聚合物驱能否提高驱油效率的几点认识.pdf

第 2 2卷第 3期 2 0 0 1 年 5月 石 油 学 报 A ’ TA PE TROLEI S I NI CA Vo 1 ． 2 2 No ． 3 M ay 200 1 文●■号 0 2 5 3 2 6 9 7 2 0 0 1 O 3 0 0 4 3 0 4 聚合物驱能否提高驱油效率的几点认识 赵永胜魏国章陆会民钟玲 大庆油 田有限责任公司勘探 开发研究院 黑龙江大庆 1 6 3 7 1 2 摘 耍 通过对相 距只有 3 0 m 的检查 水驱效果 的北 l 6检 2 7井与检查聚合物驱效 果的 卜6 一 检 2 6井驱替效 果的对 比分析 ， 认为聚合物驱 只是改变 了油水流度 比， 扩大波及 体积 ． 进而提高 了驱油效果 。 但 是 ， 由于聚台物井不能 降低 表面张力 ． 因此 ， 从道 理上讲 也不 能减少 油膜 损失或者说提 高驱油效 率。与水 驱相 比， 虽然人们观寨到 的现象是驱 油效 率的提 高 ． 在岩心分析中表现 出来的是将 中水洗变为强水洗 ， 基 于两 口井中小层 驱油 效率最 商值的一致性 ， 可 以推论如果继 续水驱 ． 鄢么将 中水洗逐渐变 为强水洗也是完全 可能的， 只是时问的长短而 已， 这是 因为驱油效率定 义车身井不受 时间的限制 。因此 ， 确切地说 聚台物驱可 提高波及效率 ． 但 不能认 为聚合物 驱可以提 高驱油效 率。 关■词； 水驱开采；聚合物驱 ；驱油效率 ；波及体积；驱油效果 中圈分类号 TE 3 5 7 文献标识码 A 1 前言 多层非均质亲油砂岩油 田聚合物驱矿场试验取得成功之后 ． 人们对理想 的聚合物驱效果解释却存在着 明 显的争议 ， 一种观点认为聚合物驱主要作用在于改变油、 水流度 比， 扩大波及体积 ， 是一种改性 的水驱， 并不能 提高驱油效率 } 另一种观点认为聚合物驱可以提高驱油效率 ， 依据是对聚合物驱与水驱后检查井岩心分析的驱 油效率所进行的直接对 比， 并力图通过牯弹性、 流变学室内实验研究证明聚合物水溶液提高驱油效率的具体数 值 本文通过对相距只有 3 0 m 的两 口密闭取心检查井 ， 即检查水驱效果 的北 1 - 6 一 检 2 7井与检查聚合物驱效果 的北 1 - 6 一 检 2 6井 的驱替效果对比分析 ， 讨论了聚合物驱与驱油效率的关系 ， 基于驱油效率定义本身并不含有 时间概念 ， 认为将 聚合物驱与水驱后 的驱油效率作简单的对 比就认定聚合物提高了驱油效率是不够确切的 2 多层非均质 砂岩油 田水驱后原油损失类型 研究表明 ， 在现有开发系统条件下水驱开采原油的储量损失约为 j O ％OOI P。 这些损失主要由储层的几何 形状 、 水动力学和物理一 化学损失所构成 所谓几何形状损失是指井网没有控制住的透镜体 、 半透镜体或有注无采导致的原油损失， 对于一定的井 网 密度和布井方式下 ， 这个损失的数值应该是一定的； 水动力学损失的形成是由于水波及的有效储量井不完全 ， 从而导致 了死胡同和死油区地带的原油损失 而物理 化学损失是由毛细管阻力损失和油膜损失所构成 ， 当然 这里也包括 了由于石油一 天然气一 水 岩石系统 中地下流体的物理一 化学变化 ， 如 吸附、 贾敏效应 以及流体的渗透 性质变坏所形成 的损失 。不同岩心及流体 的室内实验表明 ， “ 物理一 化学损失最小是 2 0 ～2 4 OOI P ， 最大可 达 6 o O OI P。并且在其它条件相 同时， 油层的微观非均质越严重， 渗透率越低 ． 这种类型损失的数值也就越 大， 平均为 3 5 ． 0 OOI P左右 几何形状和水动力学损失的总量依懒于油层的非均质程度和目前所采取的井 网 密度， 其变化范 围 O ～2 O oOI P或更大些， 平均为 1 O ～l 5 OOI P。 - D ] 显然 ， 原油在地层中的物理一 化学损失 所 占的比例较大。事实上， 物理一 化学损失主要取决于分子表面张力。由毛细管压力定义可知 PR一 a c o s 8 I 任曲 旧 主 鞫 ～ 一 ■ 豳 盘 瞳 拄 _一 辩 一 嚏 _■ 竞 一 研 一 裳 棚 一 探 啊 勘 一 目 ■ 冒 _ 三 维普资讯 I { 石 油 学 报 2 0 0 1年第 2 2卷 式中 为油水间界面张力 ， N／ m}口 为润湿角， 。 ；y为多孔介质孔隙毛细臂半径， m 研究认为 ， 毛细曾压力 决定了毛细管滞流的原油损失， 而吸附力 a c o s O的大小决定了油膜损失的大小 。 然而， 值得注意的是两者对原油损失的作用不能截然分开。 因此， 降低油 、 水界面张力是撮高驱油效率的主要途 径。 因为降低油、 水界面张力既降低了毛细管力， 同时也降低了吸附力。 如果驱替流体本身不能降低界面张力， 那么也就无力提高驱油效率。 3 北 1 6 一 检 2 6 井与北 1 6 一 检 2 7 井驱替效果对比分析 3 ． 1 北 l 一 6 - 检 2 6井与北 1 - 6 一 检 2 7井区摄况 北 1 - 6 一 检 2 6井与北 1 - 6 一 检 2 7 井位于北一区断西开发区 图 1 。 北一区断西包含萨尔图、 葡萄花、 高台子三个油层， 于 l 9 6 0年后陆续投 入开发， 萨． 葡油层采用三套井网层系开 发 ， 高台子油层于 l 9 8 5年投 入开发 ， 采 用反 九点面积 井 网， 井距为 3 0 0 m。随着油 田水驱开采程度 的不断增加 ， 于 1 9 8 5年开始进行一次加密调整， 采用四点法不规则面积井 网布井 ， 井距 为 2 5 0 ～3 0 0 m， 调整对象主要是 萨葡油层 中 的薄差油层和一类不符合标定准则的油层。 为挖掘主力油层的剩余油潜力， 1 9 9 1年在该区内采用 注采井距为 2 5 0 m 的五点法面积井 阿， 对葡 J卜 。 厚油层进 行加密调整和聚合物驱油工业性试验 中心井北 1 6 2 7井 周围 4口采油井至 l 9 9 8年 5月综合含水已达 9 7 ． 1 。为 了正确评价该试验 区聚合物驱油试 验效果及其它油层动 用状况的变化 ， 在试验区内钻取了北 1 6 一 检 2 6井， 距 1 9 9 1 年钻取的密闭取心检查井北 1 - 6 一 检 2 7井 3 0 m。 北 1 - 6 一 检 2 6井距聚合物注入井北 1 - 6 2 7井 1 7 5 m， 距 原面积井 罔注水井 3 5 0 m， 距一次加密调整注水井 2 0 0 m， 距高台子油层注水井约 3 0 0 m。 北 1 6 一 检 2 6井岩心 收 获率 9 9 ． 6 ， 密 闭率 9 3 - 3 。 3 ． 2 葡 I , - 4 层水驱与聚台物驱效果对比 圉 I 北 l 一 6 一 检 2 6井井位关系示意田 F i g ． 1 W e l l l o c a t i o n s k e t c h ma p 0 f n o r t h l 6 i n s D e c t i0 n we l l 2 6 表 1给出了北～区断西聚合物驱油试验前后钻取的两 口密闭取心检查井葡 I 层段的水洗状况散据。由 表中可 以看出聚合物驱油取得了比较 明显的效果 。 葡 I 一 层段水洗厚度百分数由注聚前的 6 8 ． 0 提高刭注聚 后 的 9 6 ． 9 ， 提 高了 2 8 ． 9 ， 强水洗段 比例 由 4 3 ． 0 提 高到 8 5 ． 6 ， 水洗段平均 驱油效 率由 5 4 - 2 增加 到 6 3 ． 7 ， 提高 了 9 ． 5 。两者对 比所表现出的特征是水洗厚度提高幅度高于驱油效率提高幅度。 将两口密闭取心检查井葡 I 一 层段分别按葡 I． 、 葡 I 、 葡 I 。 和葡 I 进行对 比分析 ， 对聚合物驱油可看 到 以下几种现象 1 对于较厚油层 5 ． 0 m左右 ， 水驱时水洗厚度小的层段注聚后开发效果改善程度最大 。如葡 I z 层注聚 前水洗厚度百分数为 4 3 ． 2 ， 注聚后提高到 1 0 0 ． 0 ， 水洗段平均驱油效率 由 3 8 - 9 增大到 6 1 ． 4 ， 增加了 2 2 ． 5 。 2 对于较薄油层 2 ． 0 m 左右 ， 水驱时水洗厚度大 大于 9 5 - 0 ， 虽然层段驱油效率已达 5 0 ． 0 ， 但聚合 物驱后开发效果也有明显提高 。如葡 】 层 ， 水驱开采时水洗厚度百分数 已达到 9 5 - 5 ， 注聚后水洗厚度百分 数仅提高了 2 ． 1 ， 但水洗段平均驱油效率却由5 0 ． 0 提高到了 6 3 ． 4 。 3 对 于较厚油层 0 5 度 5 ． 0 m左右 ， 水驱时水洗厚度大 大于 9 5 ． 0 ， 水洗段平均驱油效率高， 叩水驱开 维普资讯 第 3 期 赵永胜等 聚合 物驱 能否提高驱 油效 率的几 点认 识 采 已取得较好的开发效果， 寨合物驱油效果不嘎显 如葡 I 层， 注聚合物前水洗厚度百分数 已达 9 6 ． 5 ％， 水洗 段平均驱油效率高达 6 6 ． 3 ， 聚合物驱后水洗厚度百分数仅提高 0 ． 8 ， 水洗段平均驱油效率提高 1 ． 2 。 裹 1 北一 区断西葡 I⋯ 层段 注聚台 物前后 木洗 状况t据裹 T a b l e 1 w咖 r f l u s h e d d a t a i i s l b e f o r e a n d a f t e r p o l y me r i n j e c t i o n I n P u I l - ‘ l a y e r ， D u a n x l , B e i y l l r e a 北 1 6 控 2 7 柬 疆 4 物性较差的薄油层与厚油层合采很难受到聚合物驱油的作用 ， 如葡 I z 一 层段 中的葡 I ． 层 ， 两E l 检查井 的有效厚度分别为 0 ． 5 m 和 0 ． 4 m， 空气渗透率分别 为 0 ． 2 6 8 p m 和 0 ． 3 2 3 p m ， 由于物性差 ， 厚度较薄， 聚合物 驱油试验结束后 ， 葡 I 层 的水洗状况没什 么变化 ， 未收到聚合物驱油的效果。 从上述的分段驱油效果看 ， 聚合物驱与水驱相比其驱油效果明显变好 ， 但扩大波及体积的作用仍受平面与 层间矛盾的制约， 表现在多层段合采条件下水驱难以动用的低渗透层段聚合物驱仍然无效， 特别应该引起注意 的是葡 I 层注聚后的水洗厚度提高 5 6 ． 8 ， 水洗厚度平均每年以 7 ． 6 的速度增长， 分析认为， 将水洗厚度高 速增长的效果完全归于聚合物驱是不妥的。 原因一是与驱油方 向或者说液流方向的改变关系可能较大 ， 砂体空 间分布形态的复杂性 ， 原井网的控制程度可能不够完善 ， 原井同只是南北向驱替， 而聚合物驱有东西向的驱替 作用{ 二是注聚合物井北 i - 6 2 7井距北 】 一 6 一 检 2 6井只有 1 7 5 m， 不但小于正常聚合物驱井距 2 5 0 m， 而且远远 小于水驱时的油水井的距离， 也就是说聚合物驱的强度显然要 比水驱时大很多， 压力梯度提高 2 ～3倍， 但从全 层驱替结果宏观上的一致性足以说 明聚合物驱仍受层问矛盾的制约 。也就是说如果不考虑葡 I 层， 其余 3层 的平均驱油效率两口井基本一致 ， 只提高了 2 ． 7 4 聚合物与驱油效率关系探讨 在此对聚合物与驱油效率关 系进行探讨仅仅是基于两 口密闭取心检查井驱替结果的对 比， 因此片面与遗 漏是在所难免的。 - 如众所知 ， 由于储层问或储层 内的非均质性所引起 的层问与层内干扰导致 了水驱油的不均匀性 ， 表现在注 水倍数 的羞异、 吸水出油的不均匀和水洗程度的差异 对 比北 1 6 一检 2 7与北 1 - 6 一 检 2 6 井 的驱替效果可 以 看出， 聚合物驱也不可能完全消除层问或层 内的干扰 。尽管对比两 E l 检查井的驱油效率时发现北 1 6 - 检 2 6井 比检 2 7井平均提高 9 ． 5 ， 单层段最高可达 2 2 、 5 ， 但据此得出聚合物驱油可以提高驱油效率的结论， 本文认 为是不够严密的。 理论上 ， 驱油效率定义为单层水淹区内注人水的滞 留体积与原始体积之 比。 在检查井研究 中， 水驱油效率的计算是以岩样的含油饱和度减少值与原始含油饱和度的比， 无论哪种定义， 本身均不含有时间的 因紊。实践中， 基于经济有效开发的原则． 人们规定了某一含水 通常为 9 8 作为有效开发界限， 那么该含水 界限下的驱油效率便作为该项驱替流体的驱油效率 本文认 为这种含水的限定， 实质是一种时间的限定。 而这 种时间限定下 的驱油效率与驱潜流体本身 的驱油效率在概念上并不完全相同 ， 这 是因为流体的驱油效事与驱 替倍数关系极为密切。因此 ， 将含水限定下 的两种驱替流体驱油效率对 比称之为阶段 的驱油效集对比比较- 占 O 8 6 8 4 5 3 6 3 5 i 5 O O ＆ 9 4 9 3 6 1 5 2； L n 9 9 4 -4 0 0 7 6 0； i 1 2 i； 4 2 6 5 8 3 i0 4 柑 { 矗 姻 维普资讯 石 油 学 报 2 0 0 1年第 2 2 卷 切 因为驱油效果与时间关系更密切。其次 ， 从北 l 一 6 一 检 2 6与检 2 7井单层的最高驱抽效率上看 ， 聚台物驱的 北 1 6 一 检 2 6为 6 7 ． 5 0A， 而水驱的检 2 7井为 6 6 ． 3 ， 两者役有大的差别 ， 或者说聚合物驱比水驱驱油效率 只提 高了 1 ． 2 ， 说明聚合物驱提高驱油效率的作用是有限的。 第三 ， 一个必须注意的事实是 ， 注聚合物后将原 中水 洗变为强水洗厚度的比例提高幅度较大 ， 如葡 I 层驱油效率提高 2 2 ． 5 ， 主要是将原中水洗 占8 4 ． 4 变为强 水洗 占 8 3 ． 7 l 葡 It z 层注聚后将原中水洗 占 7 1 ． 7 变为强水洗占 6 8 ． 8 ， 原因就在于聚合物改变了流度 比， 迅速地将亦驱过程中所形成的分散在孔隙中或重新附着在管壁上 油膜上 的各种类型可动抽滴驱瞢出来 这 种水洗程度上 的变化只能说是驱油效果的提高 尤其值得深思的是 ， 聚合物驱后强水洗段 的厚度比例均未超过 注聚合物前中水洗段 的厚度 比例 显然， 如果继续 水驱， 特别是将水驱 的井距也缩小到 1 7 5 m， 使之与聚台物驱 条件相同， 即提高驱替压力梯度 ， 那么从逻辑上推断驱油效率达到 6 o 左右也是不容怀疑的。第四， 对 比两 口 检查 井 的葡 I 层 的 驱油效 果 ， 注 聚合 物后 水洗厚 度 由 4 3 ． 2 提高 到 1 0 O ， 驱 油效 率 由 3 8 ． 9 提高 到 6 1 ． 4 ， 抛 开液流方向改变的影响 ， 表面上看 ， 驱油效率提高 2 2 ． 5 ， 坦仔细分析可以看出 ， 葡 I 层 聚合物的 驱油效率 6 1 ． 4 ， 并未超出葡 I 。 层水驱的驱油效率值 6 6 ． 3 ． 这也说明聚合物驱的驱油效率与水驱的驱油效 率并没有数量级上的差别 。 研究表明。 ” ] ， 在驱替过程中 ， 毛管数是影响驱油效率的一个重要参数， 即在特定的孔 隙介质中对于存在不同孔隙 中的不同大小油滴能否开始移动 ， 都直接 和毛管数的大小有关， 毛管数定义为 Ⅳ 譬 【 2 从式 2 可以看出 ， 毛管数与注人相的牯度 和注人相的速度 V成正比， 与界面张力 d成反比。室 内岩心 驱替实验研究认为 要降低残余油饱和度 ． 则必须使毛管数增大 3个甚至更多数量级 。 但在实际矿场试验 中， 由 于注入量和注人压力受到油层破裂压力的限制 ， 注入速度不可能提高很大 ， 特别是聚合物本身并不能降低界面 张力， 因此， 也就不能对毛管教产生数量级的变化， 当然也很难谈到提高驱油效率。对于一种驱替流体来说， 波 及体积逐渐扩大的过程也必然伴随着驱油效果的不断提高 ， 因此严格地说 ， 在多层合采条件下， 在相同含水阶 段 ， 聚合物驱与水驱相比提高了驱油效果或提高了阶段驱油效率是 比较确切的。 5 结论与认识 1 ．检查水驱效果的北 1 - 6 一 检 2 7井与检查聚合物效果的北 1 - 6检 2 6 井相距只有 3 0 m， 因此资料具有较强 的代表性 、 可比性与实践性 。 2 ．基于驱油效率定义本身并不受时间的限制， 因此 ． 从理论上讲 ， 如果驱替流体本身不能降低界面张力 ， 那么也就报难提高驱油效率 3 ．北 1 - 6 一 检 2 7井与北 1 - 6检 2 6井的详细对比表明， 多层台采条件下聚合物驱可以在一定程度上扩大波 及体积 ， 但没有资料能充分说 明聚合物驱提高 了驱油效率 。 4 ．如 将含水 限定下 的水驱与聚合物驱 的驱油效率进行对比， 确切地说只能称之 为阶段驱油效率对 比， 这对于研究 聚合物驱能否提高驱油效率是个必须严格界定 的概念 ， 否则将会引起误导 致谢对大庆油田勘探开发研究院宫文超高级工程师在研究中给予 的帮助深表谢意。 参考文献 [ 1 3 c ． H ． H 螂 p 0 b ． 髓1 Ⅱ H n o T e ] b n e T b B帆 c j B b o p p a ] l r t o u a _ b n o RⅡ mT H a c T C e T K I c K a B a 心 _- J ] ．f x o a a c T e o ， 1 9 7 1 ， 2 2 8 ． [ 2 ] 张博全． 王蛐云编 ． 油 气 层物理学[ M- ．北京 中国地质大学出版社， i 9 8 9 2 2 8 ． 罐疆j 收稿日 期2 0 0 0 一 O l 3 1 修订日 期2 0 0 0 0 5 1 7 编辑 张占峰 维普资讯