国内SP二元复合驱研究现状分析

国内SP二元复合驱研究现状分析关淑霞1,刘化龙1,朱友益2(1.东北石油大学化学化工学院,黑龙江大庆　163318;2.中国石油勘探开发研究院采收率所,提高石油采收率国家重点实验室,北京　100083) 摘　要:聚合物/表面活性剂(SP)二元复合驱是继聚合物驱和三元复合驱后又一提高采收率技术,应用前景十分广阔。

本文概括了SP二元复合驱的技术特点及驱油机理,阐述了其矿场应用情况。

认为目前影响其广泛应用的主要问题是尚无成熟的驱油用无碱表面活性剂产品,为SP二元复合驱的矿场规模化应用提出了建议和预测。

关键词:SP二元复合驱;提高采收率;表面活性剂 中图分类号:T E357.46 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2010)24—0036—03 近年来,随着东部油田开采程度的加深,我国注水开发主力油田多数已处于高含水和高采出程度阶段,老区调整增加可采储量的难度越来越大,油田当年新增可采储量低于产油量,储采失衡,急需三次采油提高采收率新技术以保持原油产量的增长和稳定。

三次采油技术已经发展成为老区增加可采储量的主要手段,SP二元复合驱以其独特的优势将成为三次采油技术今后研究的重要方向之一。

1　SP二元复合驱的技术特点大庆聚合物驱的工业化推广应用证明化学驱技术是适合我国油藏特点的三次采油技术[1]。

三元复合驱在工业化应用中取得了显著的效果,同时也显图2　模型二情况下入射角与各种近似公式误差值关系图模型一的临界入射角=61.045°,泊松比=0.3333,入射角在临界角范围内;模型二是无临界入射角的情况,泊松比=0.3333。

从图中可以看出:(1)入射角在0°-30°时,Smith and Gidlow近似公式计算反射系数的误差是5个近似公式中误差最大的,Shuey近似公式是最好的。

(2)图1表明:入射角大于30°时Fatti近似公式是5个近似公式中最好的,但是角度超过45°后,也不适用了。

(3)图2中是无临界入射角情况,入射角在0°-30°时,Sm ith and Gidlo w近似公式和Gray et al近似公式误差大于10%,其他近似公式误差均在5%以下。

入射角大于30°时,Hilterm an and Ver m近似公式计算反射系数的误差在5%以内是5个近似公式中最小的,但入射角超过45°后,5个近似公式误差都很大,都不适用。

4　结论各种近似公式均不适于大入射角的反射系数计算,在有临界入射角情况下,Fatti近似公式的入射角适应范围是最大,且在大角度入射时误差是5个近似公式中最小的;入射角在0°-30°时,除Sm ithand Gidlow近似公式外,其他近似公式误差均比较小,但是Shuey近似公式形式最简单,得到了广泛的应用。

在进行地震资料的AVO分析和叠前反演等工作时,我们应根据实际情况综合考虑,选用适合于实际模型或实际资料参数的近似公式计算反射系数。

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针对上述问题,许多学者[3-8]对无碱二元复合体系驱油进行了深入的研究与试验,总结有如下一些技术特点:(1)相对于三元复合驱加碱带来的后续效应, SP二元复合驱不加碱可避免复合驱对地层的伤害[9],防止结垢、腐蚀对采油举升工艺和产出液处理影响。

(2)二元体系粘度和弹性比三元体系高,能够降低聚合物用量。

李柏林[10]等的研究结果表明,碱剂的加入能够影响复合体系的粘度。

无碱的二元体系和加碱的三元体系相比,二元无碱体系具有更高的的粘度保持率。

(3)现场配制、注入设备和工艺比三元体系简单[11],相同条件下,聚/表二元复合体系注入压力比聚合物驱低,有利于矿场实施。

2　驱油机理聚合物/表面活性剂(SP)二元复合驱其主要增油机理是利用聚合物的流度控制能力以及表面活性剂大幅度降低油水界面张力的特性,达到既提高波及系数又提高驱油效率的目的,其驱油机理主要包括以下几个方面。

2.1　降低流度比,提高波及系数和驱油效率原油采收率与波及系数及洗油效率有关,聚合物通过增加水的粘度和吸附或滞留在油层孔隙中降低了水相渗透率,结果驱替液与原油之间的流度比降低。

油滴在聚合物前缘聚集,油相渗透率增加,油流度加大,提高了平面波及效率,克服了注水指进,又提高了垂向波及效率;同时表面活性剂的低界面张力性质,能够促使残余油的启动,因此能够既扩大波及体积又能提高驱油效率[12-15]。

刘仁强[16]在仿真岩心中进行驱油实验,观察对比各视域水驱后、聚驱后、二元驱后残余油情况。

得出水驱指进现象明显,聚驱能起到很好的波及效果,但仍存在一些死角区域没有波及到。

二元驱则在聚驱的基础上波及到了一些死角区域,进一步提高了波及面积,同时也提高了波及面积内的洗油效率。

2.2　降低界面张力,增加毛管数,提高洗油效率很早以前人们就认识到毛管力是造成水驱油藏扫及区滞留大量原油的主要原因,而毛管力又是油水两相界面张力作用的结果。

毛管力使一部分原油圈闭在低层孔隙之中,通过降低界面张力和提高注入水的粘滞力,可以降低毛管压力,增大毛管数,从而提高采收率[17-20]。

唐宪法[19]等认为,聚/表二元复合驱段塞降低油水界面张力,提高组合驱洗油效率。

组合驱段塞中二元复合体系不仅段塞尺寸大(0.3～0.5PV),而且可使油水界面张力降至5.4×10-3 m N/m,从而为聚合物驱后剩余油或较低渗油藏原油的有效启动创造了条件,具有明显的洗油作用。

2.3　高分子聚合物粘弹性作用驱扫“盲端”中的残余油由于聚合物的存在,体系的黏弹性增大,从而引起驱油效率增加[21-22]。

夏惠芬等人[23]通过利用玻璃刻蚀的可视岩心模型进行驱油实验得出,二元驱体系启动了盲端类残余油和膜状残余油,启动的方式主要是通过将残余油拉成油滴和拉成油丝两种方式,将残余油拉成油滴形成大量的乳状液。

3　矿场应用2003年开始的中石化胜利孤东七区西块二元复合驱试验是目前国内较为成功的二元驱试验。

3.1　油藏条件[24]试验区油层埋深为1261～1294m,含油面积0. 94km2,地质储量277×104t,目的层原始油层温度68℃,平均渗透率132×10-3 m2,纵向渗透率变异系数0.58,地下原油粘度45mPa・s,目前地层水矿化度及Ca2+、M g2+质量浓度分别为8207m g/L和231mg/L,平均剩余油饱和度45.5%。

经研究认为,该试验区除目前地层水矿化度和Ca2+、M g2+含量稍高外,其它主要油藏参数皆处于复合驱的有利范围内,进行二元复合驱油先导试验是可行的。

3.2　注入方案SP二元复合驱是一个复杂的化学驱油过程。

要综合考虑表面活性剂、聚合物类型以及它们之间的相互作用、配伍性,充分发挥表面活性剂降低界面张力和聚合物控制流度、防止或减少化学剂段塞的窜流作用,通过二者的协同效应最大限度地消除它们之间的相互干扰。

同时,也要考虑其在油层内的损耗、热稳定性影响等因素,探索与试验区油藏相适应的配方体系。

3.3　实施增油效果预测[25]根据数值模拟预测的复合驱增油规律,并考虑目前试验区的开井率、注采对应率等因素,预测先导试验矿场实施后可提高采收率12.0%,增产原油33. 3×104t。

3.4　效果总结先导实验开展以来,日产油最高上升166吨,含水下降12.5%,2008年9月底,试验区已经累积增油19.1×104t,提高采收率6.9%,中心井区提高采收率达14.2%。

4　存在问题4.1　对表面活性剂性能要求高,目前尚无成熟的驱油用无碱表面活性剂产品,表活剂的工业化规模生产保障存在风险因素。

37　2010年第24期 关淑霞等　国内SP二元复合驱研究现状分析4.2　二元复合驱基础研究薄弱,对二元驱驱油效果的主要影响因素认识不明确,还需开展进一步的研究工作。

4.3　成功的二元驱矿场试验少,仍存在较大的技术经济风险。

5　建议和预测5.1　SP二元复合驱目前仍面临诸多挑战,如驱油剂研制和基础共性技术研究有待加强,评价方法与标准需要进一步完善。

5.2　二元驱表面活性剂合成和放大生产、方案优化设计、现场试验配套工艺技术应有计划地推进。

5.3　SP二元复合驱作为一种新的化学驱驱油体系具有突出的优点,作为复合驱推广技术在现场易于实施,具有广阔的应用前景。

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