聚合物驱油是一项较早发明的提高采收率的技术,经过长时间试验与探索,在理论和实践上又有新的突破,对聚合物注入工艺进行了配套优化,形成了新的思路和成熟的聚合物驱配套技术,本文对此进行了详尽地介绍,很值的借鉴。
聚合物驱技术涉及到注入参数和注入方式的优化、油藏数值模拟、聚合物的配制、聚合物溶液的注入、生产方式的改进、采出液的处理以及动态监测等多个环节,仅仅实现单项技术的突破,不形成配套技术就无法实现科研成果向现实生产力的转化以及工业化的推广应用。为此,从地面工艺和油藏工程等各方面协同攻关,形成了具有最新特点的聚合物驱配套技术。
1.建立完善的配套工艺
1)优化聚合物配制站和注入站的布局
三次采油开发方式具有集中配制和分散注入的特点,聚合物配制站必须在空间和时间上对几个区块提供共享服务,由此,带来了聚合物配制站、注入站的优化布局问题。从数学规划和系统工程的角度出发,应用网络流规划方法优化布局模型,以投资最省为目的,化选出配制站个数、规模和位置。
2)全过程动态分析
聚合物驱阶段性强,与水驱相比开采时间短,调整余地小,调整难度大。针对聚合物驱特有的动态反映特点,把整个注聚区调整管理分为注聚前调整、注聚前和后续注水2个阶段,对注入井和油井开展单井动态分析、井组动态分析和区块动态趋势分析,确定各个阶段存在的主要矛盾,逐一提出解决问题的方法,并落实解决。
3)“一井一制”注入法
针对注聚井的注入能力和地层的不同特点,采取不同的单井注入浓度(包括加交联剂)和段塞注入量,及时进行调整,由于每口井的注入段塞均不相同,故把它称为“一井一制”注入法。“一井一制”注入法不仅解决了部分注入压力迅速上升的矛盾,而且低压井高浓度注入有效地封堵了高渗透带,减少了聚全物窜流,提高了驱替效率。同时,对不能正常混注的高压井实施间歇注聚,保证了高压井的正常注入,取得了很好的效果。
4)分层注入法
根据聚合物驱吸水剖面显示,在笼统注入方式下,高渗透层的相对吸入量远高于中、低渗透层,并且随着间渗透率级差的增大以及低渗透油层所占厚度比例的增加,注聚合物的开采效果变差。在高渗透层聚合物深液低效注入,在低渗透层聚合物驱的动用程度低,制约了聚合物的整体开发效果。应用分层注入技术,较好地解决了层间吸聚差异较大的问题,提高了较差层段的注入强度,控制较好层段的注入量,进一步扩大了波及体积,控制注聚后期综合含水的回升速度,改善了区块最终开发效果。
5)添加交联剂
交联聚合物驱油是在聚合物驱油的基础上发展起来的新型驱油技术,它是采用接近聚合物驱的聚合物深液,加入少量缓交联型交联剂,使之在地层内产生缓慢、轻度交联,提高地层阻力系数和残余阻力系数,改善油藏的非均质状况,在大量交联聚合物深液注入过程中以及弱交联和交联后溶液被后续注入液体推动时,会产生像聚合物驱一样的驱油效果,从而起到调剖和驱油的综合作用。随着聚合物驱油技术的日趋成熟和聚合物驱规模的逐年加大,聚合物驱油技术已成为保持持续稳产及高含水后期油田开发水平的重要技术手段。
6)研究方向
实施多层系同时注入可明显降低单层注入风险,防止管外窜流造成的低效注入,提高药剂利用率,同时可实现分层、单层、选层、多层注入,对进一步拓展聚合物驱发展空间,提高孤东油田采收率具有重要的理论和实践意义。
对工业化聚合物驱的高含水、高采出程度和高渗透率区块,宜采用600PV·mg/L以上高浓度注入段塞,当最大注入量达到700PV·mg/L时可取得最佳技术经济效果。此外,有针对性地采取分层注入,根据注聚区动态反映特点进行综合调整是改善聚合物驱效果的必要技术措施。虽然聚合物驱工业化应用取得了很好的效果,但驱油机理仍有待研究,下步特别要开展聚合物分子构效关系研究,进一步提高综合性能。同时开展聚合物驱经济评价研究,确定各类油藏开展聚合物驱的经济技术界限,并对方案设计、工艺流程设计施工、运行管理效果评价和后续水驱进行优化,提高聚合物驱综合效益。
2.聚合物驱分层注入研究
大量的室内实验和矿场研究表明,聚合物驱的层内和层间调剖作用是显著的,且层内调剖好于层间调剖,这就是单层注聚效果好于多层注聚效果的主要原因。当一套开发层系油层较多、层间渗透率差异较大时,聚合物驱就难以发挥其调剖的优势。因此,要改善多层聚合物驱的效果,对注采层系进行简化,减小层间差异就显得十分重要。目前,分层注采研究大多是注入工艺的研究,但此种方法一方面由于剪切严重,造成注入的聚合物溶液粘度大幅度下降,另一方面大大地增加了设备的投资,使经济效益下降。本文利用室内实验、数值模拟结果,对分层注聚采油进行了研究。
2.1室内实验
2.1.1实验条件
实验模型是用石英砂制作的均质管式模型,采用双管模型以模拟油层的多层情况。模型尺寸为?准2.5×30cm,渗透率分别为300×10-3、1500×10-3μm2。
聚合物为法国SNF公司生产的3530S,注入量为450PV·mg/L。
实验用水矿化度为5727mg/L,Ca2++Mg2+含量为108mg/L。模拟油粘度为20~30mPa·s。
2.1.2驱油实验及结果分析
驱替实验中,首先水驱油至含水率95% ,然后注入浓度为1500mg/L的聚合物溶液段塞,再转注水,直至产出液含水率98%以上。
聚合物溶液的注入采用合注和分注。合注是通过单泵控制双管注入,注入速度为0.46mL/min ;分注是单泵控制单管,控制两个模型的注入量,注入速度为0.23mL/min。
实验结果表明,分注效果好于合注分注时,在双管注入量相同情况下,提高采收率幅度最大。也就是说,分注可以有效地控制不同渗透率层的注入量;而合注时,主要吸水的是高渗透层,低渗透层几乎不吸水,虽然高渗透层的分层提高采收率幅度较高,但低渗透层没有动用,因此提高采收率幅度也就低。
2.2数值模拟研究
2.2.1模型建立
平面模型选用了四个反五点井网,共有油井四口,水井九口,井距280m;纵向上分两个小层,每小层的砂岩厚度为8m,有效厚度5m,上层为低渗透层,下层为高渗透层,共设计模型七个。
模型垂向渗透率为平面渗透率的1%;初始含油饱和度均为0.65;其他如高压物性、相对渗透率曲线、岩石及流体性质等数据都借用了孤东油田的数值;网格为25×25×2的均匀直角网格系统,X、Y方向的网格步长均为29m。动态模型的聚合物特性参数是孤东八区聚合物驱跟踪拟合后得到的参数。根据研究目的的不同,建立了多个动态数据模型,但是所有模型的总注入速度基本都保持在0.1PV/ a,注入聚合物浓度为2000mg/L ,注入聚合物溶液0.25PV。
2.2.2层间渗透率差异对驱油效果的影响
首先研究了合注合采过程中层间渗透率的差异对聚合物驱效果的影响。根据胜利油区开发的实际情况,数模过程中首先水驱至含水率95%,然后注入聚合物段塞,最后水驱至含水率98%。
驱油效果表明,提高采收率的幅度最大,也就是说,当层间渗透率差异为两倍时,最有利于发挥聚合物驱的层间调剖作用。当层间渗透率差异小于两倍时,油层均质性较好,水驱采收率高,聚合物驱提高采收率幅度就小;当层间渗透率差异大于两倍时,聚合物的层间调剖作用减弱,驱替液主要进人了高渗透层,低渗透层的动用变差,提高采收率幅度降低。
2.2.3不同注入方式对驱油效果的影响
聚合物驱主要分为注聚阶段和后续水驱阶段,设计了三种注入方式:注聚,后续水驱合注;注聚合注,后续水驱分注烟注聚和后续水驱分注。数值模拟结果表明,三种注入方式提高采收率分别为9.2%、10.4%和11.2%。可以看出,分注比合注提高采收率高2%。聚合物驱分层注入可以调整层间的吸水状况,当层间渗透率差异为两倍时,效果最佳。分层注入可以有效地控制层间聚合物溶液的注入量,保证低渗透层的有效动用,提高采收率幅度更大。聚合物分层注入驱油效果在注聚阶段和后续水驱阶段均优乎合注。