变流线非均相驱微观剩余油变化规律

运用大尺寸微观模型制作+激光刻蚀技术对聚驱后油藏开展非均相驱后微观剩余油研究,实验对比结果更清晰、研究层次更深入,明确储层流体在微观孔喉中的渗流特征和微观剩余油的分布状况。结果表明:变流线、非均相驱后均没有连片型剩余油,非均相驱油体系提高洗油效率,使得多孔型剩余油向单孔型剩余油转变,单孔型剩余油占比最多;基于剩余油动用致效机制的增油措施分析,驱替压力小的平面不均衡剩余油,要提高驱替压力;亲水性剩余油,界面张力大,要降低界面张力;剪切力弱、吸附力强的大孔富集剩余油,要改善流度比,进而增大洗油效率,提升采收率增加幅度。

非均相驱油体系与低中渗油藏适应性评价研究

王集油田王17块是国内首个在低中渗油藏开展的多级非均相调驱段塞聚合物驱提高采收率试验,目的是形成小断块、低中渗油藏化学驱配套技术,引领示范动用河南油田剩余的3512×10^4 tⅠ类、Ⅱ类化学驱储量,油藏技术关键是驱剂与油藏的适应性、有效封堵极端耗水层、井网调整技术。从聚合物、黏弹颗粒驱油剂(PPG)与油藏相适应入手,重点研究了黏弹颗粒驱油剂的粒径分布,分析了影响黏弹颗粒吸水溶胀的因素,表征了抗盐性、抗剪切性、热稳定性,同时对形成的非均相体系颗粒数与浓度关系、注入性、驱油效率及分流率进行评价,优选的非均相驱油体系与低中渗油藏适应性较好,矿场应用取得了增油降水效果,为低中渗油藏提高采收率提供了技术支撑,具有借鉴意义。

特高含水油藏聚驱后非均相驱渗流规律

目的针对特高含水油藏窜流问题严重、聚合物驱流度控制能力有限等问题,探索特高含水阶段非均相驱微观渗流特征。方法通过微观可视化渗流实验、均质条件驱油及非均质条件调驱实验,评价了特高含水阶段水窜规律和聚驱对注水剖面的调整能力。结果在特高含水阶段,注入聚合物和非均相体系后,驱替压差有效提高,最终采收率较水驱提高了32.8%;非均相体系的注入可在聚驱后继续动用低渗岩心中的剩余油,低渗填砂管采收率较水驱提高了38.1%。非均相体系有效动用了各类微观剩余油,含量显著降低。结论非均相体系能够对窜流通道实现有效封堵,改善多孔介质的微观非均质性,促使驱替液转向并进入未波及区域,对剩余油实现有效的动用,进而提高原油采收率。

非均相驱油体系在多孔介质中流动行为影响因素

针对非均相驱油体系在矿场应用过程中部分单元存在注入或者封堵效果不理想问题,通过填砂岩心驱替实验,研究了岩心渗透率、注入速度、体系中凝胶颗粒与聚合物质量比(干重)因素对非均相驱油体系在多孔介质中流动行为的影响。结果表明:非均相驱油体系在渗透率0.5~3.4μm^(2)的岩心中能顺利注入并形成有效封堵,封堵率可达82.5%以上。注入速度和体系中凝胶颗粒与聚合物质量比对非均相驱油体系流动特征影响较大,当注入速度优选为0.5~0.75 mL/min,质量比优选为0.5∶1~0.75∶1时,非均相驱油体系在多孔介质中兼具良好的注入性能和封堵能力。

聚后非均相驱单元提质提效研究

孤东油田实现了化学驱优质储量全覆盖,技术上由聚合物驱、二元复合驱向非均相驱转移,储量应用适用范围向聚后油藏转移。但是前期孤东油田聚后非均相驱单元二区Ng5非均相驱存在水井高压欠注、油井提液采不出的问题,为了规模化推广非均相驱技术,有必要开展聚后非均相驱单元提质提效研究,实现孤东油田化学驱储产有效接替。

普通稠油非均相复合体系组分驱油贡献率

非均相复合体系能实现协同调驱,在稠油开发方面极具潜力,但各组分驱油贡献率不明确,给体系优化与选择带来盲目性。针对由部分水解聚丙烯酰胺、双效型表面活性剂和预交联凝胶颗粒(B-PPG)组成的非均相复合体系,在分析其界面与封堵性能和驱油特征的基础上,开展了聚合物、二元复合体系和非均相复合体系驱油实验;依据3类体系驱油的采收率增幅,归一化计算了不同水油黏度比下非均相复合体系组分驱油贡献率。结果表明,0.106~0.150 mm(150~100目)B-PPG膨胀后的粒径中值为800μm。该非均相复合体系与渗透率为1.1μm~2的填砂模型匹配,运移封堵阻力系数与残余阻力系数分别为420.5和203.0,更低渗透率(0.30μm~2)的填砂模型则难以进入。对于渗透率级差约为3.0的并联填砂模型,非均相复合体系具有较强的调驱能力,最高注入压力为0.42 MPa、低渗透模型分流率最高达到42.2%;而二元复合体系的最高注入压力仅为0.25 MPa、低渗透模型分流率仅为24.3%。当水油黏度比为0.05~0.46时,非均相复合体系中聚合物驱油贡献率(43.1%~84.1%)最高,表面活性剂(22.1%~7.6%)最低,B-PPG(34.8%~8.3%)介于两者之间。水油黏度比(≥0.46)较高时,表面活性剂和B-PPG驱油贡献率较小,聚合物或二元复合驱后非均相复合驱增油潜力有限;水油黏度比(≤0.2)较低时,表面活性剂和B-PPG驱油贡献率大,水驱或聚合物、二元复合驱后非均相复合驱增油潜力较大。

王集油田普通稠油非均相复合驱油体系优化与评价

针对王集泌161区块的油藏特点,进行了非均相复合驱技术研究。根据聚合物的浓度、温度、长期热稳定性以及矿化度对黏度的影响,优选了WJ-1聚合物;优选的表面活性剂X161-5质量浓度为500~3000 mg/L时,界面张力均可达到10-3mN/m数量级。岩心驱油试验表明,非均相复合驱油体系(聚合物+表面活性剂+PPG)比单一聚合物、二元复合体系(聚合物+表面活性剂)、非均相体系(聚合物+PPG)采收率分别提高9.07%、4.12%和3.05%;当岩心渗透率级差为3∶1时,设计前置和后置段塞对高渗层进行Ⅱ型PPG的调驱(主段塞用Ⅰ型),和均用Ⅰ型PPG相比,调驱采收率可提高3.03%。

胜利油田高温高盐油藏化学驱提高采收率技术进展

胜利油田化学驱资源丰富,但由于储层非均质性强、油藏温度高、地层水矿化度高、钙镁离子含量高和原油黏度高等问题,化学驱技术实施难度较大。历经多年攻关,创建了高温高盐油藏化学驱理论,形成了聚合物驱、无碱二元复合驱、非均相复合驱和降黏复合驱等化学驱技术系列,解决了地层温度为85℃、地层水矿化度为30000 mg/L、钙镁离子质量浓度为1500 mg/L、地层原油黏度为1000 mPa·s以内油藏大幅度提高采收率的难题。基础理论方面,阐明了“变形通过、液流转向、均衡驱替、调洗协同”的非均相复合驱提高采收率机理,取得了高黏油藏化学驱“黏弹性并重”与“大幅度降低黏附功”的重要认识。技术应用方面:针对海上油田大幅度提高采收率技术难题,研制了高效二元复合驱油体系,设计了全密闭配注工艺,形成了海上油田二元复合驱技术;针对聚合物驱后油藏与高温高盐油藏条件,发明了黏弹性颗粒驱油剂,研发了非均相复合驱油体系,创建并发展了非均相复合驱技术;针对高黏油藏,研发了高黏弹聚合物和高效表面活性剂,研制了降黏复合驱油体系,形成了高黏油藏无碱二元复合驱技术。截至2023年10月,胜利油田高温高盐油藏化学驱技术已动用石油地质储量达6.3×10^(8)t,累积产油量为7701×10^(4)t,累积增油量为3604×10^(4)t,为胜利油田持续稳产、高质量发展提供了强力支撑。

王集泌162区块非均质稠油油藏化学驱油体系评价

针对王集泌162区块普通稠油油藏的地质特征,为进一步提高原油采收率,开展了化学驱油体系研究,并结合聚合物的黏浓、黏温、长期热稳定性以及矿化度对黏度影响等因素,开展了化学驱油体系评价。结果表明:①优选的聚合物在油藏温度下(56.5℃)老化180 d,黏度保留率为88.1%;②优选的表面活性剂质量浓度为500~3000 mg/L时,界面张力可以达到10-4 mN/m超低数量级;表面活性剂浓度为1000 mg/L及以上时,聚合物/表面活性剂二元复合驱体系的界面张力都能达到10-3 mN/m数量级;③单管岩心驱油实验表明,非均相复合驱体系(聚合物+表面活性剂+PPG)比单一聚合物、二元复合体系(聚合物+表面活性剂)、非均相体系(聚合物+PPG)采收率分别提高10.63%、4.51%、3.74%;④双管并联岩心实验表明,注入量相同时,采用非均相体系单注高渗层的方案3比高低渗层同注的方案2提高采收率3.9个百分点;总段塞量为0.6 PV,主段塞采用多级段塞组合的方案4比主段塞单一的方案3提高采收率3.6个百分点,1000 mg/L·PV提高采收率9.01个百分点,提高采收率幅度和经济效益均好于其他方案。

多级粒径非均相调驱体系油藏适应性研究

为进一步改善渤海油田日益复杂的微观非均质性,提高非均相调驱剂对剩余油动用程度,通过粒径测试和物理模拟等实验手段,开展了多级粒径组合的非均相调驱体系封堵能力评价和适应性研究。结果表明:由3 000 mg·L^(-1)初始粒径为500 nm的聚合物微球和500 mg·L^(-1)初始粒径为30μm的预交联颗粒组成的多级粒径非均相调驱体系具有较好的封堵效果,随渗透率由650 mD增大至4 400 mD,多级粒径非均相调驱体系封堵率由56%增加至93.5%。不同渗透率级差的并联驱油实验表明,多级非均相调驱体系在渗透率级差为1∶5时效果最佳,整体采收率增幅为29.7%,低渗层采收率增幅为74.56%。

基于聚合物驱的多级非均相调驱研究

针对王集油田王17断块中低渗断块油藏非均质严重,注入水沿高渗透条带突进,采出程度低,水驱提高采收率能力有限的问题,开展了化学驱提高采收率技术研究,评价筛选了聚合物、黏弹颗粒驱油剂(PPG),应用物模技术对复配形成的非均相驱油体系段塞结构、驱油效率及分流率进行评价,应用数模技术,优化了段塞量及结构,预测王17块采用多级非均相调驱段塞聚合物驱可提高采收率8.25个百分点,现场应用已初见成效,该技术成果已在下二门油田B238块聚合物驱项目借鉴推广应用。

非均相聚合物驱油藏防砂井近井挡砂介质堵塞机理实验研究

针对非均相复合驱油田开发出现的聚合物堵塞问题,利用非均相复合驱介质堵塞模拟实验装置,使用粒径中值0.15 mm地层砂和粒径0.6~1.2 mm砾石,分别采用清水、增黏基液、聚合物与PPG复配液等3种流体以及防砂油井中的聚合物堵塞物样品,开展了聚合物堵塞物对近井挡砂介质的堵塞模拟实验。结果发现:砾石层内聚合物堵塞物明显趋向于沿高渗透带运移,受液体剪切携带会剥落小尺寸黏团,挤入深部砾石层孔喉中,阻碍了地层砂运移,从而加剧了砾石层的堵塞程度,导致总体渗透率下降,且堵塞程度与堵塞物含量呈正相关。研究结果表明,非均相复合驱砾石充填防砂井近井地带堵塞是聚合物原液、聚合物堵塞物及固相颗粒的物理化学复合堵塞的结果,需尽早采取解堵措施,防止堵塞程度进一步加剧。

海上稠油油田非均相在线调驱提高采收率技术——以渤海B油田E井组为例

针对海上平台寿命有限、平台空间狭小、聚驱产出液处理困难等特点,提出应用非均相调驱技术提高采收率的思路。利用纵向三层非均质物理模型,考察了水驱后、聚驱后、二元复合驱后不同非均相体系驱油效果,结合驱替后岩心剩余油分布情况,分析非均相调驱与常规聚合物驱在驱油机理上的差异。研究结果表明:无论是水驱后、聚驱后、二元复合驱后,非均相调驱都能大幅度提高采收率,采收率增加值分别在6.95%、9.57%、11.46%以上;在相同浓度非均相体系条件下,先溶胀后注入和先注入后溶胀2种不同注入方式驱油效果基本一致,说明体系在岩心内可以达到与室内静态评价溶胀相同的效果;分散相粒径大小对于驱油效果的影响至关重要,大颗粒偏重于"调",小粒径偏重于"驱"。聚驱后油藏剩余油分布更加零散,进一步提高采收率的潜力主要在低渗透层,单纯依靠提高驱油体系的洗油效率不足以提高其动用程度,需要进一步扩大驱油体系的波及体积。

非均相复合驱数值模拟方法研究与应用

非均相复合驱是一项应用于聚合物驱后油藏进一步提高采收率的化学驱方法,其主要的驱替剂为预交联凝胶颗粒B-PPG、聚合物和表面活性剂。从室内实验结果看,B-PPG颗粒的物理化学性质及驱油特征与聚合物有着明显的区别。传统的化学驱数学模型与应用软件无法准确描述其驱油机理。为深入研究非均相复合驱体系的驱油机理,基于室内实验的认识,引入了颗粒通过因子的概念,描述B-PPG颗粒的非连续性运移特征,并修正了残余阻力系数的数学表征方式,建立了新的数学模型,进行了快速求解算法研究和软件实现。算例测试表明,新的数学模型较好地反映了预交联凝胶颗粒的驱油机理,拟合了室内实验结果,并实现了矿场的拟合、跟踪应用。

非均相复合驱封堵调剖性能及矿场试验

针对聚合物驱后油藏提高采收率的需要,在孤岛中一区Ng3开展非均相复合驱实验和矿场试验,描述非均相复合体系的注入产出特征,评价非均相复合驱的封堵调剖性能和驱油效果.实验和矿场试验表明:黏弹性颗粒驱油剂PPG的阻力因数、封堵效率、非均质剖面调整能力强于聚合物的,适合长期驱替应用;非均相复合驱实验提高聚合物驱后采收率13.6%,高于聚驱后二元驱和聚合物加PPG驱二者之和;矿场动态特征不同于聚合物驱和二元驱,纵向吸水剖面发生交替变化,见效井综合含水率呈台阶式直线下降,具有交替封堵、转向式驱替各小层剩余油的特点;增油倍数和综合含水率下降幅度高于同期聚合物驱和二元驱的,可成为聚合物驱后油藏进一步提高原油采收率的有效方法.

冻胶分散体软体非均相复合驱油体系特征及驱替机理

针对高温高盐油藏研发了具有微观调控能力并可兼顾驱油效率的冻胶分散体软体非均相复合驱油体系,借助岩心流动实验和可视化实验,研究该体系特征及驱油机理。该体系由冻胶分散体和表面活性剂组成,适用于温度80~110℃、矿化度1×104~~10×10~4 mg/L的油藏,具有低黏度、弱负电性、耐温耐盐的特点,能够聚结长大,使油湿表面润湿性发生反转,水湿表面润湿性减弱,高温老化后的界面张力仍小于1×10^(-1) mN/m。软体非均相复合驱油体系能够进入岩心深部对储集层进行微观调控,岩心渗透率级差越大,调控效果越好,其驱替效果明显优于表面活性剂驱油体系、冻胶分散体或聚合物-表面活性剂二元复合驱油体系。复合驱油体系在多孔介质中的调控行为有直接封堵、架桥封堵、吸附及滞留4种,其中的表面活性剂可强化复合驱油体系的深部运移和洗油能力,通过强化洗油机理、协同乳化机理、强化润湿反转及油带聚增机理提高洗油效率,冻胶分散体和表面活性剂的协同效应增强了复合驱油体系的驱替效率。

中高渗胶结油藏聚合物驱后非均相复合驱技术

双河油田始新统核桃园组Ⅳ1-3层系具有高温和中高渗的特点,聚合物驱后进入特高含水阶段,需要进一步提高采收率技术。非均相复合驱油体系兼具扩大波及体积和提高洗油效率的作用,可以有效调整剖面,控水增油。基于黏弹性和界面活性,研究了非均相复合驱油体系的长期热稳定性,利用单根岩心研究其注入性和运移方式,利用双管并联岩心驱替实验评价其驱油效果。研究结果表明,非均相复合驱油体系为黏弹性复合体系,弹性占主导地位。其黏度较聚合物驱油体系高58%~197%,弹性模量较聚合物驱油体系高67%~227%。界面张力处于10^(-3) mN/m数量级,具有良好的洗油作用。非均相复合驱油体系具有良好的长期热稳定性,老化180 d后,黏度和弹性模量保留率超过100%,界面张力仍处于10^(-3) mN/m数量级。非均相复合驱油体系注入性好,能够在高强度聚合物驱后进一步提高采收率16.93%。非均相复合驱油体系的运移方式为运移、堆积、封堵、变形通过,通过启动低渗区被毛细管力束缚的剩余油,使油相饱和度显著降低。将非均相复合驱的应用范围从低温、高孔高渗疏松油藏拓展到了高温、中高渗胶结油藏。

双河油田Ⅳ1-3层系非均相复合驱井网调整研究

非均相复合驱是提高聚合物驱后油藏采收率的开发技术,而合理的井网调整是提高非均相复合驱增油效果的主要手段。通过数值模拟,对双河油田Ⅳ1-3层系井网调整的井网形式、井距大小、流线转变角度等开展了系统研究,并从技术、经济方面进行了综合对比论证。研究结果表明:注入体系与原油的黏度比、地层的非均质性对井网流线调整效果具有决定性影响。对于双河油田Ⅳ1-3层系,在充分利用老井的前提下,采用五点法面积井网、井距150~300 m,较大幅度地调整流线角度,能够进一步提高非均相复合驱的降水增油效果。

聚合物驱后井网调整与非均相复合驱先导试验方案及矿场应用——以孤岛油田中一区Ng3单元为例

为了进一步提高聚合物驱后油藏原油采收率,提出了井网调整与非均相复合驱相结合的提高采收率方法,并在孤岛油田中一区Ng3单元开展了先导试验。根据试验区油藏特点,将原井网调整为变流线强波及的135 m×150m行列式井网;研制了由粘弹性颗粒驱油剂B-PPG、聚合物和表面活性剂配制而成的非均相复合驱油体系,2010年7月,试验区新钻油井投产,新水井投注,于2010年10月开始注入前置调剖段塞。矿场应用效果显著:注入井平均注入压力上升了2.6 MPa,启动压力平均上升了2.7 MPa,霍尔阻力系数达2.2;流线分布更均匀,驱替更均衡;试验区总产油量由4.5 t/d上升到81.2 t/d,油井综合含水率下降了18.5%,截至2013年2月,已累积增产原油4.3×104t,提高采收率3.5%。

新型非均相复合驱油方法

利用流变仪、界面张力仪、激光粒度仪、微观驱油和驱油物理模拟等装置,通过实验筛选出了驱油用黏弹性颗粒驱油剂(PPG)样品,评价了其应用性能;研究了PPG与聚合物及表面活性剂间的相互作用规律,设计了非均相复合驱油体系,评价了其在胜利油田高温高盐、聚合物驱后油藏条件下的提高采收率效果。结果表明,驱油用PPG能够在多孔介质中运移并通过在孔喉处的堆积—堵塞—压力升高—变形通过来改变已形成的优势通道,具有比聚合物更强的扩大波及能力。PPG与聚合物复配后能够增强体系的黏度与黏弹性能,因而PPG与表面活性剂和聚合物组成的非均相复合驱油体系具有比聚合物驱更强的扩大波及体积能力和与复合驱相似的洗油能力。在双管模型渗透率级差为(1 000∶5 000)×10-3μm2时,在胜利油田高温高盐油藏条件下可提高采收率22.5%,在胜利油田孤岛中一区Ng3聚合物驱后的油藏条件下,可进一步提高采收率19.1%。