整装砂岩油藏的试验与应用现状

整装砂岩油藏的试验与应用现状 大庆油田属于整装砂岩油藏，油藏基本数据：油层平均有效厚度为6～11m，平均渗透率为300×10-3～1000×10-3错误！未找到引用源。m2，非均质性较强，油藏温度为45℃，地层水总矿化度为 4000～6000 mg/L，原油平均密度0.85 g/cm3，蜡含量平均26%，硫含量平均0.1%，原油的酸值为0.04 mg/g，属于低含硫石蜡基原油。 从1994年起，大庆油田在不同区块先后进行了5个三元复合驱矿场实验，都比水驱采收率提升20%左右，配方中的表活剂主要是产自美国的B-100，ORS41。 2000年以后，在三元复合驱先导性试验的基础上，大庆油田自主开发了重烷基苯磺酸盐表活剂（HABS）和石油磺酸盐（DPS），并且利用这两种产品进行了更大规模的矿场试验，分别进行强碱和弱碱三元复合驱工业性实验。试验由一类油层（渗透率高、物性好）向二类油层（渗透率中等）进行应用。 大庆油田三元复合驱现场试验的结果主要体现在以下方面： ① 收率大幅提升。强碱三元复合驱平均提高采收率 22%、弱碱三元复合驱平均提高采收率20%。 ② 行成了完备的化学剂生产体系，确保表面活性剂、聚合物和碱等产品的质量达到要求才能进入现场试验。大庆炼化公司完善了一条聚合物产业链，目前驱油用聚合物年产17×104t。大庆东昊化工公司已经形成了一条聚合物产业链，年产重烷基苯磺酸盐表活剂达到5×104t，产品已经应用于各大三元复合驱现场试验，并且向各个区块推广。大庆炼化公司的石油磺酸盐生产装置年产5000 t，石油磺酸盐产品已经能够满足弱碱三元体系矿场试验的需求。 ③ 理的注入方案设计和地面工程的优化设计保证了现场试验效果。在三元复合驱矿场试验和工业化推广中形成了一套完善的流程，包括油藏模拟、钻井设计、采油工程、地面建设。为了保证三元复合驱体系能经济有效地注入油层，地面工程中采用点滴注入工艺、高压三元低压二元注入工艺流程等特殊的配注技术。为使试验能够正常进行，地面系统对于三元复合驱采出液的处理要达到工业要求。 ④ 采油工艺的改进。由于强碱三元复合驱后的油井结垢严重，是的原油举升成本提高，所以采用陶瓷螺杆泵替代合金泵，同时添加防垢剂、阻垢剂，增加了防垢、阻垢能力，形成了适合三元复合驱的采油技术。 在复合驱技术现场试验取得良好效果的基础上，大庆油田三元复合驱先后开辟了4个工业化推广应用区块进行实验，共用地质储量2861×104m3。 三元复合驱矿场试验也暴露出一些问题，主要体现在：①碱引起结垢、腐蚀，造成维护成本高，人力耗费高。强碱结垢使检泵周期大幅度缩短（采出液中碱量高的时候会出现这类情况）。②乳化严重，处理难度高、成本进一步升高。采出液中碱、表活剂含量高会出现此类现象，持续3～5个月，高峰期1个月左右。为了解决产出液破乳脱水问题，改善了电脱水器电极，加入大量破乳剂、消泡剂，加强了净水剂和强化水处理手段，但处理成本仍然较高。

1.2.2 砾岩油藏、复杂断块油藏的试验与应用现状 新疆克拉玛依油田为砾岩稀油油藏。基本数据如下：油藏平均深度1203m，油藏平均有效厚度15m；平均渗透率200×103m2，其中小于50×103m2的占40.0%，大于1000×103m2的占26.7%，渗透率级差大非均质性较强；平均孔隙度18.2%；油藏温度 34 ℃；地层水总矿化度7000～29000 mg/L，二价阳离子含量70～620 mg/L；原油密度平均0.816g/cm3，原油酸值0.08～4.87mg/g，属于环烷基原油。储集层岩性主要为砾岩（砾石含量33%～50%），砾岩成分主要为花岗岩。克拉玛依油田在二中区北部采用石油磺酸盐（KPS）进行弱碱三元复合驱先导性矿场试验，小井距试验取得提高采收率24.5%的良好效果 胜利孤岛油田属于复杂断块油田，基本数据如下：油藏平均深度1190～1310m，油层平均有效厚度 16.2 m，平均渗透率1300×103m2，非均质性较强。平均孔隙度 32%，油藏温度 60～80℃，地层水总矿化度为8000～26000 mg/L，二价阳离子含量123～500mg/L。原油密度平均0.93 g/cm3，硫含量2.1%，原油酸值为1.6～3.1 mg/g，属于含硫环烷-中间基原油。储集层岩性以粉细砂岩为主，油层胶结疏松，成岩性差，胶结物以泥质为主，泥质含量为 2%～3%，碳酸盐含量0.7%。“八五”期间在孤东油田含水 98%、产出程度54.4%的断块油藏开展了小井距三元复合驱先导性试验，采收率提高 13.4%。为了进一步检验复合驱在断块油藏的试验效果，胜利油田于 1997 年在孤东西区开展了弱碱表面活性剂（WPS）三元复合驱扩大试验，数值模拟预测提高采收率 15.5%，目前阶段提高采收率12.7%。

1.2.3 国内化学复合驱技术发展趋势 为了削弱和避免碱的负面作用，进一步发展完善化学复合驱技术，弱碱三元、SP 二元复合驱成为目前研究的热点。大庆油田北二西二类油层弱碱复合驱提高采收率取得良好效果，采出液比强碱复合驱采出液容易处理，呈现良好应用前景，目前正在计划扩大试验区规模，进一步验证其效果。同时中国石油在辽河油田、吉林油田、新疆油田等开展了无碱复合驱现场试验，油藏类型分别为中高渗透率、中低渗透率的砂岩油藏和砾岩油藏。吉林油田 SP 二元复合驱开始于2008年，辽河油田、新疆油田SP二元复合驱于2010—2011年进入现场试验。胜利油田也在孤东七区开展了断块油藏 SP 二元复合驱现场试验，目前阶段提高采收率 10.3%。 1.3 本文的主要研究内容 通过对三元复合体系注入能力进行实验研究及性能评价，以及岩心驱油实验，分析不同驱油体系通过岩心后阻力系数与残余阻力系数的变化与不同组分浓度的三元复合体系驱油效率及提高采收率幅度的变化；确实最优组分浓度范围进而推广到现场进行试验。 第2章 三元复合驱技术特点及驱油机理 三元复合驱技术产生于 20 世纪 80 年代，来源于单一以及二元化学驱。作为一种非常重要的化学驱强化采油技术，它以碱剂(A)，表面活性剂(S)，聚合物(P)三种驱替剂的协同效应为基础，不仅充分发挥了化学剂作用，有效提高了化学剂的利用效率 而且很大程度地降低了化学剂特别是表面活性剂的用量。近些年来，国内外研究人员对三元复合驱技术进行了深入广泛的探究，取得了很多十分重要的认识和成果，为老油田的稳产接替和提高采收率奠定了坚实的基础。

2.1三元复合驱技术特点 三元复合驱常用的化学剂种类很多，根据不同的油藏条件，可有不同的选择。在三元复合驱的三种驱替剂中，碱剂一般为无机碱，如氢氧化钠和碳酸钠，表面活性剂通常为石油磺酸盐和烷基苯磺酸盐，聚合物主要为部分水解聚丙烯酞胺。考虑到原料来源广、数量大、合成工艺较成熟，并且易工业化生产等因素，目前，大庆油田三元复合驱所使用的化学剂中，碱通常选择工业级商品氢氧化钠；表面活性剂为由大庆自主研发的活性物含量 40%~60%的重烷基苯磺酸盐；聚合物为大庆炼化公司生产的高分子量的聚丙烯酞胺，其主要组成为聚丙烯酞胺(PAM)，残余单体丙烯酞胺和少量的无机盐类。三元复合驱技术将碱、表面活性剂和聚合物以适当的比例混合，作为驱油剂综合发挥了化学剂的作用，既具备了碱驱的低成本、高驱油效率及聚合物驱的高波及效率的优点，又克服了碱水体系的粘度低、驱油过程中碱消耗高，聚驱过程中聚合物在岩石表面吸附量大的缺点。三元复合驱与一元和二元驱相比，它具有以下特点： 1．利用表面活性剂和碱的协同作用，有效降低油水界面张力，提高驱油效率。并且能够通过加入聚合物增加驱替液的黏度，改善油水的流度比，提高波及效率，进而大幅度提高原油的采收率。 2．三元复合体系所用使用的碱既可以是弱碱，也可以是强碱； 3．三元复合体系所使用的表面活性剂浓度低，比单纯的表面活性剂驱成本大为降低。研究表明，三元复合驱技术一般可以达到微乳液驱的采出效率，但成本只有前者的1/3。 4．三元复合体系能够拓宽低界面张力的表面活性剂浓度和碱的使用浓度范围对油藏的适应性更广。 5．三元复合体系既能用于高酸值的原油也可以用于低酸值，甚至是酸值接近为零的原油。 6．三元复合体系与原油接触后，界面张力能很快降到 10-3m N/m 以下，波及效率高，色谱分离的程度较小，驱油效率高，出现了乳化现象，大幅度降低含水量，对原油的开采效果利大于弊。

2.2三元复合驱的驱油机理 原油采收率是采出原油量与油藏地质储量的比值，该比值取决于驱油剂在储油孔隙中驱出的原油体积分数和在油藏中波及到的孔隙体积分数，由油田的油藏地质、流体物性和相应的开采措施等因素决定.根据提高采收率的基本原理，采取提高驱替相粘度的方法，可提高波及效率，通过降低油水界面张力能够显著提高驱油效率，从而达到石油采收率增大的效果。三元复合驱体系驱油效果之所以明显优于单一化学剂驱，是因为多种化学剂具有各自的作用与优势，且相互之间能发挥协同效应

2.2.1 聚合物在驱油过程中的主要作用 聚合物是由大量的简单分子经聚合而成的高分子量的大分子所组成的天然或合成的物质。具有如下几点特性： 水溶性：聚合物的水溶性和它的分子量以及分子结构有关。聚合物在水中的扩散速度随着分子量的增加而降低，并且，随着分子量的增加，溶液的表观粘度也增大，导致在溶液中的运动阻力增大。因此，聚合物的水溶性随着分子量的增大而变差。 稳定性：聚合物的稳定性主要考虑热稳定性、化学稳定性、机械稳定性、生物稳定性四个方面，在驱油时，聚合物分子链遭到破坏，分子量降低的现象成为降解。降解发生后，聚合物的粘弹性严重损失，影响驱油效果。因此，选择驱油用的聚合物时应选择有良好热稳定性、机械稳定性、化学稳定性和生物稳定性的聚合物。 耐盐性：因为聚合物有盐敏性，即使含盐量很低也会使溶液的表观粘度严重下降，所以要选择具有良好耐盐性的聚合物。 流变性：聚合物的流动变形性质。 在三元复合驱油过程中，聚合物的主要作用是使驱替相的稠度增加，从而控制水的流度，来减小流度比。同时能有效改善油层间垂直方向上驱替水的分配比，