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1、海上常规稠油油田聚合物驱矿场试验 向问陶韩明张健姜伟孙福街 ( 中海石油研究中心) 摘要本文介绍了我国海上第一次聚合物驱矿场试验情况和效果。矿场试验见到明显的增 油降水的效果。通过剖析注聚合物见效原西，介绍了疏水缔台聚合物应用方面的经验分析了海 上油田对聚合物驱技术的限制。 聚合物驱在陆地油田获得了很大的成功，在大庆、胜利等油田进行了工业化规模的应 用“ 。从2 ( 2 0 0 年开始，针对渤海常规稠油油田的特点进行了广泛而深入的室内研究，经 过几年的艰苦攻关，渤海油田聚合物驱油技术已取得了突破性的进展。在充分分析各种提高 油田采收率的工艺措施对海上高渗稠油油田的实用性基础上，根据海上高渗稠油
2、油田油藏特 征和完井特点及采油工艺现状，着重开展了海上油田聚合物驱油技术的研究及应用工作。 2 0 0 3 年9 月，聚合物驱技术进入到现场试验阶段。经过一年多的聚合物驱油试验，在与注 人井有良好对应关系的油井上见到了明显的增油降水的效果。 一、试验区地质及工程概况 试验区所在油田位于渤海海域，属构造层状稠油油藏，油藏埋深1 3 0 0 1 6 ( 】0 ：m ，划分为 3 个油组1 2 个小层，储层主要为东下段砂岩地下原油粘度7 0 m P a s ，属中等粘度重油，地层 水总矿化度为6 7 0 0 1 8 6 0 0 m g L 。 该油田采用3 5 0 m 井距的反九点注水井网开发。油层
3、有效厚度达 5 0 m ，连通好。油水井采用射孔完成，采用3 4 大段管内砾石充填 防砂完井。生产方式以电泵为主。 j 3 注聚合物试验区位于该油田西侧，有注入井1 口( J 3 井) ，生产 井5 口( J 1 6 ，A 2 ，A 7 ，A 1 2 和A 1 3 井，见图1 ) ，平均注采井距3 7 0 m 。 试验区面积O 3 9 6 k m 2 ，有效厚度6 1 5 m 。 J 3 井的5 口受效油井中，以J 1 6 井的对应连通关系最为明显。 图1J 3 井区聚合物驱 井位圈 选择在J 3 井进行单井聚合物驱试验，其目的在于观察对应油井聚合物驱的动态反应，验证 前期室内研究的成果，同时
4、也可以将海上工程可能出现的风险降低到最低。 二、J 3 井聚合物驱试验 ( 一) 实验室研究 对于海上油田来说，不可能像陆地油田一样采用清水配制聚合物溶液或用清水作为聚合 2 3 物驱的预冲洗液处理油层，也不允许将产出污水排放到海里。因此，海上油田实施聚合物驱 技术，所采用的聚合物必须满足用污水或高矿化度水配制的要求。 J 3 井聚合物驱配制用水是平台水源井的采出水，其离子组成分析见表I 。两次化验分析 的结果比较一致，其中，c a 2 + 和h 砰+ 离子的含景高达8 0 0 m g L 。由于高浓度二价离子的存 在，普通聚丙烯酰胺溶液的增粘性大大降低，因此，需要选用新型的功能聚合物以满足海
5、上 旌工的要求。 裹1 1 3 注聚合物井注入水分析m g L 序号取样时问K + + N a +c 一+ M f +C 0 3 2 一H 鸭S 0 4 2 一 C I 。总矿他度 12 0 0 3 一嘴- 1 82 5 5 19 l5 6 8 9恐88 801 9 06 33 6 6 45 4 7 0 6 59 0 4 76 22 0 0 3 0 9 3 02 5 9 62 85 7 92 32 2 5 6 21 2 1 61 6 3 1 94 55 55 5 4 2 8 29 1 “8 5 本次试验选用的是国家“十五”8 6 3 课题研制的疏水缔合聚合物A 卜P 4 。在部分水解聚 丙烯酰
6、胺分子链上引入少量疏水基团，溶液中聚合物分子间可通过疏水基团间的疏水力缔合 而产生具有一定强度但可逆的物理“交联”，从而形成巨大的超分子结构。结构的形成可使聚 合物在较低相对分子质量和较低浓度下具有高粘度。缔合聚合物A P P 4 在油田注入水条 件下的粘度一浓度曲线见图2 。 ? 皂 世 誓 图2 A P H 在s z 3 6 1 油田注入水条件下的粘度浓度曲线 ( 二】试验方案及施工情况 2 0 0 3 年9 月，在试验区J 3 井开展了聚合物单井驱油试验。在聚合物驱油实验及数值模 拟研究基础上，完成了单井注聚合物方案设计。聚合物用水源井水配制，连续注入，推荐采 用两段塞：第一段塞3 C
7、0 0 m g L ，第二段塞1 7 5 0 m g L ，平均日注入量5 0 0 m 3 d 。 注聚合物初期，井口压力上升很快。尤其是在注入第一段塞的过程中，井口压力很快从 2 7 6 M P a 很快上升到超过8 M P a 。在注入浓度降低至1 7 S O m g L 后，井口压力就一直稳定在 7 M P a 左右，在2 0 0 4 年4 月解堵后，井E l 压力一直稳定在6 。7 M P a 。 【三) 驱油效果 在注聚合物之前，J 3 井组综合含水为6 6 ，其中J 1 6 井，含水到9 5 ，注聚合物1 0 个 月后，井组见效，整个井组含水降低，油量增加。其中J 1 6 井效果最
8、为明显( 图3 ) ，截止到 2 0 0 5 年8 月底，J 1 6 并单井产油量增至6 ( h n 3 d ，含水降至5 0 ，累计增油1 2 0 0 0 d 。除了 J 1 6 井以外，其他受效井也不同程度地表现出产液量下降、含水下降的趋势，但增油效果不 明显。 2 4 g 嘲 L 图3J 1 6 井生产曲线 三、分析及认识 一1 舞组见效分析 J 3 试验井周围有5 口受效井( 图1 ) ，其中J 1 6 井见到明显增油降水的效果，其他井见效 不十分明显。通过分析发现，J 1 6 井与注入井J 3 的井距最近，两井处于同一个高渗条带内， 连通性最好，注采对应关系非常明显；同时，位于J 6
9、 井西侧的一口油井原设计为注水井 由于产量稳定一直未转注，因此J 1 6 井- - f l u 地层亏空严重，地层压力偏低，J 3 井注入的聚合 物溶渡会优先向J 1 6 井方向运移，因此J 1 6 井见效最早，也最明显。 相比之下，其他4 口井由于海上油田井距大，油层厚，孔隙体积倍数高，而J 3 井注入 聚合物溶液的总量有限，仅有0 0 3 7 P V ，导致聚合物段塞波及范围有限，加之其他4 口井受 到周边其他注水井的影响，聚合物段塞很难向这4 口井方向扩展，西此没有觅蓟明显的聚合 物驱效果。 ( 二) 高粘驱替液有利于常规稠油油藏的流度改善 试验区原油粘度相对较高，油水流度差异较大，高粘
10、驱替液能够起到改善流度比、提高 纵向波及系数、提高油田采收率的作用。聚合物溶液粘度是聚合物驱技术的关键，一些研究 认为，聚合物溶液的糕度要达到或超过原油粘度才能够获褥较好的驱酒效果B 试验区地 下原油粘度为7 0 m P a s ，聚合物溶液要在地下达到或超过此粘度，不仅在技术上有一定难 度，而且注入也有困难。 考察了聚合物溶液不同粘度条件下的纵向波及情况。根据S l i d e r 确定的纵向波及效率的 关系”。，得到渤海稠油油田纵向波及系数随聚合物溶液粘度的变化关系( 图4 ) 。对于渤海常 规稠油油田，增加驱替渡的粘度可以起到增加纵向波及系数的作用。我们可以看出，聚合物 溶液的地下粘度在
11、2 5 4 0 m P a s 时，波及系数对粘度的变化敏感，增长幅度较大。因此，若 能够保证聚合物溶液的地下粘度不低于2 5 m P a s ，就能够起到改善流度比、提高纵向波及系 数的作用。J 3 并注聚合物试验结柬后进行了连续滴管返吐取样作业，通过测定和估算。估 2 5 计聚合物溶液在地下同等剪切速率条件下的粘度约为2 5 m P a 。s 。 辅 幡 谜 魁 恒 番 5 01 1 3 0 1 5 0 聚合物溶液粘度m P a o 图4 聚合物溶液牯度与纵向波及系数关系曲线 ( 三) 疏水缔合聚合物的使用 根据聚合物驱区块的筛选标准，地层水和注入水中c f 和M f + 的含量不宜过高，
12、而试 验区c f + 和M f + 的含量高达8 0 0 m g L ，常规聚丙烯酰胺溶液无法达到性能要求，功能型聚 合物是高矿化度油藏的必然选择。 疏水缔合聚合物的溶解性是限制其在驱油领域应用的关键。实验表暇，疏水缔合聚合物 的溶解受溶解温度、配制浓度、溶解方式的影响。缔合聚合物配制浓度越低( 在3 5 0 0 5 0 0 0 m g L 范围内) ，溶解时间越长；溶解温度越低，溶解时间越长。在不低于3 5 的温度范 围内，同时缔合聚合物A 卜P 4 浓度高于3 5 0 0 m g L 时，在高矿化度水中可以溶解，基本可以 满足油田现场应用的实际需要和条件。在J 3 井注聚合物现场应用买际表
13、明，A 卜P 4 在海上 工矿条件下溶解时间小于2 h 。J 3 井试验为新型聚合物驱油技术提供了宝贵的一手经验。疏 水缔合聚合物的综合性能将在后续的试验中继续加以考证。 ( 四) 影响海上油田聚合物驱技术的不利因素 海上油田由于油藏条件、工艺条件、工程条件的差别，实施聚合物驱有其特殊性，与陆 地油田相比有一定的难度，需要研究相应的对策来消除和改善。 ( 1 ) 完井方式的影响，使剖面改善效果不佳。由于油田属于胶结疏松的砂岩稠油油藏， 采用3 4 大段( 每一个防砂段为5 0 一l O O m ) 先期管内砾石充填防砂完井，每一个防砂段内又 有多个小油层，油藏纵向上油层组多，渗透率级差大。例如
14、，I 。油组中的1 号地质小层测 井解释渗透率值高达8 5 4 1x1 0 t n n 2 ，而油组有的小层渗透率只有几十1 0 。衄，。不能细 分小层影响了聚合物驱的效果。从J 3 井注聚合物前后的吸水剖面变化来看，注入的聚合物 溶液并没有起到剖面改善的效果。研究证明”o ，对于渗透率差异较大、水驱层间矛盾严重得 多油层，聚合物驱油利用控制流度的方法难以完全解决层间矛盾。在笼统注入的条件下，要 发挥聚合物的驱油作用，必须对大孔道进行一定的封堵，在包含几个层间差异较大的小层的 大段防砂层内及时采用调驱与注聚合物相结合的措施，以提高聚合物溶液的波及效率。 ( 2 ) 海上油田多采用反九点井网。井
15、网影响平面波及效果，数值模拟的研究结果认为聚 合物驱以五点和四点井网聚合物驱效果最佳，五点和反九点井网效果最差4 1 。J 3 井组内除 J 1 6 井以外其他对应油井效果还不十分明显，除了前面分析的原因外，也与井网有关。如何 在反九点井网条件下取得更好的聚合物驱效果是海上油田聚合物驱技术需要解决的问题。 ( 3 ) 海上油田注采井距大。在聚合物驱油过程中，注采井距的大小主要影响着聚合物的 2 6 ! 耋 呦 唧 注入速度和采液速度，从而决定了注入周期、见效时间；井距还影响着注入井的注入压力， 井距越大，注入过程中的注入压力也随之增大，另外，井距大对聚合物溶液的稳定性要求就 越高。 ( 4 )
16、 海上平台空间狭小，缺乏淡水，制约了现有平台进行扩太规模的聚合物驱试验。进 行大规模聚合物驱时，聚合物药剂应在满足增粘的前提下，提高聚合物的溶解速度。同时， 对聚合物的抗机械剪切降解性和稳定性也提出了比陆地油田所使用的聚合物更高的要求。 四、结束语 J 3 井注聚合物取得了明显的效果，此次试验填补了我国近海海域油田三次采油技术的 空白，并在疏水缔合聚合物的应用方面做出了积极的探索。在海上油田现有工程、工艺条件 下，聚合物驱技术还面临诸多挑战。一方面，我们需要利用高粘驱替液来改善海上常规稠油 油藏的流度比，另一方面，单纯的聚合物驱难以完全克服海上油田的不利因素，对聚合物的 性能要求也更高，海上聚合物驱技术需要其他技术措施来加以弥补，以改善聚合物驱技术的 应用效果、扩大其应用范围。 参考文献 1 王启民聚合物驱油技术的实践与认识大庆石油地质与开发，1 9 9 9 ，1 8 ( 4 ) ：1 5
