渤海油田聚合物驱提高采收率技术研究及应用

进行了注聚合物的方案设计。聚合物用水源井 水( 地层水) 配制, 连续注入( 有关数据见表 1) , 实际
注入段塞浓度 1 750 mg/ L, 截至 2005 年 5 月, 实际 注入聚合物干粉约 421 t , 平均日注入量 500 m3 。
表 1 绥中 36 1 油田试验区聚合物驱注入方案
母液 段塞 浓度
2 聚合物驱技术面临的挑战
聚合物驱在我国陆上油田开展了近 20 年, 取得 了很多理论和实践成果, 已经是相 当成熟的技术。 这对在海上油田应用聚合物驱提高采收率技术会有 很大的帮助, 许多理论成果与实践经验及教训都可 以借鉴[ 6, 7] 。但是在海上油田进行聚合物驱具有与 陆上油田不同的特点:
( 1) 海上平台缺乏淡水。传统聚合物驱技术配 制聚合物溶液用淡水, 同时还产出大量的污水。如 果利用污水配注, 必须大幅度提高聚合物的使用浓 度。而海上聚合物驱几乎不可能使用淡水配制聚合 物, 只能考虑用海水( 矿化度 32 000~ 35 000 mg/ L) 或地层产出污水。
疏水缔合型聚合物是在部分水解聚丙烯酰胺分 子链上引入了少量疏水基团, 溶液中聚合物分子间 可通过疏水基团间的缔合而发生具有一定强度但可 逆的物理作用, 形成超分子结构。结构的形成可使 聚合物在较低浓度下具有高粘度。使用绥中 36 1 油田模拟注入水配制的 A P P4 溶液的粘度与浓度 的关系见图 2, 图 3 示出了 AP P4 的溶解范围。
根据海上平台的特点, 设计了聚合物注入设备 的关键部件; 集成国内外现有的先进技术, 研制成海 上油田单井聚合物注入设备( 图 4) , 设备高度集中、 橇装化, 满足在海上平台小空间内操作的要求; 采用 P LC 自动控制系统, 实现了注聚设备的全自动化, 满足长期稳定的作业要求。单井聚合物注入设备在 绥中36 1油田聚合物驱试验中实际使用获得成功,
( 2) 海上平台空间狭小。海上平台空间狭小, 因此要求配制和注入聚合物的设备小巧灵活、效率 更高; 同时要求使用的聚合物具有优异的高效增粘 性、耐温耐盐性及速溶性。
( 3) 油层条件复杂。如渤海第三系油田地层层 系多、层间差异大、渗透率高, 地层水矿化度高, 原油 粘度高; 渤海区域成藏环境还决定了地层水矿化度 偏高, 而海水的矿化度更高。
试 验目的层为东营组下段Ⅰ、Ⅱ油组, 为典型的
* 国家 863 渤海油田深部调剖提高采收率技术研究 课题( 2003A A 602140) 部分研究内容。 第一作者简介: 周守为, 男, 高级工程师, 1982 年毕业于原西南石油学院采油工 程专业, 现为中国 海洋石油 总公司副 总经理兼 中海油提 高 采收率重点实验室主任。地址: 北京市东城区朝阳门北大街 25 号( 邮编: 100010) 。
试验区位于绥中 36 1 油田 J 区和 AII 区交界 处( 见图 1) , 面积为 0 396 km2 , 油层平均有效厚度 为 61 5 m , 孔隙体积为 730 62 104 m3 , 原始地质 储量为 484 104 t , 平均 空气渗 透率为 3 798 7 10- 3 m2 。J3 井为 注入井, 井组内有 J16、A 2、A 7、 A12 和 A13 共 5 口生产井, 平均注采井距 370 m 。
传统聚合物驱技术实施要求有大量的淡水供应 量、庞大的配注设备、良好的油层条件、宽松的环保 要求, 海上油田难以满足这些要求, 要实现聚合物驱
技术的矿场应用, 需要攻克众多难题。这对于聚合 物驱技术发展本身也是一个挑战。
3 海上油田聚合物驱技术的突破
海上油田聚合物驱提高采收率技术的关键在于 聚合物, 要求聚合物具有速溶性、高效增粘性、耐盐 性( 抗钙镁) 和长期稳定性; 而灵活机动且高度自动 化的注入设备和工艺是聚合物驱实施的保证。在满 足了聚合物材料和注入设备要求的条件下, 进行了 聚合物驱现场试验。 3 1 新型抗盐聚合物的研制和应用
渤海油区油田目前还未到高含水期, 如果按照 陆上油田的开采思路, 还未到三次采油开采期。但 是, 海上油田开采与陆上最大的不同是, 平台寿命有 限, 一般不超过 20 年; 如何在有限的平台寿命期内 尽可能的提高采出程度是海上油田开采的关键。前 期室内研究表明, 如果在未达到高含水期时开始聚 合物驱, 最终采收率与达到高含水期后进行聚合物 驱基本一致[ 4] 。这意味着如果在海上油田未达到高
关键词 渤海油田 提高采收率 疏水缔合聚合物 聚合物驱 矿场试验
聚合物驱是在水驱开发基础上进行的技术, 是 一种向 油藏 中 注入 水 溶性 聚合 物 溶 液的 驱 油 方 法[ 1] 。由于增加了注入水的粘度、改善了流度比, 可 以有效提高驱替相波及的区域, 降低含油饱和度, 从 而提高原油采收率。水溶性聚合物是聚合物驱技术 的关键, 最常使用的两类水溶性聚合物是部分水解 聚丙烯酰胺和生物聚 合物黄原胶[ 2, 3] , 其中部 分水 解聚丙烯酰胺应用得更为广泛。
( mg/ L)
注入 时间
( d)
母液注 入速度 ( m3 / h)
注水 速度
注入 累计 浓度 注入量
( m3 / h) ( m g/ L) ( m3 )
1 5 000 21 4
78
13 0 3 000 10 700
2 5 000 445 0
46
16 2 1 750 222 500
累计
466 4
233 200
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图 1 绥中 36 1 油田聚合物驱试验区井位图
高孔、高渗、高饱和度、高粘度疏松砂岩油藏。油层 纵向非均质性严重, 渗透率变异系数为 0 76。油层 埋深 1 300~ 1 500 m , 油层温度 65 , 地层原油粘度 70 mPa s, 原始地层水矿化度 6 579 m g/ L 、钙镁离 子含量 27 mg/ L。油田曾先后注过海水和污水, 因 此目前地层水矿化度较高, 为 18 000 mg / L , 其中钙 镁离子含量为 621 m g/ L 。
[ 3] 韩明, 米勒, 李宇乡. 黄原胶水溶液的性质[ J] . 油田化 学, 1990, 7( 3) : 284 288.
应用和推广具有重要的指导意义。形成了海上聚合 物驱配套技术体系, 为扩大海上油田聚合物驱试验 规模提供了非常宝贵的经验。
参考文献
[ 1] 赵 福 麟. EO R 原 理 [ M ] . 山 东东 营: 石油 大学 出版 社, 2001: 65 87.
[ 2] 陈 立 滇. 驱 油 用 聚 丙 烯 酰 胺 [ J ] . 油 田 化 学, 1993, 10 ( 3 ) : 283 290.
聚合物驱作为油田开发稳产或增产的重要手段 之一, 在国内外陆上油田得到了广泛应用。我国的 大庆、胜利、克拉玛依等主要油区都进行了矿场试验
并取得了巨大成功。特别是大庆油田, 已进入大规 模工业应用阶段, 在水驱 采收率 42% 的基础上, 实 施聚合物驱后采收率又提高了 12% , 使最终采收率 达到了 55% , 吨聚合物增油量达到了 120~ 150 t 。
第 18 卷 第 6 期 2006 年 12 月
中国海上油气
CHIN A OF ห้องสมุดไป่ตู้SH OR E O IL A ND G A S
V ol. 18 N o. 6 Dec. . 2006
渤海油田聚合物驱提高采收率技术研究及应用*
周守为1
韩 明2 向问陶2 张 健2 周 薇2
( 1 中国海洋石油总公司; 2 中海石油研究中心)
图 4 海上油田单井聚合物注入设备流程图
基本上达到了在海上平台注入聚合物的要求。 3 3 海上油田聚合物矿场试验
经过研究, 选择绥中 36 1 油田 J3 井为 聚合物 驱的试验井。进行了数值模拟研究, 制定了聚合物 驱油藏方案, 在方案中体现了 油田开发早期注聚 的理念, 即在水驱效果( 二次采油) 尚未结束前实施 注聚, 以使聚合物驱在海上平台使用期内获得最大 效益。研制了 适合海上作业要 求的自动化注 聚设 备。于 2003 年 9 月在绥中 36 1 油田 J3 井正式实 施了聚合物驱先导性试验。 3 3 1 试验方案设计
3 3 2 施工过程 将疏水缔合聚合物用水源井注入水( 温度 36~
40 ) 分散聚合物干粉, 然后输送到 2 个有效体积为 15 m3 的溶解罐中搅拌, 将缔合聚合物配制成高浓
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度( 4 000~ 5 000 mg/ L) 母液, 母液经注入泵并通过 静态混合器与来水混合后注入井内。在矿场试验过
姜 伟2
摘 要 在我国海上油田实施聚合物驱提高采收率是一项具有战略意义的举措, 对于海洋石油的 发展具有重要意义。在海上油田实施聚合物驱技术面临三大挑战: 缺乏淡水资源, 常规聚合物不能 满足要求; 海上平台空间有限, 对注聚设备有特殊要求; 井网、井距和层系调整困难。文中介绍了针 对渤海绥中 36 1 油田开展的聚合物驱室内研究和矿场试验的情况和效果。聚合物驱技术在绥中 36 1 油田的成功实施实现了三个重要突破: ①首次在国内海上油田开展了聚合物驱矿场试验; ② 率先以疏水缔合聚合物作为驱油剂进行矿场使用; ③取得了单井聚合物驱试验显著的增油效果。 实践表明该项技术在海上油田目前生产条件下实施是可行的, 对于海上油田聚合物驱技术的应用 和推广具有重要的指导意义。
图 2 AP P4 溶液粘度与浓度关 系曲线 ( 绥中 36 1 油田模拟注入水配制)
图 3 AP P4 的溶解范围( 绥中 36 1 油田模拟注入水配制)
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中国海上油气
2006 年
3 2 适合海上作业特点的聚合物注入设备 国内海上油田聚合物驱油现场试验以往没有进
行过, 能否顺利实施很大程度上取决于注聚设备和 注聚工艺。陆上油田注聚设备庞大, 不适合在海上 平台上应用, 在进行设备和流程设计时可供参考的 资料也不多。对于海上油田聚合物驱的特殊要求, 注入设备是一项空白。