无碱二元驱配方研制与化学驱段塞组合优化研究

化学驱是指利用化学剂改善原油-水-地层之间的物理化学性质, 提高采收率, 即提高波及系数和提高驱油效率。

一、无碱二元驱配方研究

“聚合物+表面活性剂+碱”三元复合驱油体系具有水驱后大幅度提高采收率作用, 但其中大量碱的存在, 直接导致注采系统结垢、产出液难以处理、储层损害等。室内经过大量的试验研究, 尤其对表活剂进行深入研究, 建立了系统的研制与评价方法及2项企业标准, 摆脱了化学驱复合体系对碱剂的依赖, 研制出无碱二元驱体系配方, 实现从强碱、弱碱到无碱复合驱的重大跨越。

1. 根据二元配方体系粘度设计需求确定聚合物粘度

根据二元体系配方设计要求的粘度确定聚合物浓度, 如果配方体系在地下达到最佳驱替效果, 油水流度比应该接近于1或小于1 (表1) , 当油水流度比为1~0.5时, 要求配方体系经过各种剪切降解后在地下粘度为16~31m Pa.s之间。因此, 考虑体系从配制到地层的粘度损失率, 实验室条件下粘度应该在80~150m Pa.s之间, 根据该粘度确定聚合物浓度。

2. 无碱二元复合体系配方确定

通过表活剂/聚合物二元体系粘度、原油界面张力活性, 得到聚合物浓度大于1200ppm时体系粘度大于80m Pa.s, 表活剂浓度大于0.05%时油水界面张力达到10-3m N/m。由体系粘度对界面张力影响得到二元体系, 粘度小于80m Pa.s时界面张力达超低, 考虑到注入过程中粘度剪切损失, 因此, 在浓度优化时, 聚合物浓度大于1200ppm, 表活剂浓度大于0.05%。

二、化学驱段塞组合优化研究

建立系列岩心模型, 通过物模试验实现段塞组合优化, 包括前置段塞、主段塞、副段塞、保护段塞。从短岩心到长岩心、单管到双管、三管并联, 均质岩心到非均质岩心的技术创新。对二元体系的聚合物浓度、表活剂浓度、段塞尺寸等注入参数进行优化。

1. 聚合物浓度优选

固定表活剂浓度0.2%, 段塞尺寸0.38PV, 聚合物浓度分别为1200mg/L、1400mg/L、1600mg/L、1800mg/L、20000mg/L时开展二元体系驱油实验, 实验结果表明, 驱油效率随聚合物浓度的增加而提高, 二元驱比水驱提高驱油效率最高为25.0% (表2) 。当聚合物浓度为1600mg/L时二元驱驱油效率提高幅度最大, 可提高驱油效率22.4%, 因此, 聚合物浓度优选为1400~1600mg/L。

2. 表活剂浓度优选

固定聚合物浓度0.16%, 段塞尺寸0.38PV不变, 改变表活剂浓度分别为0.05%、0.08%、0.1%、0.2%、0.3%开展驱油实验, 实验结果表明, 二元体系的驱油效率随表活剂浓度的增大而提高 (表3) , 考虑岩心的吸附及地下水的稀释, 表活剂的浓度确定为0.2%~0.3%。

3. 段塞尺寸优选

聚合物浓度1600PPm, 表活剂浓度0.2%保持不变, 改变段塞尺寸分别为0.19PV、0.38PV、0.57PV、0.76PV开展驱油实验, 驱油效率随段塞尺寸的增大而提高 (表4) , 段塞尺寸为0.57PV最佳, 因此, 确定注入段塞为0.5~0.7PV。

4. 最佳体系驱油效果对比

优选出聚合物浓度、表活剂浓度、段塞尺寸和最佳驱油体系后, 采用人造非均质模型和天然油砂非均质模型对最佳二元驱与聚合物驱、弱碱三元驱驱油效果进行对比实验 (表5) 。

二元体系具有与聚驱相同的流变特征与三元体系具有相同的降油水界面张力的能力 (表5) , 当相同浓度时, 二元驱油效率增幅最高, 其次是弱碱三元驱, 聚驱最小。当弱碱三元驱聚合物浓度提高到2500mg/L时, 体系粘度是143.3m Pa.s, 与聚合物驱、最佳二元驱体系粘度基本相同, 其它条件保持不变时, 弱碱三元驱驱油效率增幅高于二元驱, 考虑经济成本和稳定性, 二元驱仍是最佳体系。

三、应用潜力评价

依据美国NPC标准, 对LH油田化学驱潜力进行再评价研究, 筛选出适合开展化学驱地质储量3.03亿吨, 预计增加可采储量3901.6万吨, 表明化学驱潜力大, 应用前景广阔。

结论

1. 建立与完善了无碱二元驱油体系优化与评价技术, 为无碱二元驱的应用提供了技术支持。

2. 在相同聚合物浓度下, 二元体系具有与聚驱相同的流变特征, 与弱碱三元相同降低油水界面张力的能力, 驱油效率高。

3. 在体系粘度相同情况下, 尽管三元驱驱油效率较高, 但由于提高了聚合物浓度以及加入碱, 成本高, 同时存在碱的伤害, 相比之下还是无碱二元驱效果好。

摘要：水驱开采油藏进入中后期, 产量递减加快, 油藏采出程度低, 急需寻找接替技术提高采收率。化学驱油技术是一项大幅度提高采收率技术之一, 本研究针对三元复合驱油体系存在注采系统结垢、产出液难以处理、储层损害等缺点, 经过大量的试验, 建立了系统的研制与评价方法, 摆脱了化学驱复合体系对碱剂的依赖, 研制出无碱二元驱体系配方, 实现了从强碱、弱碱到无碱复合驱的重大跨越。同时, 创新通过物模试验实现了段塞组合优化, 建立了最大程度模拟油藏综合地质特征的系列岩心模型, 室内实验结果更可靠。

关键词：化学驱油,无碱二元驱,体系优化,提高采收率