基于油藏化学驱能耗分配原理的理想流度控制型驱油剂研究Ⅰ:聚/表二元复合驱油体系的渗流阻力调控机理及应用

针对驱油剂的深部流度控制能力与近井地带注入性之间的矛盾,提出了理想流度控制型驱油剂应满足低黏度配制/输送、近井地带低吸附量长期稳定注入和低浓度产出液的技术要求,同时,在渗流过程中能够在储层深部不同位置建立多级渗流阻力峰值,并且前缘后驱替相渗流阻力应始终保持在较低水平。基于固/液界面吸附作用与分子间相互作用的协同效应,设计了在渗流过程中具备动态改变体系组成和微观溶液结构,从而改变其渗流阻力特征的疏水缔合聚合物/阴离子型表面活性剂二元体系。相较于HP-1(1500 mg/L),表观黏度相近、组成不同的二元体系HP-1(1500 mg/L)/SDSB(150 mg/L)和HP-1(1500 mg/L)/SDSB(200 mg/L),在段塞注入及其后续水驱过程中可以在多孔介质的中、后部构建数值更高、空间分布更优的动态渗流阻力,说明二元体系具备运移增黏特征和延迟突破特征,其前缘的流度控制能力更强,并且渗流阻力在储层的空间分布更合理,从而延长了段塞整体突破时间,有利于提高波及体积和驱油效率。在相对稠油、强非均质性和水驱含水率为80%的渤海某油田油藏条件下,采用基本相同剂量、相近成本的化学剂工业产品进行的驱油实验表明:二元体系后续水驱突破之前驱油剂段塞渗流阻力的空间动态分布特征是影响驱油效率的关键因素,二元体系(AP-P4(1400 mg/L)/ZX-27(300 mg/L),黏度为6.4 mPa·s)比疏水缔合聚合物AP-P4(1750 mg/L,黏度为62.9 mPa·s)多提高10%的原油采收率。

渤海J油田SP复合驱驱油体系优化及调整方案研究

针对渤海J油田二元复合驱中后期出现的含水回升、聚窜等问题,结合海上聚合物注入工艺,优选出性能更好的二元体系,并模拟现场注入条件开展驱油实验。结果表明:优化二元体系相比目前使用体系可提高采收率2.57%。数值模拟结果表明,针对J油田二元复合驱中后期提出的差异化注入方式,相比单一质量浓度注入能够取得更好的效果,提高采收率8.28%,累计增油1.2318×10^(6) m^(3),为同类油田化学驱中后期方案的调整研究提供参考。

聚合物-表面活性剂二元抗盐体系注入性能评价

针对M油田目的层油藏物性差、非均质强、矿化度高等问题,研究了新型双烷基甘油醚衍生表面活性剂(diGE-EO)的耐温抗盐性能,并利用霍尔曲线对比研究了聚合物和聚合物-表面活性剂二元抗盐体系的注入性能,分析了聚合物-表面活性剂二元抗盐体系提高M油田目的层原油采收率的可行性。研究结果表明:双烷基甘油醚衍生表面活性剂(diGE-EO)在质量浓度高于3500 mg/L时依然保持较好的抗盐性能,在85℃条件下放置超过45 d,仍能使油水界面张力降至5.73×10^(-3)mN/m,处于超低界面张力范围,可满足高矿化度油藏开发的要求。同时分析了聚合物-表面活性剂二元抗盐体系的注入性能。结果表明,当聚合物溶液质量浓度达到1500 mg/L、岩心渗透率低于200 mD时,单独注入聚合物难度增大;存在表面活性剂情况下,注入性能得到明显改善。该结果为M油田二元复合驱项目方案设计及现场实施提供了室内实验基础。

无碱表面活性剂-聚合物复合驱技术研究进展

无碱表面活性剂-聚合物二元复合驱可避免碱引起的结垢、乳化、腐蚀等负面作用,降低投资和操作成本,是具有应用前景的化学驱提高石油采收率新技术。目前存在主要问题有:缺少高效稳定的活性剂工业化产品,驱油机理及主要影响因素理论研究薄弱,评价方法不健全,矿场试验少、技术风险较大。影响表面活性剂-聚合物二元复合驱驱油效率的主要因素有体系黏度、界面张力、乳化强度等,二元体系具有较高的黏度是提高采收率的重要保障,体系油水界面张力越低驱油效率越高,体系乳化性能也显著影响驱油效果。表面活性剂-聚合物二元复合驱矿场试验取得了一定效果,但也暴露出一些问题,需要提高配方适应性、驱油剂产品质量稳定性,优化注入方案,加强现场监测和跟踪调整等。

适合渤海绥中361油田二元复合驱体系性能研究

本文在渤海绥中361海上油藏条件下,测定了由磺酸盐型双子表面活性剂为主的表面活性剂(辛基酚基聚氧乙烯醚TX100与磺酸盐型双子表面活性剂按质量比1∶4)与疏水缔合聚合物组成的SP二元复合驱体系的黏度及其与渤海绥中361脱气原油间的界面张力,并考察该体系的抗温性、耐盐性、吸附性及老化稳定性等,测定了该驱油体系在不同渗透率岩心中的阻力系数和残余阻力系数,在三层非均质岩心上进行了表面活性剂浓度不同的6个室内驱油实验。研究结果表明,配方为3000 mg/L表面活性剂+1750 mg/L聚合物的SP二元复合驱油体系具有良好的抗温、抗盐、抗剪切性及老化稳定性;该二元复合驱油体系黏度达40 mPa.s以上,可使油水界面张力降至10-3mN/m数量级,同时该体系在不同渗透率岩心中均能建立较高的阻力系数与残余阻力系数;室内驱油实验表明,在三层非均质岩心中,聚合物浓度为1750 mg/L,二元体系与原油界面张力由100mN/m(表面活性剂0 mg/L)降至10-2mN/m(表面活性剂750 mg/L)数量级时提高采收幅度很大;当界面张力由10-2mN/m(表面活性剂750 mg/L)降至10-3mN/m(表面活性剂1000 3000 mg/L),复合驱采收率增加幅度很小;总体上,该SP二元复合驱油体系具有良好的提高采收率能力,可提高采收率35%以上。

聚合物驱及相关化学驱进展

对国内外聚合物驱及相关化学驱提高采收率技术的近期进展作了综述和讨论。共分 3个论题 :①聚合物驱及驱油聚合物 (HPAM和多糖 ) ;②二元 (SP)和三元 (ASP)复合驱 ;③弱凝胶 (及CDG)调驱。

孤东二元驱体系中表面活性剂复配增效作用研究及应用

报道了孤东PS二元复合驱先导试验中所用胜利石油磺酸盐SLPS与非离子表面活性剂间的复配增效作用研究结果。等摩尔比的磺酸盐AS与非离子剂LS54溶液的动态表面张力能迅速达到平衡且平衡值σe低。AS/LS45混合体系的临界胶束浓度随LS45加入比例的增大不断降低,σe值则迅速降低并维持低值。当油相为正辛烷、甲苯、甲苯+正辛烷(1∶2)时,在磺酸盐SDBS中加入非离子剂LS45、TX、Tween、AES后,油水界面张力均大幅降低;在正辛烷中加入甲苯,可以降低与水相间的界面张力。用介观尺寸耗散粒子动力学(DPD)方法模拟,求得SDBS+TX在油水界面的分布密度较SDBS大大增加,导致界面张力大幅下降。按以上原理复配的3 g/L SLPS+1g/L非离子剂+1.7 g/L聚合物超低界面张力体系,室内物模实验中提高采收率18.1%。在孤乐七区西南Ng54-61层10注16采试验区,从2004年6月起注入SP二元体系(4.5 g/L SLPS+1.5 g/L非离子剂+1.7 g/L聚合物),降水增油效果显著,截止2008年3月,试验区提高采收率5.7%,中心井区提高采收率12.7%且采出程度达到54%。图7表2参12。

三元复合和聚合物驱油液粘度对驱油效果影响实验研究

在模拟大庆油田某化学驱试验区油藏条件下 (4 5℃ ,原油粘度 9mPa·s) ,用 7个水油粘度比的三元复合和聚合物驱油液驱替非均质 (平均渗透率Ka=0 .83μm2 ,变异系数 0 .5 9)和均质 (Ka=1.2 μm2 )人工砂岩岩心的水驱剩余油 ,测定采收率提高幅度。在三元复合驱实验中 ,主段塞 0 .3PV ,相同粘度的聚合物保护段塞 0 .2PV ,在聚合物驱实验中聚合物段塞 0 .5 7PV ,后续注水均为 5PV。当驱替液粘度与被驱替原油粘度之比由 1,2阶梯式增加到 7时 ,三元复合驱和聚合物驱的采收率提高值均不断增大 ,但对应于每一粘度比增加阶梯的采收率增幅却减小 ,在粘度比超某一范围后采收率增幅的减小变得十分显著。实验结果表明 ,在非均质岩心上 ,驱油液与原油的粘度比宜取 2— 4,这时三元复合驱提高采收率 2 0 .6 %— 2 4.0 % ,聚合物驱提高采收率 13.3%— 16 .8% ;在均质岩心上该粘度比宜取 2— 3,这时三元复合驱提高采收率 17.0 %— 19.1% ,聚合物驱提高采收率 11.8%— 13.1%。根据驱油机理讨论了产生这一实验结果的原因。

三元复合驱提高原油采收率关键理论与技术

三元复合驱是比聚合物驱提高采收率幅度更高、技术更复杂的驱油技术，中国适合于三元复合驱的地质储量约为83×108 t，仅大庆油田就有近14×108 t的储量，其潜力巨大，但由于很多关键技术问题没有得到有效解决，因此未能进入工业应用。通过多年的研究与实践，突破了大庆油田低酸值原油无法形成超低界面张力的技术界限，发明了三元复合体系新配方；研制出了烷基苯磺酸盐表面活性剂，并实现了工业化生产；优化确定了适合于三元复合驱的井网井距、层系组合和注入参数；攻克了防垢举升、采出液处理等关键配套技术，整体上达到了工业化应用条件。现场应用实践表明，三元复合驱可在水驱基础上提高采收率20% 以上，比聚合物驱提高采收率多10% 。三元复合驱技术作为大庆油田持续稳产的战略接替技术正在工业化推广，并可以为其他高含水开发阶段的老油田挖潜和陆相砂岩油田的高效开发提供技术支持。

三元复合驱提高原油采收率的三维物理模拟研究

建立了三元复合驱纵向非均质油藏物理模型。在该模型上布置了压差传感器和饱和度测量探针,测量了三元复合驱的开采效果、压力场和饱和度场变化,研究了三元复合驱提高波及效率与驱油效率的宏观渗流机理。对于纵向非均质油藏,三元复合剂在油藏内的吸附、滞留、乳化等作用下使阻力增大、压力上升及流动转向。在平面上,三元复合剂从主流线流向两侧非主流线的剩余油区,驱替出剩余油,提高了平面上的宏观波及范围;在纵向上,三元复合剂从高渗透层内流向中低渗透层,提高了纵向波及范围。在三元复合剂的协同作用下,不仅驱替出高渗透层及主流线上的残余油,而且驱替出中低渗透层、非主流线上的剩余油。因此,三元复合驱可以提高波及效率和驱油效率,从而大幅度提高了原油采收率。

油田开发战略与接替技术

对于中国油田开发面临的严峻形势,详细阐述了基于中国油藏地质特点的开发技术现状、以广义"二次开发"理念为核心的油田开发战略部署,深入分析了以二元驱、稠油火驱、注气混相/非混相驱、泡沫复合驱、聚驱后聚表剂驱为主的5大类关键技术在中国油田开发中的战略地位,指出要根据中国油田开发的现状和特点,积极推进油田开发方式转变,加强油田开发战略接替技术攻关。

泡沫复合驱在胜利油田的应用

针对胜利油区孤岛油田中二区中部Ng3+4油层和埕东油田西区油藏条件,进行了泡沫复合驱实验研究。封堵调剖实验表明,泡沫复合驱具有优良的封堵调剖能力,其封堵能力随渗透率增加而增大;气液共注时,阻力因子随注入量增加而持续增大,交替式注入时,阻力因子随注入量的增加波动上升,但随着注入量不断增加,两种方式均能产生较好的封堵效果;低气液比交替注入时,封堵作用表现缓慢;大段塞交替注入时,封堵效果相对较弱。驱油效率实验表明,泡沫复合驱比水驱提高采收率20%以上,发泡剂对矿化度、温度及原油性质等油藏条件改变均不敏感,适应性强。孤岛油田中二区中部Ng3+4油层实施单井试注后,生产井增油降水效果显著,注入井吸水剖面明显改善。

国内化学驱油技术的研究进展

介绍了国内化学驱油的研究现状和发展方向,包括聚合物驱油技术在认识上的重大转变、研究取得的成果、配套技术的研究,三元复合驱的先导性以及扩大性矿场试验,聚合物驱与深部调剖相结合技术,污水配注聚合物技术,聚合物产品的升级换代和三元复合驱体系的研究等;最后,提出应更深入地开展泡沫复合驱、微生物驱油和纳米技术等化学驱油新技术的研究。

二元复合驱增油效果及采出液性质实验研究

经过30多年的注水开发,辽河油田锦16块油藏层间和层内非均质性进一步加剧,分注和堵水效果逐年变差,开发效率降低,需转换油田开发方式。在现有研究工作基础上,通过理论分析和物理模拟实验,开展无碱二元复合驱全过程五点法仿真物理模拟实验研究。实验结果表明,在岩心平均渗透率相近的情况下,层内纵向非均质模型的水驱采收率较高,而平面非均质模型的化学驱采收率增幅较高。在化学药剂费用和段塞尺寸相同条件下,"调剖剂+二元复合体系"段塞组合的增油效果要好于单独二元复合驱。其中,"体膨聚合物颗粒+二元复合体系"增油效果最好。调剖可以减少化学药剂采出量,进而减小采出液化学药剂浓度和黏度,增大界面张力。

稠油油藏聚驱后二元复合驱提高采收率研究

针对古城油田泌123断块稠油油藏条件,考察了SP二元复合体系的最佳配方、乳化性和热稳定性,并用最佳配方的SP二元复合体系进行了聚合物驱后复合驱替实验。实验结果表明,得到的最佳SP二元复合体系(2000 mg/L ZL-I+3000 mg/L OCSB)的黏度为59.5 mPa.s、界面张力7.87×10-3 mN/m,与聚合物溶液相比,黏度上升2 mPa.s、界面张力下降3～4个数量级,毛管数大幅度提高,具备更大幅度提高采收率的能力。SP二元复合体系与原油形成的乳化液黏度大于二元体系的黏度,乳化作用良好,可以进一步改善流度比。60℃下老化120天后SP二元复合体系中HPAM的水解度缓慢上升后维持在30%～40%,黏度始终保持平稳上升,变化规律与单一聚合物溶液相似;界面张力值在老化期间上升半个数量级以内,盐析程度较单一表面活性剂溶液大幅改善。岩心驱油实验表明,聚合物驱后进行二元复合驱可提高采收率10%OOIP以上,说明古城油田泌123断块稠油油藏采用二元复合驱作为聚合物驱后提高采收率的接替技术是可行的。

石油羧酸盐与烷基苯磺酸盐复配体系在弱碱、无碱条件下的界面活性

系统地考察了质量比4:1的石油羧酸盐工业产品IC0439与烷基苯磺酸盐近期产品复配物的界面活性。所有实验表面活性剂体系均用大庆采油四厂污水配制,含有1500mg/L的HPAM和Na2CO3(弱碱体系)或NaCl(无碱体系)。当复配表面活性剂浓度(以活性物计)为62.5～2000mg/L、Na2CO3浓度为6000～12000mg/L或NaCl浓度为2000～12000mg/L时,实验体系与大庆采油四厂原油间出现超低界面张力(45℃,稳定值),复配体系的界面活性比单一烷基苯磺酸盐体系明显改善,在无碱条件下改善幅度更大。认为该复配体系对加碱生成的天然表面活性物质的依赖性小,NaCl对表面活性剂在油水两相的分布影响更为有效。为达到相同岩心驱油水平所需的表面活性剂浓度,该复配驱油体系为1500～2000mg/L,大大低于烷基苯磺酸盐驱油体系(3000mg/L),表面活性剂费用可减少20%～40%。

三元复合驱油体系粘弹性及界面活性对驱油效率的影响

实验研究了大庆油田所用ASP三元复合驱替液的驱油效率与碱浓度之间的关系。在45℃(大庆油藏温度)下,随碱浓度增大(0～1.5×104mg/L),NaOH/ORS 41/HPAM蒸馏水溶液在全部实验剪切速率范围内的粘度及在全部实验剪切振荡频率范围内的损耗模量、储能模量、松弛时间均不断下降,表明溶液粘弹性不断减小;溶液与原油间的动态界面张力(60min稳定值)基本上不受聚合物浓度的影响,而随碱浓度的增大而下降,在碱浓度≥8.0×103mg/L时达到超低值(10-3mN/m)。用注入水(矿化度3.7×103mg/L)配制的相同ORS 41和HPAM浓度、不同碱浓度(0、3.0×103、6.0×103、1.2×104mg/L)的ASP溶液在不同岩心上的驱油效率变化规律有很大不同,水驱后提高采收率的幅度,在人造非均质岩心上在碱浓度3.0×103和6.0×103mg/L时达到高峰值,在标准长度和加长至两倍长度的两组天然均质岩心上随碱浓度增大而逐步提高,在碱浓度增大至1.2×104mg/L时略有降低。高碱浓度ASP溶液尽管具有超低界面张力,但由于粘度低、粘弹性低,驱油效率也低;油水界面张力在10-1～10-2mN/m、粘弹性(和粘度)较高的ASP溶液在岩心上驱油效率最高;超低界面张力不是绝对必要的。图4表2参11。

锦州9-3油田二元复合驱提高采收率研究

随着锦州9-3油田的不断开发,含水率上升很快,为了在平台有效期内开采更多的原油,针对该油田的油藏条件,进行了表面活性剂—聚合物二元复合驱提高采收率的研究。结果表明,低质量分数的OS表面活性剂及二元复合体系均可使油水界面张力稳定地保持超低水平(10^(-3)mN/m),与二元复合体系配伍性好、粘度保持率高(大于90%)、耐高矿化度。质量分数为0.10%的OS表面活性剂与质量分数为0.12%的3640C聚合物构成了二元复合体系,运用该体系比单独使用质量分数为0.12%的3640C聚合物驱油可提高采收率4.85%。

交替式注入泡沫复合驱实验研究

针对孤岛油田中二中Ng3-4聚合物驱后油藏条件,通过物模手段研究了交替式注入泡沫复合驱的特征及驱油能力。长细管实验表明,交替式注入泡沫复合驱,低气液比时模型两端的封堵压差上升缓慢,交替周期越大封堵效果越差。非均质模型驱油实验表明,泡沫复合驱主要是通过扩大波及体积来提高采收率,在与聚合物驱相同注入量条件下,其封堵能力是聚合物驱的2倍。

油田化学驱油技术的应用

三次采油是国家重点科技攻关项目,而化学驱油则是三次采油的主攻技术。化学驱油是向地层中注入化学物质,改变地层渗透率、岩石润湿性和驱替相黏度,因此注入液既能减小流度比又能增大毛细管数,从而使驱油效率和波及系数增加,达到提高原油采收率的目的。主要介绍碱驱、聚合物驱、表面活性剂驱、复合驱四种驱油技术的机理、研究进展、应用现状。对各种方法进行了评价和比较,并对化学驱油技术今后的发展提出了建议。