天然气与聚合物交替驱油实验.pdf

2 0 1 5年 6月 第 3 4卷第 3期 大庆石油地质与开发 Pe t r o l e um Ge o l o g y a n d Oi l fi e l d De v e l o p me n t i n Da q i n g J u n e ， 2 01 5 Vo 1 ． 3 4 No ． 3 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． I S S N ． 1 0 0 0 ． 3 7 5 4 ． 2 0 1 5 ． 0 3 ． 0 2 2 天然气 与聚合物交替驱油实验 李俊 大庆油田有限责任公司第六采油厂，黑龙江 大庆1 6 3 1 1 4 摘要针对聚合物驱存在厚油层顶部或各韵律段顶部的中低渗透油层动用差、聚驱效果差、层间矛盾更加突出 等问题，为进一步提高中低渗透油层的驱油效率，利用天然气具有在地层中自然膨胀效应和重力分异作用，更 容易进入中低渗透率油层的特点，开展了天然气与聚合物交替驱油室内研究。通过岩心驱油实验，研究了气体 段塞大小、气液比、聚合物相对分子质量、聚合物溶液质量浓度、段塞组合等对天然气与聚合物交替驱油提高 采收率效果的影响。注人参数优化实验结果表明，天然气与聚合物交替驱油比聚合物驱多提高采收率 1 1 ％；交 替周期、聚合物相对分子质量和前置段塞等对提高油层存气率和气体突破速度的影响实验表明，缩短交替周期 ， 利用中分子聚合物交替并增加高浓度聚合物前置段塞，可有效减缓气窜。 关键词天然气 ；聚合物 ；交替注入 ；驱油效果 中图分类号T E 3 5 7 ． 4 6 文献标识码B 文章编号1 0 0 0 3 7 5 4 2 0 1 5 0 3 - 0 1 2 0 0 4 oI L DRⅣ I NG EXP ERI M ENT W I TH THE NATURAL GAS ALTERNATI NG PoLYM ER L I J u n N o ． 6 O i l P r o d u c t i o n P l a n t o f D a q i n g O i lfie l d C o ．L t d ． ， D a q i n g 1 6 3 1 1 4 ，C h i n a Ab s t r a c t I n t h e l i g h t o f t h e p r o b l e ms s u c h a s t h e p o o r e r d e v e l o p me n t o f l o w a n d me d i u m p e r me a b i l i t y o i l l a y e r s ， p o o r e r po l y me r o i l d riv i ng e f f e c t s．r a t he r s e r i o u s a nd o b v i o us i nt e r l a y e r c o nt r a d i c t i o n a n d S O o n f o r t h e po l y me r d r i v i n g o n t he t o p o f t h i c k o r e a c h r h y t h mi c i n t e r v a l ，i n o r d e r t o e n ha n c e t h e o i l flo o d i n g e ffi c i e n c y o f t h e s e r e s e rvo i r s a n d i n t e r v a l s，b y me a n s o f t h e e x pa n s i o n e f f e c t s a nd g r a v i t a t i o n a l d i f f e r e n t i a t i o n o f t h e n a t u r a l g a s i n t h e r e s e rvo i r s a n d f u r t h e r mo r e t he s u p e rio r i t y o f t he g a s mo r e e a s i e r p e ne t r a t i ng i n t o t h e s e l a y e r s，t h e i n d o o r n a t ur al a l t e r n a t i n g p o l y me r o i l ． fl o o d i n g e x p e rime n t i s c o n d u c t e d ．Wi t h t h e h e l p o f t h e c o r e o i l d i s p l a c i n g e x p e rime n t ．t h e i n fl u e n c e s a r e s t ud i e d f o r t h e g a s s l u g s i z e，v a p o r l i q u i d r a t i o，t h e r e l a t i v e mo l e c u l a r we i g h t ／ ma s s a nd s o l u t i o n c o n c e n t r a t i o n 0 f t h e p o l y me r ．s l u g c o mb i n a t i o n a n d S O f o rth o n t h e e f f e c t s o f e n ha n c i n g t h e o i l fl o o d i n g．T he e x p e r i me n t al r e s u l t s o f t h e i n j e c t i o n p a r a me t e r o p t i m i z a t i o n s h o w t h a t c o m p a r i n g w i t h t h e p o l y m e r d r i v i n g ； t h e a d d i t i o n a l r e c o v e r y f a c t o r o f t h e a l t e r n a t e fl o o d i n g c a n r e a c h 1 1％ t h e i n flu e n c e s o f t h e a l t e m a t e c y c l e，r e l a t i v e mo l e c u l a r ma s s a n d p r e s l u g o f t h e p o l y me r e t c ．o n t he g a s d e p o s i t r a t e o f t he o i l r e s e r v o i r s a nd g a s b r e a k t h r o u g h v e l o c i t y s h o w t h a t t h e g a s c h a n ‘ n e l i n g c a n b e e f f e c t i v e l y s l o we d d o wn v i a s h o rte n i n g t h e c y c l e o f t h e a l t e r n a t i ng，me d i u m mo l e c u l e - we i g ht p o l y me r a l t e r n a t i o n a n d e v e n h i g h e r c o n c e n t r a t i o n p o l y me r p r e s l u g ． 收稿 日期 2 0 1 4 1 2 1 5 改 回日期 2 0 1 5 0 3 3 0 基金项目中国石油股份公司重大科技专项 “ 大庆油田原油4 0 0 0万吨持续稳产关键技术研究”支撑项 目部分成果。 作者 简介 李俊 ，女 ，1 9 7 8年生 ，助理工程师 ，从事 油田开发 工作 。 E m a i l l i j u n 0 5 p e t r o c h i n a ． t o m ． c n 第 3 4卷第 3期 李俊天然气与聚合物交替驱油实验 1 2 1 Ke y wo r d s n a t u r a l g a s ；p o l y m e r ； a h e ma t e l y i n j e c t i o n ／ d r i v i n g ； o i l d i s p l a c e d e f f e c t ／ r e s u h 聚合物驱油是水驱之后改善油田开发效果的重 要技术之一_ 1 。 J 。大庆油 田投入 注聚开发后 ，聚合 物驱取得了很好 的增油降水效果 ，但 由于聚合物体 系性能 自身的缺陷 ，注不进水 的油层聚合物也无法 进入 。此外 ，聚合 物调整 注入剖面 的能力 是有 限 的，因此 ，聚合物驱存在厚油层顶部或各韵律段顶 部的中、低渗透油层动用差、聚驱效果差 、层间矛 盾更加突出等问题 。 水气交替驱 WA G 技术作 为一种提 高原 油采 收率的有效措施 ， 已在数十个油 田成功应用。水气 交替注入最初是作 为提高注气波及体 积方法 提出 的， 提高原油采收率在于良好的流度比控制和连通 了未波及的区域 ， 特别是通过水气 的重力分异作用 气体分异到顶部 ， 水积 累到底部驱替原油 。通过注 人水相控制流度 、 稳定驱替前缘来提高气相的波及 效率 ， 加之气驱油较水驱油有更好 的微观驱替效率 。 水气交替驱技术综合了气驱提高微观驱替效率和水 驱提高宏观波及效率两大优点。这导致几乎所有使 用水气交替驱技术的油 田都获得 了原油采收率 的提 高 。通过优化注入方式 ， 提高原 油采收率 和减 缓气窜是水气交替注入技术的重要研究方 向l 1 0 - 1 6 ] 。 为进一步改善聚合物驱油效果 ，提高中低渗透 油层动用能力 ，在水气交替驱技术基础上 ，利用天 然气密度低、可扩大波及体积和提高微观驱油效率 的特点 ，开展天然气 与聚合物交替驱油技术研究 。 通过岩心实验和理论分析，研究不同注入参数条件 下 ，天然气与聚合物交替驱油效果的差异 ，考察注 入参数对提高采收率和气窜的影响 ，确定合理 的注 入方式 。 1实验条件 1 ． 1实验 材料 聚合物为大庆炼化公司生产 的部分水解聚丙烯 酰胺 ，相对分子质量分别为 1 2 0 0 x 1 0 ，1 9 0 0 x 1 0 和 2 5 0 0 xi 0 。天然 气为 大庆油 田产 标准天 然气。 实验用 油 为原 油 与煤 油按 一 定 比例配 制 的模 拟 油 ，4 5℃下黏度为 i 0 mP a S 。实验用水为大庆油 田标准盐水和油田采出污水。 岩心为环氧树脂胶结二维纵 向层 内非均质人造 岩心 ，渗透率变异系数为 0 ． 7 2 ，平 均空气渗透率 1 ． 2 m ，岩心几何尺寸 4 。 5 c m x 4 ． 5 c rux 3 0 a m， 各小层厚度 1 ． 5 c m。 1 ． 2仪器设备 采用驱替实验装置测试进行气聚交替驱油效果 评价，实验装置包括平流泵 、压力传感器 、岩心夹 持器 、手摇泵 、中间容器和天然气瓶等。除平流泵 和手摇泵外 ，其他部分置于 4 5。 C恒温箱内。 岩心驱油 实验步 骤 岩 心抽空 饱和水 ，饱 和 油 ，水驱至含水率 9 8 ％ ，按实验方 案设 计进行气 聚交替注入 ，后续水驱至含水率 9 8 ％。 1 ． 3驱替方案设计 方案 1 1 0 0 0 m g ／ L超高分子聚合物0 ． 6 4 P V。 方案 2 1 0 0 0 mg ／ L超高分子聚合物0 ． 3 0 P V 天然气 0 ． 1 0 P V 1 0 0 0 m g ／ L超高分子聚合物 0 ． 2 4 PV。 方案 3 1 0 0 0 mL超高分子聚合物 0 ． 2 8 P V 9 0 0 mg ／ L抗盐聚合物 0 ． 3 6 P V。 方案 4 1 0 0 0 mg ／ L超高分子聚合物0 ． 2 8 P V 9 0 0 m g ／ L抗盐聚合物 0 ． 1 7 P V 天然气 0 ． 0 4 P V 9 0 0 m g ／ L 抗盐聚合物 0 ． 1 P V 9 0 0 m g ／ L抗盐聚合 物 0 ． 0 9 P V。 方案 5 1 0 0 0 mL超高分子聚合物 0 。 2 8 P V 9 0 0 mg ／ L抗盐聚合物 0 ． 1 7 P V 天然气 0 ． 1 P V 9 0 0 m g ／ L抗盐 聚合物 0 ． 1 P V 9 0 0 mg ／ L抗盐 聚合 物 0． 0 9 PV。 方案6 1 0 0 0 m L 超高分子聚合物 0 ． 3 P V 1 0 0 0 m g ／ L抗盐聚合物 0 ． 3 4 P V 。 方案 7 1 0 0 0 m g ／ L超高分子聚合物 0 ． 3 P V 3 0 0 0 mg ／ L抗盐聚合物 0 ． 0 3 P V 天然气 0 ． 1 P V 1 0 0 0 mg ／ L抗盐聚合物 0 ． 0 5 P V 5 0 0 0 m L抗盐 聚合物 0 ． 0 3 P V 天然气 0 ． 1 P V 5 0 0 m g ／ L抗盐聚 合 物 0 ． 1 P V。 方案 8 1 0 0 0 m g ／ L超高分子聚合物 0 ． 3 P V 3 0 0 0 mg ／ L抗盐聚合物 0 ． 0 3 P V 天然气 0 ． 1 P V 1 0 0 0 mL中分子聚合物 0 ． 0 5 P V 5 0 0 0 mg ／ L抗 盐聚合物 0 ． 0 3 P V 天然气 0 ． 1 P V 5 0 0 mg ／ L中分 子聚合物 0 ． 1 P V。 2实验结果与讨 论 2 ． 1提高采收率效果 2 ． 1 ． 1气聚驱可以改善聚驱效果 在注入体积相同条件下 ，利用天然气代替聚合 1 2 2 大庆石油地质 与开发 2 0 1 5正 物进行气聚两相驱 ，可进一步改善聚驱效果 ，比聚 驱多提高采收率 1 ． 4 2 ％，同时节省 了聚合物 ，提 高了经济效益 表 1 。 表 1 气聚 交替驱油实验数 据 Ta bl e 1 Expe rime nt a l d at a of G／P a l t e r na t e l y 0i l dr i v i ng 2 ． 1 ． 2 气液 比对 驱 油效果 的影 响 气聚交替微观驱油机理指出，气水界面提供 了 油流的连接通道 ，而且气水界面夹带油相流动 ，这 种流动只有在气和聚水交替通过孔道时才能发挥作 用 ，因此保持适当气聚比是十分重要的。 室内岩心驱油实验研究了不同气液比情况下 的 气聚两相驱油效果。在聚合物用量均为 6 4 0 P V mg ／ L的 条 件 下 ，单 纯 聚 合 物 驱 提 高 采 收 率 1 6 ． 8 8 ％ ；聚 驱 中后 期 进 行 气 聚 两 相 驱 ，气 液 比 0 ． 4 1 时 ，气 聚驱提 高采收率 1 6 ． 3 6 ％ ，低于 聚驱 0 ． 5 2 ％ ；气液 比 1 1时 ，气聚驱提高采 收率 1 9 ． 2 1 ％ ，高于聚驱 2 ． 3 3 ％ 表 2 。 表 2 不 同气液 比驱油实验数据 Ta bl e 2 Exp e r i me nt al data o f t he oi l dr i v i ng wi t h di ffe r e n t VLRs 2 ． 1 ． 3气聚交替周期越短，气聚驱采收率提 高幅度 越 大 室内岩心驱油实验研究结果表明 ，气液交替周 期 短 ， 驱 油 效 果 好。 在 聚 合 物 用 量 均 为 6 4 0 P V m g ／ L，天然气 用量 为 0 ． 2 P V 时，采 用大段塞气聚交替注入，气聚驱提高采收率为 2 4 ． 6 3 ％，最终采收率为 7 0 ． 9 0 ％；而采用小段塞 气聚交替注入 ，气聚驱提高采收率为 3 3 ． 0 7 ％ ，最 终采收率为 7 9 ． 9 2 ％ 表 3 。 表 3 不同交替周期驱油实验数据 Ta b l e 3 Ex p e r i me n tal d a ta o f t h e o i l d r i v i n g wi t h d i ffe r e n t a l t e r n a t e c y c l e s 2 ． 1 ． 4气聚交替前增加 高浓度聚合物段塞 ，气聚交 替过程 中改注中分子聚合物 ，可进一步提 高 采 收 率 聚驱 0 ． 3 P V后 ，注气前增加高浓 度聚合物段 塞 ，在聚合物总用量为 6 4 0 P V m g ／ L ，天然气用 量为 0 ． 2 P V时 ，利用抗盐 聚合物与天然气交替注 入进行气聚驱 ，气 聚驱提高采收率 2 8 ． 6 6 ％ ，最终 采收率 6 8 ． 1 5 ％；利用中分子聚合物与天然气交替 注入进行气聚驱 ，气聚驱提高采收率 3 0 ． 4 9 ％ ，最 终采收率 7 0 ． 7 3 ％ 表 4 。 表 4 注入方式优化实验采收率对 比 Ta b l e 4 Co n t r a s t s o f t he e n h a nc e d e x p e r i m e n ta l r e c o v e r y f a c t o r s b y o p t i mi z i n g t h e i n j e e t i n g f o r ms 采用中分子与抗盐聚合物交替注入进行气聚两 相驱油 ，效果较好的原因是 同浓度 的抗盐聚合物 溶液 的黏度比中分子聚合物要高 ，分子链较长，抗 盐聚合物分子无法进入气体所扩张的空间。气聚驱 过程 中的压力变化也能反映这一现象。所以为了拓 展有效空间 ，提高气聚驱的驱油效率 ，气聚驱时应 采用分子链较短的不同浓度中分子聚合物 ，从压力 变化来看 5 0 0 m g ／ L的中分子 聚合 物与气体交 替 注入时，压力上升比较快 ，最高压力达到 1 0 1 k P a ， 而 5 0 0 mg ／ L的抗盐聚合 物与天然气交替注入时 的 最高压力才 8 7 k P a ，这说明低黏 中分溶液进入了中 第 3 4卷第 3期 李俊天然气与聚合物交替驱油实验 1 2 3 低渗透层 ，扩大了驱替液的波及体积 ，提高了驱油 效率。 2 ． 2注入方式对减缓气窜的影响 2 ． 2 ． 1缩短交替周期可提 高油层存气率 不 同交替周期对存气率的影 响实验结果表 明， 在交替过程中保持每个段塞气液比相 同，总注气体 积相同的情况下 ，气液交替段塞增加 、周期缩短 ， 存气率升高 。交替段塞 由 5个大段塞提高到 2 0个 小交替段塞，存气率由2 6 ． 8％升到4 4 ． 2 ％，含气 饱和度也 由5 5 ． 0 ％上升到 7 7 ． 6 ％。 2 ． 2 ． 2气聚交替过程中改注中分子聚合物可抑制气 富 在聚驱中后期进行气聚两相驱油 ，气聚交替过 程 中改 中分子聚合物 ，可减缓气体突破速度。改注 中分子聚合物后 ，见气时间由注气 0 ． 0 9 P V延缓到 0 ． 1 3 P V， 气 窜 时 间 由 注 气0 ． 1 7 P V 滞 后 到 0 ． 2 6 P V。 2 ． 2 ． 3增加 高浓度聚合物前置段塞可减缓 气体 突破 速度 在注 入 天 然气 前 ，注 入 质 量浓 度 为 3 0 0 0～ 5 0 0 0 m g ／ L的聚合 物溶 液 ，注人 天然 气 0 ． 0 8 P V 后 ，出口端开始见气 ；不加高浓度段塞 ，注入天然 气 0 ． 0 4 P V后 ，出口端开始见气。高浓度聚合物前 置段塞 ，可减缓气体突破速度 。 3结 论 1 在聚合物驱替 过程 中，利 用天然气代 替 部分聚合物进行气聚驱 ，可以提高原油采收率 ，同 时降低 了聚合物的用量 。 2 天然气 和聚合物交 替驱油 ，注人方式 优 化后 ，室 内驱 油 效 果 比聚合 物 驱 多 提高 采 收 率 1 1 ％。气聚两相驱时 ，小段塞气聚交替的注入方式 比大段塞交替的注入方式效果要好 ；保持与注聚段 塞相同的压力注气 ，驱油效果较好 。 3 气聚交替过程 中，缩短交替周期 ，利用 中分子聚合物交替并增加高浓度 聚合物前置段塞 ， 可有效减缓气窜 ，提高驱油效果。 参考文献 [ 1 ]张继成 ，梁文福 ，余 兴华 ，等 ．喇 嘛甸油 田特高 含水期 老井 的技术经济 界限 [ J ]．大 庆石油 学院学 报 ，2 0 0 4，2 8 2 l O 1 ． 1 O 3 ． [ 2 ]宋考平 ，高群峰 ，甘 晓飞 ，等 ．喇 嘛甸油 田特高 含水期 油井 合理地层压力及 流压 界 限 [ J ]．大庆 石油 学 院学报 ，2 0 0 4， 2 8 2 9 8 一 l O O ． [ 3 ]徐亚萍 ，穆文志 ，宋 国光 ，等 ．喇 嘛甸油 田水驱 开发注 水量 界限 的实验 [ J ]．大庆石 油学 院学报，2 0 0 5 ，2 9 3 2 6 3 0 ． [ 4 ]赵永胜，魏国章，陆会民，等 ． 聚合物驱能否提高驱油效率 的几点认识 [ J ]．石 油学报 ，2 0 O l ，2 2 3 4 3 - 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