80代初开始进行三次采油技术前期研究，以化学驱储量级别分类为主线，从化学驱优质储量入手，遵循油藏工程、驱油体系、方案优化设计、先导试验及推广应用等技术环节，合理规划，循序渐进，稳步推进。

化学驱技术先后经历五个发展阶段，第一阶段（1981—1990年）：化学驱方法筛选、潜力评价和聚合物驱可行性研究；第二阶段（1991—1995年）：Ⅰ类储量聚合物驱先导试验；第三阶段（1996—2003年）：Ⅰ类储量聚合物驱工业化应用，Ⅱ类储量化学驱室内研究；第四阶段（2004—2013年）：Ⅱ类储量聚驱工业化应用，二次聚合物驱、SP/ASP复合驱和交联聚合物驱室内研究和先导试验；第五阶段（2014—2020年）：较高黏度普通稠油聚合物驱和Ⅲ类储量高温聚合物驱室内研究与先导试验，低张力泡沫复合驱、非均相复合驱和Ⅴ类储量微乳液驱室内研究。

2 化学驱技术状况

经过30余年技术攻关，河南油田在化学驱技术方面形成了剩余油精细描述、驱油体系研发、井网调整与优化组合、地面混配工艺、注聚全过程调剖、低剪切和分注工艺、化学驱动态调整等重要技术。

河南油田共开展30个化学驱项目，主要在东部的双河、下二门、古城等油田，其中聚合物驱项目23个，高温交联聚合物驱项目1个，二元/三元复合驱项目5个，非均相复合驱项目1个（表2）。现场累计增油约280×104t，化学驱年增油量最高达20×104t，化学驱产油量最高占东部稀油产量的40%左右，化学驱技术已成为河南油田东部油区稳产或延缓产量递减的重要保障。

表2 河南油田化学驱现场实施项目统计

3 化学驱技术存在问题与思考

3.1 化学驱产量递减快

河南油田化学驱Ⅰ类储量7 275.0×104t，动用程度70.7%；Ⅱ类储量4 562.0×104t，动用程度59.7%，其中Ⅰ/Ⅱ类规模化优质储量已全部动用。剩余储量化学驱动用技术目前仍处于攻关阶段，且低油价影响化学驱项目效益，导致化学驱产量持续下降，储量接替困难（图1）。

图1 河南油田化学驱产量及储量变化

3.2 剩余储量对化学驱技术的要求

化学驱剩余储量分布特点：①聚合物驱后，油藏采出程度高、含水高，剩余油分布复杂；②Ⅲ类及以上的高温油藏：高温、高矿化度、高含水、油层物性差；③小规模储量断块油藏，含油面积呈条带状，井网不规则、调整难度大，多向受效井少，边水能量强；④较高黏度稠油油藏：原油黏度高、流度控制困难，井距小、聚合物易窜流（图2）。

图2 化学驱剩余储量类型

3.3 主体技术应用范围

聚合物驱技术是河南油田化学驱效益开发的主体技术，但聚合物溶液扩大波及体积能力有限，高渗透层和大孔道导致聚合物窜流，开发效果变差。一旦聚窜形成，治理难度加大，尤其是物性好、非均质性强、原油黏度高、井距小的区块，窜流影响更为明显，严重影响聚合物驱开发效果。有效抑制聚合物窜流是改善和提高聚驱效果的重要途径。

3.4 污水水质对化学剂注入质量的影响

地面配制聚合物溶液过程中，氧和硫对聚合物溶液黏度影响严重（表3、表4）。因此，配聚污水水质治理是提升化学驱注入质量的关键。化学驱现场实施要求氧含量小于0.5 mg/L，硫化物含量小于0.5 mg/L。

表3 氧含量对聚合物性能影响

表4 硫含量对聚合物性能影响

3.5 复合驱技术亟待提升效益水平

复合驱技术具有扩大波及体积和提高驱油效率的作用，可大幅度提高采收率[1–4]。双河油田E3h3Ⅳ511层三元复合驱先导试验取得良好的增油降水效果，试验区阶段增油30.9×104t，阶段提高采收率12.1%，预测提高采收率12.6%，油藏采收率达65.0%。驱油体系组分多、化学剂用量大，导致影响因素相对复杂、体系成本高。化学剂费用占项目成本64.0%（图3），影响化学驱效益。驱油体系成本是制约复合驱技术规模化、长期应用的重要因素。

图3 双河油田E3h3Ⅳ511层三元复合驱项目成本构成

4 剩余储量化学驱动用对策

4.1 聚合物驱后油藏

河南油田聚合物驱后化学驱剩余储量采出程度高、含水高、剩余油分布复杂，占化学驱总剩余储量的35%以上。针对这些剩余储量，河南油田开展了化学驱技术方法研究，包括低张力泡沫复合驱[5–6]、三元复合驱、二次聚合物驱和非均相复合驱等[7–10]（表5）。聚合物驱后动用化学驱储量关键是降低成本，从而提高化学驱效益。

表5 聚合物驱后油藏进一步提高采收率技术

4.2 Ⅲ类及以上高温油藏

Ⅲ类及以上高温油藏埋藏较深、油藏温度高、物性差、矿化度高、含水高，未动用储量约占化学驱总剩余储量的32%。动用这类储量的关键是耐温、抗盐、注入性好、成本低的化学驱驱油体系研发。河南油田经过长期技术攻关，初步形成以低度交联聚合物驱、耐高温聚合物驱、微乳液驱等技术（表6），其中低度交联聚合物驱、高温聚合物驱技术现场应用效果良好，还需进一步深化认识驱油体系，提高污水适应性，扩大应用规模，从而有效动用储量。

表6 Ⅲ类及以上高温油藏提高采收率技术

4.3 小规模断块油藏

小规模断块油藏化学驱剩余储量约占化学驱总剩余储量24%，含油面积呈条带状、井网不规则、多向受效井少、调整难度大。针对该类储量特点，以低成本聚合物驱技术为主要攻关方向，注重调驱结合，优化地面配注工艺，降低成本，提高化学驱效益。

4.4 黏度较高的稠油油藏

黏度较高的普通稠油油藏化学驱储量约占化学驱总剩余储量的9%，该类储量原油黏度高，井网不规则，井距小，流度控制困难，化学剂容易窜流。采用黏弹性优越的超高分聚合物或多功能聚合物为驱油体系，以高黏弹性为基础，合理控制流度，强化调驱结合，辅以降黏，提高原油流动性，可以有效动用该类储量（表7）。

表7 黏度较高的稠油油藏提高采收率技术

4.5 交联聚合物驱提高采收率

交联聚合物（或称微凝胶）提高了聚合物的耐温性能，高温适应性强，热稳定性好，增黏效果明显[11]。同时，交联聚合物建立渗流阻力能力远高于聚合物，扩大波及体积能力强，与复合驱油体系相结合，有助于改善和提高驱油效率（表8）。

表8 不同驱油体系岩心驱替效果对比

4.6 全过程调剖能够提升化学驱效果

河南油田形成了注聚前、注聚中、注聚后（水驱前）聚合物驱全过程调剖技术。注聚前调剖可以有效改善吸水剖面，扩大聚合物波及体积；注聚过程中调剖可抑制聚合物溶液窜流，降低产出液聚合物浓度，提高聚合物利用率；转水驱前调剖可保护聚合物段塞，防止后续注入水快速突破，充分发挥后续水驱作用。开展全过程调剖能够有效改善化学驱效果，提升化学驱效益[12–16]。