（石油与天然气工程专业论文）华201、悦29区注聚合物可行性研究.pdf

中文摘要 论文题目： 专 业： 硕士生： 指导教师： 华2 0 1 、悦2 9 区注聚合物可行性研究 石油与 红岩 陈军斌 张荣彬 摘要 针对采油二厂侏罗系老油田华2 0 1 区、悦2 9 区块开发矛盾加剧，产量递减快，含水上 升快的问题，对其进行聚合物驱可行性进行定量分析，并通过室内实验及油藏数值模拟 软件对适合该区块的聚合物进行筛选；对影响聚驱驱油效果的因素进行了分析；对聚合 物浓度、段塞大小、注入方式、注入时机等方面进行了研究，优化了聚合物驱方案；对 聚合物驱增油量、提高采收率、含水率、见效高峰期等开发指标进行了预测。 区块构造特征与储层物性分析表明，华2 0 1 区、悦2 9 区块能够进行聚合物驱。通过 对不同聚丙烯酰胺类聚合物产品溶解性、增粘性、滤过性对比评价，认为大庆聚合物产 品综合性能较好，通过实验筛选的添加剂可提高其溶液稳定性；相同注入孔隙体积倍数 条件下，注入聚合物浓度越大，采收率提高程度越高，但采收率提高值随浓度增大而增 大的速度趋于变缓；相同注入浓度条件下，注入聚合物溶液段塞体积越大，采收率提高 值越高。 数值模拟研究结果表明，悦2 9 区块注聚后，有效控制了流度，非均质性得到明显改 善，主流线向两翼扩展，大大提高了面积波及效率。油井见效时间基本不受聚合物浓度、 段塞大小和段塞组合的影响，见效时间约在注聚后2 个月左右，1 年后明显见效；在聚合 物用量一定的情况下，聚合物浓度对最终驱油效果影响不大，但聚合物浓度越大，高峰 期含水下降幅度越大，注聚所需时间越短；从段塞组合来看，主段塞聚合物浓度1 5 0 0m g l 能够有效地控制流度，改善非匀质性，不需要在主段塞前加一高浓度调剖前置段塞，但 在主段塞后加一低浓度保护段塞。由于边底水及剩余油饱和度较低等原因，华2 0 1 区聚 驱效果不理想。 关键词：聚合物驱数值模拟聚丙烯酰胺驱油效果 英文摘要 s u b j e c t ：i n j e c t e dv o l u m eo fp o l y m e rs o l u t i o nf e a s i b i l i t ys t u d yb e t w e e nt h eh u a 2 0 1 ， y u e2 9 s p e c i a l i t y ： o i la n dn a t u r a n a m e ：h o n g y a n i n s t r u c t o r ：c h e nj u n b i n z h a n gr o n g b i n a b s t r a c t a i m i n ga tt h ep r o b l e mo ff o r t i f i e dc o n t r a d i c t i o nb e t w e e nt h eh u a2 01 ，y u e2 9 i nt h e j u r a s s i co l do i lf i e l d ，p r o d u c t i o nd e c l i n er a p i d l ya n dr i s i n gf a s tw a t e ri s s u e s ，aq u a n t i t a t i v e a n a l y s i st ot h ef e a s i b i l i t yo fp o l y m e rf l o o d i n ga n d t h es c r e e n i n go fp o l y m e rb l o c k ss u i t a b l ef o r s t u d ya r e at h r o u g hl a be x p e r i m e n t sa n dn u m e r i c a lr e s e r v o i rs i m u l a t i o ns o f t w a r eh a v eb e e n d o n e a n a l y z i n gt h ef a c t o r sa f f e c t i n gp o l y m e rf l o o d i n ge f f e c t ；i n v e s t i g a t i n gt h ec o n c e n t r a t i o n o f p o l y m e rs l u g ，t h es i z eo f t h es l u g ，t h ei n j e c t i v em a n n e r a n dt h ei n j e c t i v et i m eo f t h ep o l y m e r s l u g o p t i m i z i n gt h ep r o g r a mo fp o l y m e rf l o o d i n g ；p r e d i c t i n gt h eo i li n c r e m e n to fp o l y m e r f l o o d i n g ，e n h a n c i n go i lr e c o v e r ya n dm o i s t u r ec o n t e n t ，a n dt h ep e a ko fr e s p o n d i n gt i m e t h ea n a l y s i st ot h eb l o c ks t r u c t u r ea n dr e s e r v o i rp r o p e r t i e ss h o w e dt h a tp o l y m e rf l o o d i n g c a nb ec a r r yo u tf o rt h eh u a2 0 1a n dy u e2 9b l o c k s a c c o r d i n gt oc o n t r a s t i v ee v a l u a t i o n a m o n gs o l u b i l i t y , i n c r e a s e dv i s c o s i t ya n df i l t r a t i o no f t h ep o l y m e r so fp o l y a c r y l a m i d ec l a s so f d i f f e r e n tp r o d u c t ，t h ei n t e g r a t e dp e r f o r m a n c eo fd a q i n gp o l y m e rp r o d u c t si sb e t t e r a d d i t i v e s t h r o u g he x p e r i m e n t ss c r e e n i n g c a r li m p r o v et h es t a b i l i t yo fi t ss o l u t i o n ；t h es a m ep o r ev o l u m e i n je c t e di n t om u l t i p l ec o n d i t i o n s ，w h e nt h ei n j e c t e dp o l y m e rc o n c e n t r a t i o ni sg r e a t e r , t h el e v e l o fr e c o v e r yi n c r e a s e di sh i g h e r , b u tt h er e c o v e r yt oi m p r o v ev a l u ew i t ht h ei n c r e a s i n go ft h e c o n c e n t r a t i o no ft h es p e e do fc o n v e r g e n c eb e c o m es l o w ；t h es a m ec o n c e n t r a t i o ni n j e c t e d ， w h e ni n j e c t e dv o l u m eo fp o l y m e rs o l u t i o ns l u gi sl a r g e r , t h er e c o v e r yi n c r e a s i n gv a l u ei s h i g h e r n u m e r i c a ls i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt h ep o l y m e ri n j e c t e dt ot h ey u e2 9b l o c k s m ， e f f e c t i v ec o n t r o lo fm o b i l i t yc o m eo u t ，h e t e r o g e n e i t yh a sb e e nm a r k e d l yi m p r o v e d ，t h e m a i n s t r e a ml i n ee x t e n dt ot h ew i n g s ，a n dt h ea r e a ls w e e pe f f i c i e n c yo i lw e l lr e s p o n d i n gt i m e i sn o ts u b je c tt op o l y m e rc o n c e n t r a t i o n ，s l u gs i z e ，a n dt h ei m p a c to fs l u gc o m b i n a t i o n ，a n d b e a rf r u i ti sa b o u t2m o n t h sa f t e rt h ep o l y m e ri n j e c t i o na n db e a rf r u i ti sa p p a r e n ta b o u tay e a r a f t e r ；i nt h ec i r c u m s t a n c eo ft h ec e r t a i np o l y m e rd o s a g e ，t h ep o l y m e rc o n c e n t r a t i o ne f f e c tt o t h ef i n a l d r i v eo i li sl i t t l e ，b u tw h e nt h ep o l y m e rc o n c e n t r a t i o ni sg r e a t e r ，t h ed e c r e a s ei nt h e p e a kw a t e ri sg r e a t e r ，a n dt h et i m er e q u i r e df o rp o l y m e ri n j e c t i o ni s s h o r t e r f r o mt h es l u g i i i c o m b i n a t i o no fv i e w ，t h em a i ns l u gp o l y m e rc o n c e n t r a t i o no f15 0 0m g lc a l le f f e c t i v e l y c o n 仃o lt h ef l o w ，a n di m p r o v eh e t e r o g e n e i t y ，n o tr e q u e s t i n gs l u gi nt h em a i nf r o n to fa h i g h c o n c e n t r a t i o no fp r e s l u gp r o f i l ec o n t r o l ，b u t i nl o r ds l u ga d d e dp r o t e c t i o no fal o w c o n c e n t r a t i o no fs l u g b e c a u s eo ft h ee d g e ，b o t t o mw a t e r a n dl o w e rr e s i d u a lo i ls a t u r a t i o na n d o t h e rr e a s o n s ，o i ld i s p l a c e m e n te f f i c i e n c ye f f e c ti sn o ti d e a lf o rt h eh u a 2 01d i s t r i c t k e y w o r d s ：p o l y m e rf l o o d i n g n u m e r i c a ls i m u l a t i o np o l y a e r y l a m i d e f l o o d i n ge f f e c t s i v 学位论文创新性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做 了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签 日期：迎归。 学位论文使用授权的说明 本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、 公开阅览、借阅以及申请专利等权利，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录 到中国学位论文全文数据库并通过网络向社会公众提供信息服务。本人离校后发表 或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大 学。 论文作者签 导师签 嗍：率 日期：迦牟塑 注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出( 含解密年限等) 。 刚舌 1 l l 日i j舌 采油二厂侏罗系老油田目前已进入中高含水期，油藏采出程度不高，主要原因在于 油藏开发中各种矛盾加剧，油藏递减加大。华2 0 1 区为河流相正韵律沉积，平面、层间及 层内矛盾突出，经过多年的注水开发，综合含水达n 6 7 5 ，地质储量采出程度为1 7 0 5 ， 注入水沿高渗段突进、冲刷使储层发生较大变化，油层中局部形成高渗带，注水波及范 围较小，影响区块开发效果。悦2 9 区储层砂体丰要以正韵律为主，目前采出程度2 2 6 4 ， 综合含水7 4 6 。层内非均质性不强，但平面物性变化大，非均质性强，影向水驱波及效 率。悦2 9 、华2 0 1 区目前均处于开发中期，平面矛盾、层问矛盾、层内矛盾等的影响，导 致油藏水驱效率较低，而层内、层间、平面上都存在剩余油分布，单纯依靠二次采油已 不能有效的提高最终采收率。因此，依靠三次采油技术提高最终采收率势在必行。 聚合物驱油是一种把水溶性聚合物加入到注入水中以增加注入水粘度、改善流度比， 扩大注入波及体积进而提高最终采收率的方法。是非均质油藏提高波及系数的有效技术， 是大幅度提高非均质油田采收率的关键技术之一，是实现油田开发走向良性循环的重要 措施。聚合物驱油不仅可以调整油层纵向上的矛盾，还可以有效调整油层平面矛盾。 聚合物驱油适用于温度适中，原油粘度中等，非均质较为严重的油藏，具体参考标 准见表l 。 表1 化学驱适用标准( 1 9 8 4 年n p c 标准) 参数 单位聚合物驱 原油密度 g e m 3一 地下原油粘度 m p a s 5 1 0 0 深度m 一 油层厚度m 油层温度 2 0 渗透率变异系数 心滩 泛滥平原相。 1 1 2 油层韵律性影响 对于不同韵律的地层，水驱采收率依次为：反韵律 复合韵律 正韵律。聚合物驱后， 三种韵律的地层采收率都有不同程度的提高。其提高采收率幅度依次为：正韵律 复合韵 律 反韵律，反韵律地层提高采收率幅度不到正韵律的1 2 。正韵律和复合韵律地层更适 合于聚合物驱。 1 1 3 油层非均质特点的影响 我国一些陆相沉积油田，油藏 渗透率变异系数适中，水驱开发效 果差，聚合物提高采收率的潜力大。 研究结果表明，油层渗透率变异系 数对聚合物驱油效果影响极大，渗 透率变异系数在0 7 2 以下，随着渗 透率变异系数的增加，聚合物驱油 效果越好；在0 7 2 以上，随着渗透 3 西安石油人学颂j ：学位论文 率变异系数的增加，聚合物驱油效果急剧下降。渗透率变异系数在0 5 - 0 9 之间时，注 聚合物后采收率增加值处于最高的范围。 1 1 4 转注聚时含水的影响 转注聚时含水低，地层剩余油饱和度相对较高，聚合物驱效果要较含水高时注聚好。 1 1 5 剩余油饱和度的影响 在相同地层条件下，驱油剂用量、浓度及段塞大小相同，油层的剩余油饱和度高，驱 油效果越好。其原因在于油层剩余油饱和度高，一方面容易形成原油富集带，见效时间 早；另一方面在驱替前缘形成的油墙厚度大，由于地层原油的粘度远大于聚合物溶液， 因此渗流阻力进一步增大，波及体积得到进一步提高，驱油效果好。 1 2 华2 01 区构造特征与储层物性特点 1 2 1 油层分布 华2 0 1 区含油层位为中生界侏罗系延安组的延8 、延9 油层组，地层厚度约6 0 8 0 m ， 为一套河流相沉积的砂、泥岩地层。 延8 油组为一套砂泥岩互层沉积，地层厚度2 1 5 3 0 7 m ，砂岩发育程度不高，各 井砂岩百分比均小于5 0 ，平均仅为2 3 6 。延9 油组地层厚度3 0 7 5 9 1 m ，该砂组沉 积环境明显与延8 油组不同，砂岩十分发育，砂岩百分比多在6 0 以上，最大可达9 4 7 ， 平均达6 7 6 。 将延8 一延9 砂组进一步细分为7 个小层。其中，延8 砂组自上而下细分为延8 1 、 延8 2 、延8 3 、延8 4 等4 个小层。小层平均厚度分别为5 1 m 、7 5 m 、6 4 m 和5 7 m 。延9 砂组自上而下细分为延9 1 、延9 2 、延9 3 等3 个小层。小层平均厚度分别为1 2 1 m 、1 0 8 m 和1 7 3 m 。其中，延8 4 、延9 1 为该区的主力油层。 1 2 2 沉积特征 华2 0 1 区延9 砂组为辫状河沉积，主要发育主河道和泛滥平原等微相；延8 砂组3 、 4 小层发育曲流河沉积，发育曲流河道、边滩、决口扇、天然堤、泛滥平原等微相；延8 砂组1 、2 小层为三角洲平原沉积，发育分流河道、决口扇、泛滥平原等沉积微相，顶部 发育由沼泽沉积演化为2 m 左右的煤层。图卜2 。 主力油层延8 4 、延9 1 、延9 2 小层大部分发育为河道微相，剩余油相对富集，是聚合 物驱的有利相带。 4 第一章油藏地质特征注聚可行性分析 、多 j j 钾 蛰 譬 _ 一 i 一。 翟 9 0 0 9 残余丙烯酰胺含量，翊1 通过调研，共收集到国产部分水解聚丙烯胺产品三种：l 号产品产地山东，分子量 大于1 8 0 0 万，固含量8 8 0 1 ；2 号产品产地大庆，分子量大于2 0 0 0 万，固含量9 0 ； 3 号产品产地河北，分子量大于1 6 0 0 万，固含量9 0 。 2 1 1 产品溶解性能对比 聚合物属于高分子物质，其溶解与低分子物质的溶解不同。首先高分子与溶剂分子 尺寸相差悬殊，两者的分子运动速度也差别很大，因而高分子向溶剂中的扩散非常慢。 因此聚合物的溶解过程通常经过溶胀一溶解两个阶段，先是溶剂分予渗入聚合物内部， 使聚合物体积膨胀，然后才是高分子均匀分散在溶剂中，形成完全的分子分散体系。通 常的作法是先用清水配制聚合物母液，然后再根据需要稀释到试验浓度。 用清水配制聚丙烯酰胺干粉溶液时有一定的技术要求。最初分散干粉时需给予强力 的搅拌，使水的旋涡体的底部延展到溶液的7 5 ，同时将适量干粉在3 0 秒内均匀撤到紧 邻但低于旋涡体顶端的部位，以避免溶液中鱼眼的形成。加完全部干粉立即把搅拌速度 1 6 第二章聚合物驱室内实验研究 降到低速，使其刚好阻止固体颗粒沉降到底部。 室温( 2 5 ) 条件下，按照上述方法用清水分别配制了三种聚合物产品的溶液，浓 度5 0 0 0 m g l ，搅拌定时间后，首先用肉眼观察溶液是否均匀，然后用玻璃棒挑起母液 仔细查看，若溶液中无未溶解好的胶团或颗粒，则判断产品已达到完全溶解状态。 结果见表2 2 。实验表明，3 号聚丙烯酰胺产品溶解速度要高于l 号和2 号产品，但 三种产品溶解时间均在规定时间以内，低于2 小时。 表2 - 2 不同产品溶解时间( 清水配制5 0 0 0 m g l ) 聚合物产品编号l #2 。3 “ 溶解时间2 小时2 小时1 5 小时 在进一步的溶解实验中发现，聚丙烯酰胺的溶解对温度有一定的依赖性，当溶解温 度低于2 0 时，溶解过程变得缓慢，室温放置4 8 小时后仍不能完全溶解。将其放于3 0 下恒温2 小时即可溶解完全。因此，气温较低的情况下，应考虑用温水溶解，使水温 大于2 0 为好。 2 1 2 不同产品的增粘性能对比 相同条件下对比不同产品的表观粘度是评价产品增粘性能的主要手段。表观粘度是 聚合物的一项重要使用指标，对于调节注入水的流变性，增加驱动液的粘度，改善水驱 波及效率，提高采收率有着密切的联系。表观粘度的高低在很大程度上决定了产品质量 的好坏。 实验用华2 0 1 、悦2 9 注入水作为配制水，分别将三种产品的母液( 5 0 0 0 m g l ) 稀释 到1 0 0 0 m g l ，粘度的测试条件借鉴了a p ir p 6 3 中的推荐做法，结合油田实际生产状况， 用布式粘度计，u l 转子，在4 5 下测试了溶液6 r m i n 下的表观粘度。结果见表2 3 。 实验表明，相同条件下，3 号产品粘度值低于其它两种产品，1 号、2 号产品粘度值 差别不大，2 号产品略高。这说明同种类型聚合物产品，分子量越大，其增粘性越好。 同时可以看出，三种产品均具有较强的盐敏性，华2 0 1 注入水含盐度低于悦2 9 ，用悦2 9 注入水配制的1 0