（油气田开发工程专业论文）杏北非主力油层聚合物驱适应性及调剖研究.pdf

r e s e a r c ho np o l y m e rf l o o d i n ga d a p t a b i l i t ya n dp r o f i l e c o n t r o lo f x i n g b e i n o r - m a i nf o r c eo i li r e s e r v o i r a b s t r a c t p o l y m e rf l o o d i n ga d a p t a b i l i t ya n dp r o f i l ec o n t r o lf e a s i b i l i t yw e r ed i s c u s s e dc o n s i d e r i n g g e o l o g i ci n f o r m a t i o n ，e x p e r i m e n ti nl a b ，e c o n o m yb e n e f i t p o l y m e rs o l u t i o nw a sm a d eu pb y f k s hw a t e ra n dd i l u t e db ys e w a g e p o l y m e rf l o o d i n ge d a p t a b i l i t yr e s e a r c ho fx i n g b e in o n - m a i nf o r c eo i lr e s e r v o i rw a s r e s e a r c h e db yp h y s i c 毪ls i m u l a t i o nm o d e l f i r s t l y , p o l y m e rr e l a t i v em o l e c u l a rw e i g h tw i t hh i g h o lr e c o v e r yw a sc h o o s e n ，a c c o r d i n gt or e s e r v o i rp a r a m e t e r s e c o n d l y , e f f e c to fi n j e c t i n gr a t e s l u gs i z ea n dv i s c o s i t yo no i lr e o o v e r yw e r er e s e a r c h e d p o l y m e rf l o o d i n gt h a th a sh i g h e r r e l a t i v em o l e c u l a rw e i g h t , b i g g e rs l u gs i z ea n dh i g h e rc o n c e n t r a t i o nc a l li m p r o v eo i lr e c o v e r y o b v i o u s l y b u ti n j e c t i n gp r e s s u r ei n c r e a s e su n a v o i d a b l y t h e r e f o r ea l lk i n d so fm e t h o d sa n d m e c h a n i s mt od e c r e a s ep r e s s u r e 蝴d i s c u s s e d ，e s p e c i a l 玲u s i n gn st od e c r e a s ep r e s s u r eb y i n c r e a s er e l a t i v ep e r m e a b i l i t y ，a n di t sm e c h a n i s mw a sr e s o a r c h e d 。t h er e s u l t ss h o w e dt h a tn s n o to n l yc a nd e c r e a s ep r e s s u r eo b v i o u s l y , b u ta l s oc a p i n c r e a s eo i lr e c o v e r yo b v i o u s l yi tw a s c o n c l u d e dt h a tx i n g b e in o n - m a i nf o r c eo t lr e s e r v o i rw a ss u i t a b l et ou s et h ec h o o s e np o l y m e r f l o o d i n g p r o f i l ec o n t r o la g e n tp h e n o l i cr e s i nd i s p e n s a t i o nw a sr e s e a r c h e d ac h o i c eo fp r o f i l e c o n t r o la g e n tc o m p o n e n tw h i c hi sc i t r i ca c i d ，p o l y m e r , u r o t r o p i na n dr e s o r c i nd o s a g ew a s m a d eb ye x p e r i m e n ti nl a b 。h e a ts t a b i l i t y , c o m p a t i b l e n e s sw i t hs t r a t u r aw a t e r , s h e a r - b e a r i n g a b i l i t yo fp m f i l ec o n t r o la g e n tw a sr e s e a r c h e d 。p h y s i c a ls i m u l a t i o ne x p e r i m e n ti nt a bu s i n g p r o f i l ec o n t r o la g e mw a sm a d e t h er e s u l t ss h o w e d 蜘越o i lr e c o v e r yc a nb ei m p r o v e dm o r ei f o 3p vp r o f i l ec o n t r o la g e n t 懈i n j e c t e db e f o r ep o l y m e rf l o o d i n g b u tb e c a u s eo ft h el o w p e r m e a b i l i t ya n dh i g hp r e s s u r e + t h e r ea r es o m ed i f f i c u l t i e si np r o f i l ec o n t r o lb e f o r ep o l y m e rf l o o d i n g p r o f i l ec o n t r o lb e f o r ep o l y m e rf l o o d i n gf i e l dt e s tc a nb em a d ei fs o r t i ew a y so fd e c r e a s i n g p r e s s u r ec a l lb eu s e d ， k e yw o r d s ：p o l y m e rf l o o d i n gp r o f i l ec o n t r o lp h y s i c a ls i m u l a t i o n o i lr e c o v e r y i n j e c t i n gp r e s s u r e 大庆石油学院硕士学位论文 第一章绪论 经过近十年的聚合物驱工业化推广，大庆油田渗透率较高、油层条件较好的类油层 聚合物驱已基本投产，且大部分处于含水上升阶段，产量逐年下降，为保证大庆油硼稳产， 迫切需要动用渗透率较低、油层条件较差的二类油层，杏北非主力油层即属二类油层，为 三角洲前缘相沉积，具有含油井段长，油层层数多，单层厚度薄，渗透率低等特点；同时 大庆油田每年产生6 1 07 t 以上的油b ；j 污水，预计在现有注采系统条件下，今后每年都将 增加6 x1 0 7 _ 7 1 07 m 3 清水和5 8 6 x1 07 “8 3 1 07 m 3 采出液，这将造成现有注采系统的 负荷增大，采出污水排放问题严重1 1 1 。为此本文研究了清水配制污水稀释高相对分子质量 聚合物驱对杏北非主力油层的适应性及调剖，以期达到既大幅度提高原油采收率又充分利 用油田污水的目的。 1 1 聚合物驱适应性 聚合物驱是把聚合物加到注入水中，从而降低驱替水流度的一种驱油方法“3 。聚合物 驱研究的历史可以追溯到2 0 世纪4 0 年代。早在1 9 4 4 年d e t l i n g 就发表了一项关于黏性 水驱可以使用添加剂的专利，随后其它专利也相继介绍了具体的水溶性聚合物及黏性水驱 的适应性。经过半个多世纪的发展，聚合物驱尤其是聚合物驱适应性研究得到了长足发展。 1 1 1 聚台物驱历史 聚合物驱在国外应用较早，但不成熟。美国于5 0 年代术和6 0 年代初期就开始了聚合 物驱的研究，并于1 9 6 4 年开始了矿场试验。此外，前苏联的奥尔良油田和阿尔兰油田、 加拿大的h o r s e f l yl a k e 油田、法国的c h a t e a r e n a r d 油船及罗马尼亚都进行了工业性试验。 1 9 8 6 年以后，由于原油价格的下跌阻及对原油价格预测的总体悲观看法，造成了人们在 e o r 技术方面兴趣的低落。主要石油公司取消了在e o r 研究方颟的尝试，并将其人员转 向其它领域。 聚合物驱在国内尤其是大庆油田得到了长足发展。中国油田自6 0 年代以来，直十 分重视三次采油的试验和基础科学研究。大庆油田在会战初期就提出，如果采收率提高 1 ，就相当于找到了1 个玉门油l = l ；i ，如果提高5 ，就相当于找到了1 个克拉玛依油田。 为此，在6 0 年代初期，大庆油田和克拉玛依油田分别在大庆萨北地区和克拉玛依黑油山 开辟了三次采油提高采收率试验区。8 0 年代初，大庆油田开展了以聚合物驱为重点的三 次采油科技攻关。1 9 8 7 - 1 9 9 3 年问p “，大庆油田在2 块小型试验区上进行了先导性矿场 试验，获得了成功。从1 9 9 6 年起，聚合物驱油技术陆续步入工业化生产，至2 0 0 5 年底， 大庆油田共投产3 5 个聚合物驱工业化区块，面积3 1 4 4 l k m 2 ，地质储量5 ，1 8 8 8 1 0 8 t ，总 井数5 7 4 2 口，其中采出井3 1 4 3 口，注入井2 5 9 9 口，聚驱年产油量连续四年保持在l 1 07 t 以上，开创了中国聚合物驱三次采油的崭新局面，成为2 l 世纪大庆油田可持续发展 的重要技术支柱。 第一章绪论 1 1 2 聚合物驱油机理研究现状 早期的聚合物驱油理论认为，聚合物驱只是通过增加注入水的黏度，改善油水流度比， 扩大注入水在油层中的波及体积从而提高原油采收率，基于毛管数与驱油效率的关系，认 为聚合物驱并不能提高驱油效率，降低残余油饱和度，因此，有人把聚合物驱称为改性的 水驱，即二次采油。其理论是：聚合物驱与水驱驱替速度一般相同；聚合物溶液黏度一般 为水黏度的3 0 倍左右；聚合物不能降低油水之间的界面张力，所以聚合物驱时的毛管数 不能增加1 0 0 0 倍以上，即不能明显提高驱油效率。 近期聚合物驱油理论证实上述观点是不合理的。1 9 8 8 年，a l l e n 等【5 】就研究了聚合物 黏弹性对驱油效率的影响，认为驱替液的黏弹性可以改善流度比，从而提高驱油效率。1 9 9 5 年韩显卿等【6 】进一步研究了黏弹性聚合物提高驱油效率机理，认为由于聚合物大分子在孔 喉中产生拉伸应力，造成局部压力梯度升高，从而有列于驱动孔喉处的残余油。2 0 0 0 年 以来，王德民f _ ”、夏惠芬 8 - 1 0 j 等进一步完善了黏弹性聚合物提高驱油效率机理，提出黏弹 性聚合物溶液作为驱替液可在定程度上驱替油藏孔隙表面的油膜、簇状、柱状、孤岛状、 膜( 环) 状、盲状及孔喉残余油。由此可见，聚合物驱油技术，既能扩大波及系数，也能提 高驱油效率，在开采特高含水油层中能很好地形成油墙，大幅度增加产油量，提高原油采 收率。 1 1 3 聚合物驱适应性研究现状 聚合物驱油机理研究的发展，推动了聚合物驱大规模应用的进程，聚合物驱对不同油 层的适应性研究随之被广泛重视。大庆油田适合聚合物驱的油层主要是一类油层和。：类油 层。其中一类油层聚合物驱已蒸本投产，对其聚驱适应性研究取得了一些较为成熟的认识， 但对油层条件较差的二类油层聚驱适应性研究较少。 1 1 3 1 聚合物驱注入参数研究 ( 1 ) 聚合物相对分子质量 1 9 8 4 年b a l l 和p i t t j 最早确定了聚合物能通过丽不发生堵塞的条件，即油层孔隙半 径与聚合物分子回旋半径比值值大于4 。2 0 世纪9 0 年代，卢祥国、程杰成 ”l 等研究j 一类油层不发生堵塞的聚合物相对分予质量，认为对人造岩芯，聚合物分子可以通过丽不 发生堵塞的应大于5 。但未对二类油层用聚合物相对分子质量进 亍选择。2 0 0 5 年。张 东玲【1 “、陈鹏【l 副分别对大庆油田二类油层用聚合物褪对分子质量进行了选择，得出了与 之相匹配的聚合物相对分子质量，但所用聚合物溶液均用矿化度较低的清水配制，来对清 水配污水稀释聚合物驱用聚合物相对分子质量进行选择。对二类油层清水配污水稀释聚合 物驱用聚合物相对分子质量选择研究未见报道。 ( 2 ) 聚合物注入速度 关于聚合物注入速度对驱油效果影响的研究很多，但均不完善。汪伟英、宋考平 等人通过物理模拟实验研究认为，注入速度增加，聚合物驱采收率先增加，后降低，但未 对具有现场应用价值的1 - 2 r n d 注入速度区间进行细致研究。付天郁f 1 8 j 、隋军等对 1 - 2 m d 的注入速度区间进行了数值模拟研究，表明注入速度增加，聚合物驱采收率略有 下降，但未考虑聚合物黏弹性影响，也没有进行物理模拟研究；程林松2 0 1 等考虑黏弹性 影响，应用数值模拟软件研究了聚合物注入速度对驱滴效果影响，结果表明注入速度增加， 2 大庆石油学院硕士学位论文 无论黏弹模型还是原模型，最终采出程度都会降低，且原模型采收率下降幅度更大，但也 没有进行物理模拟实验进一步验证。因此需要通过物理模拟实验研究适合现场的注入速度 对驱油效果影响，以完善聚合物注入速度对驱油效果影响研究。 ( 3 ) 聚合物用量 关于聚合物注入量的研究较为完善，但其研究仍在不断深入。聚合物用量是聚合物段 塞与聚合物溶液浓度的乘积。国外聚合物驱用量小，导致聚驱采收率较低。f e d e b o n s 等 人对1 9 7 5 1 9 9 2 年国际上1 2 个先导性和扩大性聚合物驱试验进行了分析对比，认为聚 合物驱失败的主要原因是聚合物用量过低，过分地追求聚合物利用效率上误入歧途。国内 油l 壬 吸取国外聚合物驱失败教训，加大了聚合物用量，获得了较高的聚合物驱采收率。如 大庆油田规划聚合物用量为5 7 0 p v m g l ，提高采收率幅度达1 2 i z 2 l 。一一类油层聚合物 用最研究取得了较为成熟的认识。室内研究表明，注入量越大，采收率提高幅度越大，但 随用量增大，采收率提高幅度减小【2 3 】：矿场试验表明，进行大用最聚合物驱可以取得良 好效果2 4 1 。但二类油层聚合物用量研究尤其是清水配污水稀释聚合物用量研究较少。 1 1 3 2 聚合物驱注入方式 十余年来，国内关于聚合物驱注入方式的研究很多，优化了一些聚合物驱注入方式。 如1 9 9 4 年，韩成林等口s 】通过物理模拟实验指出，等体积段塞注入驱油效果优于增大主力 段塞，增大主力段塞优于整体段塞。1 9 9 6 年，吴文样等1 2 6 也通过物理模拟实验指出，相 同浓度下，相对分子质量从高到低注入次序采收率提高幅度高于相对分子质量从低到商注 入次序。2 0 0 0 年，徐正顺等【2 7 】总结了大庆油田聚合物驱实践经验，指出先注高相对分予 质量聚合物前置段塞，聚合物驱采收率比单注中相对分子质量聚合物整体段塞提高1 5 以上。但以上聚合物驱注入方式研究主要针对一类油层清水聚合物驱，关于二类油层清水 配污水稀释聚合物驱注入方式研究较少。 1 1 3 3 降低聚台物驱注入压力的方法 国外很早就注意到导致聚合物驱注入压力升高的原因和影响因素，如早在1 9 8 3 年， r s s e f i g h t | 2 8 】就指出了导致聚合物驱注入压力升高的原因，即聚合物驱流度变化和多孔介 质对聚合物分子的吸附和捕集；d u n l e a v y i 冽注意到导致聚合物驱注入压力升高的影响因 素，即聚合物浓度的增大。随后国内外学者提出了一些降低聚合物驱注入压力的方法，如 f e r r e l l l 3 0 l 通过在聚合物溶液中加入一种表面活性剂( 烷基聚氧乙烯醇硫酸盐) 改善了聚合 物溶液的渗滤性能，降低了注入压力：m i l l e r 3 l l 采用低浓度复配非离子表面活性剂使聚合 物溶液的注入能力和流度性质得到改善，降低了注入压力；y a n g ”l 研究了利用表面活性剂 减少聚合物在近井附近地层吸附和堵塞，降低了注入压力：韩冬等1 3 3 1 提出通过改变聚合物 溶液的电性质，可逆控制聚合物分子的扩张程度，可实现聚合物溶液的有效注入，地层中 电环境改变，聚合物溶液黏度恢复，达到降低注入压力，减少枫城降解的目的。但由于降 压剂成本及以上方法本身的限制，均未得到大规棱推广。使用价格低廉、降压明显、低弊 面张力的n s 降低二类油层聚合物驱注入压力的研究束见报道。 第一章绪论 1 2 油层调剖 聚台物驱油技术取得了重要进展，但由于油层的非均质性，现场经常出现聚合物提前 见效、产出液中聚合物浓度逐渐升高真至突破等问题，因此需要采用调剖技术改善聚合物 驱地层的注采剖面。 1 2 1 油层调剖历史 国外最早使用非选择性的水基水泥浆调剖。油田化学调剖技术在2 0 世纪7 0 年代末至 9 0 年代初得到广泛应用和快速发展。如2 0 世纪8 0 年代美国l a n g s i n g - k a n s a s 市油藏、美 国怀俄明州泡德和盆地明尼鲁萨油藏等成功应用了聚合物凝胶调剖技术。 我国8 0 年代初开始研究和应用油田化学调剖，8 0 年代中期开始注水井调剖和以油田 区块为燕体的堵水调剖综合治理阶段1 3 5 1 ，9 0 年代后深度调剖技术德到发展。国内多个油 田开展了调剖矿场试验，如大港油网1 9 9 4 年成功开展了聚合物凝胶调剖矿场试验口“，至 1 9 9 4 年1 1 月2 9 日，累计增油3 3 6 4 t ，大港油田1 9 9 7 年又开展了微生物调剖矿场试验， 至1 9 9 7 年1 1 月，试验区五口井累计增油1 4 3 2 t p 7 1 ；2 0 0 2 年江汉油田开展了污泥调剖技术 矿场试验，累计增油6 5 5 i t 哪! ；大庆油田工业化聚合物驱以来，分别在不同区块和不同注聚 阶段开展了高黏弹本体凝胶、低浓度弱凝胶和离强度颗粒等体系的深度调剖矿场试验，其 中北三西西块开展了复合离子深度调剖试验。试验井平均单井采油量从4 3 t d 增加到 4 9 7 t d ；南二区东部原注水井排附近低浓度交联聚合物深度调剖试验区全区累积增油 2 5 7 3 0 t ；南二区颗粒调剖的试验也取得了成功，如南2 丁3 p 1 4 0 井累计增油4 9 7 t 口。 1 2 ，2 油屡调剖研究现状 1 9 7 4 年n e e d h a m 等1 4 0 】人指出，利用聚合物在多孔介质中的吸附和捕集效应可有效封 堵商含水层，从而使化学调剖研究的发展进入一个崭新阶段。此后，国内外学者在调剖剂 和凋剖物理模拟研究两个方面做了许多工作。 1 2 2 1 调剖剂研究现状 近2 0 年来，水溶性聚合物类调削剂在国外油田得到了广泛应用。独联体国家对聚丙 烯腈调剖有广泛的研究和应用，同时还使用了有机硅、水泥、泡沫荆及化工副产品作为调 剖剂。美国以聚合物冻胶为主，同时还使用了生物聚台物、水玻璃、油基水泥及微细水泥 等。 自5 0 年代开始，国内结合不同类型油藏的特点和不同开发阶段的堵水调剖技术的要 求，已研制出不同系列的调剖剂，据统计国内油匪陵用过的各种调剖剂共8 类约7 0 余种， 应用较多的有水泥类、无机盐沉淀类、水溶性聚合物冻胶类、颗粒类、改变岩石润湿性裘 调剖荆等。2 0 世纪9 0 年代后，国内深度调剖剂研究取得了重要进展，开发了系列深度 调剖剂，如预交联凝胶颗粒调剖剂、阴阳离子聚合物调制剂、醇致盐沉积法调剖剂、微生 物调剖剂、泡沫调测剂、粘士胶聚合物絮凝调剖剂、延缓交联型调剖剂等【4 “。 目前有关与聚合物形成凝胶的交联剂较多，如有机锆交联荆、有机铝交联剂、有机铬 交联剂等，有机锆交联剂与聚合物形成的凝胶稳定性较差，有机铬交联剂与聚合物在形成 凝胶的强度、控制时间以及价格等方两与其它交联翔相比具有明显的优势，但铬离子对地 人庶石油学皖顿二学位址点 下水瓣絷严重，不利于环保。以闻苯二二酚、甲醛、部分水解聚两烯酰胺组成的调剖体系已 成功撬应爆手弛羽豹堵水调割 乍渡。删苯二黔和岛洛莪晶台藏的承溶性酚醛树黯交联鬻蛀 离子聚会秘溶液，形成兹聚合穆凝胶具有攫强豹弹性秘较好匏热稳定性，虚弱予德| ；壬 瓣源 都调毹终渡，投入产出比达羁l ：9 6 5 ，其肖攫好雏经济簸益。承滔幢酚醛穗鼹斌予熟翻 性酚醛搴唾脂静甲阶段产物，其弪单基官髓团其离疆强的反应活性，适宣于堵水调剖用耀台 物承纂凝胶的交联静j _ “。目前对这种诵剖荆配方系统研究并应用于二类油层聚合物驱前 调剂的研究较少，对其降压研究更少。 1 2 22 调剖物理模拟研究现状 阗外许多学者对调剖的机理、调剖剂的封堵性能和调剖剂的选择性进行了研究。如 w h i t e o ”利用岩芯实验研究了胶联聚合物的堵水作用机理，可归纳为：吸附理论及索承膜 理论、动力捕集理论、物理堵塞理论。交联聚合物的堵塞作用主要表现在物理堵塞作厢 ：； l i a a g 笛f _ 8 入分别剥用微观模型和b e r e a 砂岩岩芯实验研究了聚台物冻腔堵水不堵油的 愿鞠，其绥鬃认菇油水流砖通道钓分离可能是造成冻胶对涟永相渗透率不均衡减少的掇零 蘸鲴；s e 畦曲# 4 ”q 在b e r e a 砂卷岩葛上，袋翊零踩荆等技术磷宠了渗透率、堵磊淀求速 度、舞瞧，猿胶性鼗等蠢素对堵裁封墙性巍懿影响，结果试为强骧胶可往不同渗透率静岩 蕊渗透率撼多到近戗同一值，对于弱冻胶，渗透鬻越高，封堵率越丈；封堵后拘蛾余雕力 系数隧注承速度的增大而减小，并具商较好的敞对数关系。国外对调削物理模拟研究敷褥 r 许多成果，但由于聚台物驱应用的限制，对调削与聚合物驱结合的研究很少。 国内尤其大庆油田开腱工业性聚合物驱近十年，关于调剖与聚台物驱结合的研究较 多，取得了一些成果。如调剖时机方面，数德模拟研究表明，相同用量的调剖段塞放柱泣 聚静的调剖效果好于放在注聚后的调剖效槊【4 9 i ：调剖方式方面，发展了深度调剖技术， 取褥r 良好效果：深度调剖机理方面，雷光伦替1 5 0 i 提出吸附增阻、动力捕集发黏弹阻力 是深度调削的主要作用机理。以上研究主要针对类油层，二类油层聚马区前调剖研究较少。 练上，国内卦对一类油层清水聚台物驱逶应性及调剖进行了大量研究，偿对= 类浦麓 请水嚣污农稀释聚合匏驱适应牲及诱割研究较少，为此奉文研究了套托非主力演厦( 二二豢 油臻) 清承配污瘩稀释聚合物驱适应性及调剿。 第二章杏托嚣主办浦菇浆台辑驱遂随性研究 第二章杏j 艺菲主力油层聚合物驱适应性研究 杏北非主力油层属三角溯前缘相沉积，主要包括萨尔图油层，葡 1 、葡1 4 9 箨日满台 予i 虫朦，其中萨1 1 3 、8 、1 l 、1 2 、1 6 和萨1 1 1 7 属于内前缘席状砂，其余各层为夕卜前缘席 状妙。平谣上非主力油层由北往南逐渐燮薄；纵向上，萨i i 组非主力油层较为发臀。诲 北q e 主力油层气测渗透率在0 3 0 4u m 2 之间，地下原油黏度9 8m p a s ，地层温度4 5 。 熊油朦条件在聚合物驱适用范围内，但毵油耀洪数多，单层厚度薄，渗透率低等特点决定 了实鸯颤聚食物驱具有一定难度，同时国内外运方嘲可麟借鉴的经验很少，为此研究了杏北 非主力油屡聚合物驱适应性。 2 1 实验部分 2 1 。i 爽验材料 ( 1 ) 油：丈庆油田第题采油厂辩输豚泊与煤油混配而成韵模拟消，4 5 下，獭艘为 9 ，8 m p a s ： ( 2 ) 污水：大庆油田第四采油厂杏二中地层水； ( 3 ) 清水：大庆油田第四采油厂二：弩配制站清水； ( 4 ) 聚合物：超高相对分子质量抗盐浆含物p 3 5 、1 2 5 ，相对分子质擞分别为 3 5 0 0 x 1 0 4 、2 5 0 0 x 1 0 4 。中相对分子质激凝合物p 1 6 0 0 ，相对分子质量1 6 0 0 x 1 0 4 ，以 上三种聚合物水解度均为2 4 。离水髂发聚合物，水鳃度为2 9 ，相对分子藤鬃 为2 5 0 0 x 1 0 4 。以上聚合物均为大痰炼化公霹生产。渍东配寄45 0 0 0 m g l 聚合物溶 液，污永稀器至瑟需浓度； ( 5 ) 表嚣活瞧裁：n s ，囊孬台戒： ( 6 ) 模型：舞形尺寸2 。5 x1 0 c m 静入遴蚜藤车圭羧者蕊、4 5 4 5 x 3 0 c m 静久逡趱矮疑岩 芯，大庆石油学院研割。 2 1 2 燕验设胬 ( 1 ) 平流泵：北京卫星制造厂生产，用于实骢恒速控制： ( 2 ) 压力传感器：南通市飞宇石油科技肖限公司生产，用于渗透率测定实验服力测定： ( 3 ) 标准压力表：沈阳市仪器仪表厂生产，用于显示压力； ( 4 ) 真空泵：上海真空泵厂海安分厂生产，用予岩芯抽空； ( 5 ) 恒温籍：南通市飞宇石油科技有黻公司生产，用于实验流程装置的憾漱； ( 6 ) 环压泵：南通市飞宇石渡科技有陵公司生产，耀予撬加环压； ( 7 ) 审阕骞器：奄逶蛮飞宇石洼秘技蠢羧公落生产，焉予放置实验雳滚锩； ( 8 ) 遗予天乎：麓圭m e t t l e r 公毒生产，瑟鸯p m 2 0 0 ，精囊0 。0 0 0 1 9 ，矮子纯学裁稼爨； ( 9 ) 磁力搅箨嚣：枣逶索飞字石漓辩披露蔽公司生产，蠲手聚合物溶液懿澍： ( 1 0 ) t e x a s 5 0 0 型旋漓界嚣张力仪：荧戳产。_ i | 于溺定界面张力； ( n ) 布氏d v - l i + 型黏度诗，荧鼹产，瘸予聚合物溶滚黏度测定。 6 大庆稿油攀院硕士学位论文 实验滚程鲡匿2 - 1 所示，除平淡袋秘帮愿泵羚均黉子4 5 ( 2 懿遮瀣耱内。 2 1 ，3 蜜骏方法 e 。 尘 隘5 ift 门u 并t _ l 划 苫 9 l 一平魄泵2 一水容器3 弛学刺容器仁岩芯夹持器 s 一压办表6 六通瓣? 一援力镗感器8 收集嚣蚺澄箱l o 一鞲鹾袋 毽2 - 1 耪理辏钕实验漉程 f i g 。2 - l 。f l o wo f p h y s i c a ls i m u l a t i o ne x p e r i m e n t ( 1 ) 装好实验流程； ( 2 ) 将岩芯放于夹持器中，抽真空6 h ( 小时) 以上： ( 3 ) 饱和地层水，测定岩芯饱和度殿渗透率： ( 4 ) 油驱水，测定原始含油饱和鹰； ( 5 ) 水驱油至出口含水9 8 以上； ( 6 ) 根据不同方案进行化学驱油； ( 7 ) 后续水驱至出口含水9 8 以。t 。 2 2 注入参数对驱洼效粱的影响 聚会甥驱注入参数包括聚合貔籀辩转予震最、注入速度、注入鲎、注入爨浚警。这登 参数选择的合理与否，壹接影确聚合秘驱经济效益好坏，为藏对杏北非主力漓艨聚合物驱 淀入参数进行了物理模拟研究。 2 2 ，l 聚台物相对分子质量 聚含物相对分子质量的选择是聚台物驱滔应性研究的重要内容。聚台物相对分予厩爨 太简，有可能进入低渗透率油层时，引起淀入压力过离或发生堵塞，降低流体流动，达不 刘较好的驱油效果，同时现场注入工艺上也蠛以实施。聚合物相对分子质量过低，运嬲预 期驱浊效粜所需聚合物用量太大。为此研究丁聚合物相对分子质囊对驱潮效巢的影晌。 2 2 ，1 1 实验方法 ( 1 ) 驱酒实验 裳蕊( 天造均壤柱软砉蕊) 李瘗粪空熊以上，瓷秘演疆污泰；4 5 下瞧潺1 2 h ：锪秘 滴，藏嚣2 4 h 。然禹水驱油至出日含水9 8 以上，分剐注入不弼捐对分予璜登( 1 6 0 0 x1 0 4 、 2 5 0 0 1 0 4 、3 5 0 0 x 1 0 4 ) 聚台物溶液o 6 4 p v ，聚合物溶液浓度为1 0 0 0 m g l 。嚣续承驱至出 第二鼙套l 毫菲圭宓浦藩蘩台韵鞭逑斑褴秘究 口含水9 8 以上。 ( 2 ) 流动实验 岩芯( 人造均质柱状岩芯) 抽真空6 h 以上、饱和油田污水、水测渗透率。按以下方 案进行流动实验： 浮窳驱至压力平稳( 1 臻p v ) ； 聚合谚( p 1 6 9 0 、i 2 5 、p 3 5 0 0 驱至艇力平稳( 1 0 p v ) ，聚合物溶液浓度均为1 0 0 0 m g l ： 詹续水驱至压力乎稳( 1 0 p v ) ，观测各阶段压力值。 2 2 1 2 实验结果及分析 表2 1 怒聚合物相对分予旗爨对驱油效栗影响的实验结果。可以看剜聚合物相对分子 震量越离，聚会魏驱采浚搴鞠憨聚牧率越裹。这楚凌予：( 1 ) 裹穗对分子痰餐蘩台物溶液 其有鞍离懿辩度，骞嚣予流菠羧涮；( 2 ) 离稳对分予壤量聚台糖溶渡燕窝较强懿弹牲。 表2 - i 聚合物相对分子质量对瓤油效果的影响 t a b l e2 i e f f e c to f t e l a t v em o l e c u l a rw e i g h to no i lr e c o v e r y 薜毽m , 1 0 4 s 。j k p t g m 2k o 耐 e u e ：o e f t l l1 6 0 07 1 20 3 1 20 t 3 23 9 24 8 08 。8 l 之2 5 0 e7 3 。20 。2 9 10 ， 3 43 9 74 9 21 0 。5 j1 33 5 0 07 曲0 ，3 2 50 1 24 0 55 2 81 2 3 备注：肼一聚台物相对分予质量；k 一气测j 参透率：k 。一承铡渗透宰；s 。r - 一含油饱和度：一承驱采收率：e 厂。 聚驱采收举；b 【_ 总采收率 从驱溜实验结果看，应选择p 3 瑚，健必须傈诞聚合携能够顺利邋逶。聚食物是否堵 塞渣瑟主癸囊潼屡魏踩等藏半经蠲聚合凌强旋警经壤决定。瓷藏诗冀了棼差力蘧瑟等效 孔陈半径r ( 计算方法觅文献 1 2 】) 及聚合携国旋半径rr ( 诗冀方法尾文献【2 】及【i 2 】) ， 结果如表2 。2 所示。 p 3 5 0 0 的d 值( 等效孔隙半径岛聚合物回旋半径比值) 小于4 ，其余聚合物a 值大于6 。 b a l l 和p i t t 研究认为聚合物能遄j 遘丽不发生堵塞a 成大于4 ；卢祥国等研究认为对人造岩 芯，聚合物分予可以通过两不发熊堵塞的f t 应太予s 。对于天然岩芯，娃戏更太，所以理 谂上只鸯鹣5 糖胃蕤渚塞 主力滚菇。受筵在久造均壤撞扶砉芯上，送行了聚会耱浚动实 验( 表2 。2 ) 。 p 1 6 0 0 、p 2 5 0 0 均顺利通过岩稿，阻力系数及残余隰力系数在正常范阑内；p 3 5 0 0 有轻微 堵塞现象，波入i o p v 聚合物溶液厢压力仍持续上升，此时阻力系数离逸8 9 1 残余阻力 系数高达4 9 1 。从室内人造均质嚣芯滚动实验结果辫，p 3 s o o 只是轻微堵愁，但对于现场 菲均囊油鼷，笼其是多含黏土殿弼移动遵屡徽粒豹濑爆，魏阻结橡雯复袋，黏东纯膨 骚、鬏敉遴移霹逮塞魏豫，豢食物分子霹在魏豫袭鬻啜辫，捷蓑琵入逡筠蒺器蕊更窖翳 发生堵塞，所叹不能选择i 3 5 0 0 。综合驱油与漉动实验结果，应选择p 2 s 进行其它驱浊实 验，以模拟现场聚合物驱适应栋。 大庆石油学院硕士学位论义 表2 - 2 聚合物流动实验结果 t a b l e2 - 2 t h ee x p e r i m e a tr e s u l t so f p o l y m e rf l o w a b i l i t y 备注：一阻力系数；r r f 一残余阻力系数：啦一等效孔隙半径与聚合物圃旋半径比值 图2 。2 为聚合物相对分子质量对注入压力的影响。聚合物相对分子质量越高，注入压力 越商。这是由于：( 1 ) 聚合物相对分子质量越高，相同浓度下聚合物溶液黏度越商；( 2 ) 聚 合物相对分子质量越高，分子回旋半径越大，滞留量越大。 乱 j 也 图2 - 2 聚合物相对分子质量对注八压力的影响 f i g 2 - 2 e f f e c to fp o l y m e rr e l a t i v em o l e c u l a rw e i g h to ni n j e c t i n gp r e s s u r e 2 2 2 聚合物注入速度 聚合物溶液的注入速度是聚合物驱实施过程中的一项重要参数。注入速度太大，会造 成注入压力过大，同时驱油效果变差；注入速度太小，会延长开采时间，势必增加定的 管理费用，这在经济上也是不划算的。同时注入速度过低，聚合物本身在地下滞留的时间 就要相应延长从而影响聚合物驱油效果。注入速度选择的合理与否，将童接影响聚合物 驱的技术效果和经济效益，为此，对聚合物溶液注入速度进行了选择。注入速度的选择主 要考虑驱油效果、注入压力和开采年限。 2 - 2 2 1 实验方法 大庆油田现场聚合物溶液注入速度在1 0 m d 左右，据此，本文实验注入速度选在o 8 - - 1 4 m d 。准备工作同2 2 1 ，水驱岩芯( 人造均质长岩芯) 至出口含水9 8 以上，注入o6 4 p v 浓度为1 0 0 0 m g l 的p 2 5 0 0 溶液，最后水驱至出口含水9 8 以上。水驱的注入速度不变， 聚合物驱和后续水驱的注入速度变化( o 8 m d 、1 0 m d 、1 2 i n d 、1 4 m d ) 。 2 2 2 2 实验结果及分析 表2 - 3 是注入速度对驱油效果影响的实验结果。聚合物溶液注入速度从o 8 m d 升鑫 第二章杏北非主力油层聚舍物驱适应性研究 到1 4 m d ，聚合物驱和总采收率分别降低了1 1 和1 8 ，可见注入速度增加，聚合物驱 采收率和总采收率均略有下降，但幅度不大。 表2 - 3 注入速度肺驱油效果的影响 t a b l e2 - 3 e f f e c to fi n j e c t i n gr a t e0 1 1o i lr e c o v e r y 注：p 一聚台物溶液注入速度 图2 3 为聚合物注入速度与聚合物驱最高注入压力的关系。注入速度增加，聚合物驱最 高注入压力增加，且近似呈直线关系，这可由达西定律中注入压力与注入速度成正比理论解 释。 图2 - 3 注入速度对聚合物驱最高注入压力的影响 f i g 2 3 e f f e c to f i n j e c t i n gr a t eo nt i p t o pi n j e c t i n gp r e s s u r eo f p o l y m e rf l o o d i n g 2 2 2 3 聚合物溶液通过多孔介质时注入速度与压力梯鹰的关系 为解释注入速度对驱油效果影响的实验结果，对聚合物溶液通过多孔介质时注入速度 与压力梯度关系进行了研究。 图2 4 为4 5 下p 2 5 0 0 ( 1 0 0 0 m g l ) 溶液通过岩芯时，测得的压力梯度( a p l ) 与注入 速度( v ) 的双对数关系曲线。可以看出，低流速下( 相当于0 4 - 1 7 m d ) ，注入速度与 压力梯度的双对数关系为直线。直线段的斜率总是小于l ，这一结果显示，在低流速下， 聚合物溶液流经多孔介质时，呈现出剪切变稀的流变特性：当流速超过某一辐界值时 ( l7 m d ) ，产生附加压降，呈现出剪切变稠韵流变特性。这是由于在高速剪切下，聚合 物分子在孔隙的收缩与扩张处产生形变而引起了拉伸黏度的增加。 0 太庆符油举靛鞣士举位论文 v l m * d 毽2 - 4 魅力耩虞毒基入迷疫骑荚系 f i g 2 4 r e l a t i o n s h i p 堍淞np r e s s u r e 黟勰sa n di n j e c t i n gr a t e 上述鹾究装疆，0 ，秘| 7 m d 蒸瀵蠹，渡入迷袭璞嬲，黎台秘滚滚毒羧懿澄鬻低。糕瀵 蜜验注入逮瘦( e ，8 1 4 m d ) 在这一蕊辫蠹，器羧注入速爱蹭麴，聚合糖鞭莱改搴酶莠洚 甄。掰黻瀵入速度不塞太大，毽太小会逶蛟嚣辩瀚，势必灌熬一定魏管瑗赞薅，遮在经游 上檄避不糍箕的。本文注入速度参照溪场注入遴凄，逶帮i m d 进嚣姜它实狳。 2 2 3 聚食物段窝犬小 同一聚合物溶液浓度下，聚合物段塞大小不同将影晌聚合物驱油效果，溅择合理的聚 合物段懑怒制定聚食物驱油方寰中的蘸簧内容，为此，研究了聚合物段塞大小对骧、濑澈浆 豹澎桶。 2 。2 3 1 鬟骏蠢法 水骥港慧人造垮豢援浆考蕊) 至出瓣禽求9 8 戳上，注天浓寝戈t o o o m 龄，熬p 2 s 龆 溶滚，羧褰分秘为0 , 4 p v 、臻，6 4 p v 、0 + 8 p v 、1 0 p v ，嚣绥拳疆至叁秘含拳9 8 疆主，零疆和 聚合褥灏注入遮度稳瓷1 0 m d 。 2 2 。3 ，2 褰骏辖巢及分辑 农2 。4 是段寨犬，l 、对驱浊效累彩喻窝辍镣聚。羧寨建0 6 4 p v ，聚合翰骥袋l 筻攀魄o 4 p v 掇离6 o ，段塞为o 8 p v ，聚合物掰聚收率比o 6 4 p v 提高5 2 ，这说明适潞增大聚合物段 寨可以大幅度掇黼采收率，但避步增大灏含物段塞，聚舍物驱采收率增加糈度搬小( 图 2 s ) 。 第二章杏北非主力油层聚合物驱适应性研究 表2 - 4 段塞大小对驱油效果的影响 t a b l e2 - 4 e f r e c to fp o l y i n e rs l u gs i z eo no i lr e c o v e r y 痒号p v s 。，x 0 怔k o 姆 e j e p o e p o i i i 10 4 07 2 10 3 3 70 1 5 33 9 2 4 3 745 i i i - 20 6 47 3 20 2 9 101 3 43 8 74 92 1 0 s i - 30 8 07 0 50 3 4 50 1 6 63 7 55 321 5 7 l i i * 41 0 07 0 80 3 4 10 1 5 33 7 85 5 0 1 7 2 图2 5 为段塞大小与最高注入压力、聚合物驱采收率及总采收率的关系。段塞增大，聚 合物驱最高注入压力增大，但段塞超过0 8 p v 屠继续增大，注入压力增幅变缓，说明聚合物 在岩芯中已突破，形成稳定流，根据达西定律，进一步增大段塞也不能使注入压力大幅提高， 从而大幅度扩大波及体积。 图2 - 5 段塞大小与聚合物瓤采收率、总采收率友最高注八压力的关系 f 嘻2 - 5 r e l a t i o n s h i pb e t w e e ns l u gs i z e & p o l y m e ra o o d i n gr e c o v e r y & t o t a lr e c o v e r y & t i p t o pi n j e c t i n gp r e s s u r e 2 2 3 3 经济效益评价 聚合物段塞大小和油价离低，决定聚合物驱经济效益好坏。为姥对聚合物驱段塞进行 了经济效益评价。企业的目标函数不同，所确定的聚合物驱参数盘不同。目标函数可以是 增油量与注入聚合物量之比达到最高值；也可以是聚合物驱工程总产出与总投入之比达到 最高值；还可以是聚合物驱工程总利润达到最商值。 本文采用总利润达到最高值和吨油化学帮成本达到最低值为目标，综合考虑油硐实际 情况，对聚合物段塞大小进行优选。 计算条件：假定非主力油层地质储量为1 7 8 2 x 1 0 8 t ，原油比熏p 为0 7 8 9 9 c m 3 。聚合 物价格m 为2 万元t ，聚合物溶液浓度c p 为1 0 0 0 m g l ，设备折旧、人工等费用为4 0 0 元 t ，大庆原油7 4 3 b b l t 。 吨油化学剂成本m e 计算公式： m p 。毒cm 历p v 。1 n 大庆石油学院鸯弼士举位论文 结合段塞太小对驱油效果影响实验结聚，讨簿了不同聚合物驱工程的总幂4 润和砘、拣化 学荆成本。氮表2 - 5 及霉2 - 6 。0 。4 1 o p v 藏攒肉，敬囊增大，总利润增加，但瑙期稻艘变 缓。嚣漓徐掇罐痰，罄髑溺壤热。羧塞增大，穗涵纯学麴藏本先城，l 、爱增魏，这是凌予进 夺蔽塞聚合秘不巍兖努发挥痒嚣，遘大造成聚金雅渡爨。簸低遗潼髭攀蓑或本( 1 8 3 。2 y t ) 黎会秘段爨为o 8 p v 。综合考虑总秘润、睫濑纯攀粼成本、开采年限，建议聚台物段爨为 o 。8 p v 。 表2 - 5 聚合物段熬奄总利润关系 t a b l e2 - 5 r e l a t i o n s h i pb 乱w e o nv o l u m eo f p o l