大港油田港西片區(qū)油藏適應(yīng)性研究

大港油田港西片區(qū)油藏適應(yīng)性研究

根據(jù)大慶礦區(qū)的實際情況，聚合物驅(qū)油可以提高采收率10%，三元復(fù)合驅(qū)油可以提高20%。但現(xiàn)有三元復(fù)合體系都需要添加強堿或弱堿,堿可以使表面活性劑與原油間實現(xiàn)超低界面張力,但也帶來結(jié)垢、采出液乳化和聚合物溶液流度控制作用受到削弱等一系列問題,嚴(yán)重制約了該項技術(shù)的推廣應(yīng)用。近年來,無堿二元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)的室內(nèi)研究和礦場試驗受到極大重視。大港油田港西三區(qū)儲層以高孔高滲為主,非均質(zhì)性嚴(yán)重,經(jīng)過多年注水開發(fā),目前已處于特高含水開采階段,“穩(wěn)油控水”形勢十分嚴(yán)峻,亟待實施大幅度提高采收率技術(shù)。無堿“聚合物/表面活性劑”二元復(fù)合體系能夠有效降低界面張力、改善流度比和改變巖石潤濕性,是目標(biāo)油藏極具應(yīng)用前景的提高采收率技術(shù)。1試驗條件1.1實驗用表面活性劑實驗中使用的“HTPW-112”型聚合物為部分水解聚丙烯酰胺,由中國石油大港油田采油工藝研究院提供,相對分子質(zhì)量為2500×104。此外,實驗聚合物還包括大慶煉化公司生產(chǎn)部分水解聚丙烯酰胺(HPAM),包括:相對分子質(zhì)量為1400×104的“中分”聚合物,相對分子質(zhì)量為1900×104的“高分”聚合物,相對分子質(zhì)量為3500×104“抗鹽”聚合物,3種聚合物的固相質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為88%。表面活性劑為非離子型表面活性劑(DWS),由大連戴維斯化學(xué)劑有限公司生產(chǎn),質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%。實驗用水為港西三區(qū)注入水(水型1)和地層水(水型4)以及由注入水與地層水按3:1(水型2)和1:1(水型3)質(zhì)量比組成的混合水,水質(zhì)分析見表1。實驗巖心為人造柱狀巖心,直徑為2.5cm,長10cm。巖心氣測滲透率為40×10-3,50×10-3,60×10-3,70×10-3,80×10-3,90×10-3,100×10-3,110×10-3,120×10-3,130×10-3,140×10-3,150×10-3,160×10-3,200×10-3,250×10-3和300×10-3μm2。1.2界面張力檢測采用DV-Ⅱ型布氏黏度儀測試黏度,“0”號轉(zhuǎn)子測試范圍為0～100mPa·s,轉(zhuǎn)速為6r/min?！?”號轉(zhuǎn)子測試范圍為100～200mPa·s,轉(zhuǎn)速為30r/min。采用TX-500C旋滴界面張力儀測試界面張力。采用美國布魯克海文BI-200SM型廣角動/靜態(tài)光散射儀系統(tǒng)(BrookhavenInstrumentsCop,USA)測試聚合物分子線團(tuán)尺寸(Dh),實驗前樣品經(jīng)核微孔濾膜過濾,核微孔濾膜由Pall公司生產(chǎn),孔直徑為0.8μm。實驗溫度為油藏溫度53℃。采用驅(qū)替實驗裝置測試聚合物溶液和二元復(fù)合體系流動特性,該實驗裝置主要包括平流泵、壓力傳感器、巖心夾持器、手搖泵和中間容器等。除平流泵和手搖泵外,其他部分置于溫度為53℃恒溫箱內(nèi)。1.3該項目的內(nèi)部設(shè)計1.3.1影響因素的分子線dh(1)聚合物相對分子質(zhì)量;(2)聚合物質(zhì)量濃度;(3)溶劑水礦化度;(4)表面活性劑;(5)時間。1.3.2溶劑水礦化度(1)聚合物相對分子質(zhì)量和質(zhì)量濃度;(2)表面活性劑;(3)溶劑水礦化度。巖心實驗前先對聚合物溶液和二元復(fù)合體系進(jìn)行預(yù)剪切,使其黏度保留率為60%,然后用直徑25μm核孔濾膜進(jìn)行過濾。2結(jié)果分析2.1影響因素：聚合物分子線團(tuán)的大小dh和其他因素2.1.1分子線團(tuán)尺寸的變化先采用注入水(水型1)配制ρp=1000mg/L“中分”、“高分”、“HTPW-112”和“抗鹽”聚合物母液,后稀釋成ρp=100mg/L目的液,“中分”、“高分”、“抗鹽”和“HTPW-112”的分子線團(tuán)尺寸分別為205.7,225.2,268.6,325.0nm。在聚合物質(zhì)量濃度相同條件下,隨聚合物相對分子質(zhì)量增加,聚合物分子線團(tuán)尺寸(Dh)逐漸增大。由此可見,聚合物與油藏儲層間適應(yīng)性受到聚合物相對分子質(zhì)量的影響。2.1.2分子線團(tuán)法測定聚苯胺酸酯合物的制備先采用注入水(水型1)配制ρp=1000mg/L“HTPW-112”聚合物母液,后稀釋成ρp=50,100,150,和200mg/L目的液,分子線團(tuán)尺寸分別為295.4,268.6,252.5,239.6nm。在聚合物相對分子質(zhì)量相同條件下,隨聚合物質(zhì)量濃度(ρp)增加,Dh呈下降趨勢。2.1.3分子線團(tuán)尺寸dh測試采用4種溶劑水配制ρp=1000mg/L“HTPW-112”聚合物母液,后稀釋成ρp=100mg/L目的液,其分子線團(tuán)尺寸(Dh)測試結(jié)果見表2。在聚合物質(zhì)量濃度和相對分子質(zhì)量相同條件下,隨溶劑水礦化度增加,水中Na+、Ca2+和Mg2+等陽離子濃度增加,Dh呈現(xiàn)減小態(tài)勢。2.1.4表面活性劑的dh測試采用污水(水型1)配制ρp=1000mg/L“HTPW-112”聚合物母液,加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%表面活性劑,然后稀釋成ρp=100mg/L目的液,聚合物分子線團(tuán)尺寸Dh測試結(jié)果見表3。從表3可知,當(dāng)聚合物溶液中加入表面活性劑后,聚合物分子線團(tuán)尺寸Dh增加。2.1.5聚合物分子線團(tuán)尺寸dh測試采用注入水(水型1)配制ρp=1000mg/L“中分”、“高分”、“抗鹽”和“HTPW-112”聚合物溶液和二元復(fù)合體系(“HTPW-112”,ρp=1000mg/L,ws=0.2%)母液,后稀釋成ρp=100mg/L目的液,聚合物分子線團(tuán)尺寸Dh測試結(jié)果見表4。從表4可以看出,隨放置時間延長,聚合物分子線團(tuán)尺寸呈現(xiàn)出“先增后降”變化趨勢。原因在于初期聚合物分子鏈溶劑化程度逐漸提高,分子線團(tuán)尺寸增加。但隨時間增加,熱降解和生物降解作用逐漸增強,分子鏈發(fā)生斷裂,分子線團(tuán)尺寸減小。2.2聚合物溶液滲透率采用注入水配制不同相對分子質(zhì)量和質(zhì)量濃度聚合物溶液,將聚合物溶液注入滲透率從高到低的不同巖心中。當(dāng)注入壓力升高并能達(dá)到穩(wěn)定時,表明聚合物溶液與巖心滲透率間具有良好適應(yīng)性。若注入壓力持續(xù)升高即認(rèn)為發(fā)生了堵塞,表明聚合物溶液與巖心滲透率適應(yīng)性較差。通常在開始發(fā)生堵塞巖心滲透率基礎(chǔ)上加(10～20)×10-3μm2作為該聚合物溶液的滲透率極限。在聚合物相對分子質(zhì)量1400×104,質(zhì)量濃度為0.8g/L條件下,聚合物溶液注入壓力與注入孔隙體積倍數(shù)關(guān)系見圖1。從圖1可以看出,當(dāng)巖心滲透率為40×10-3μm2時,聚合物溶液注入過程中壓力持續(xù)升高,該聚合物溶液的滲透率極限應(yīng)當(dāng)為60×10-3μm2。采用類似實驗原理和方法,對于相對分子質(zhì)量分別為1400×104,1900×104,2500×104和3500×104的聚合物,當(dāng)聚合物質(zhì)量濃度為0.8g/L時,聚合物溶液滲透率極限分別為60×10-3,80×10-3,100×10-3和120×10-3μm12;1.2g/L時為70×10-3,90×10-3,110×10-3和130×10-3μm2;1.6g/L時為80×10-3,100×10-3,120×10-3和140×10-3μm2,2.0g/L時為90×10-3,110×10-3,130×10-3和150×10-3μm2。2.3二苯基復(fù)合體系與目標(biāo)油藏的適應(yīng)性2.3.1相對分子量法的質(zhì)量(1)相對分子質(zhì)量選擇在聚驅(qū)過程中,從增加聚合物在高滲透層內(nèi)滯留水平和增加流動阻力角度來看,聚合物分子線團(tuán)尺寸即相對分子質(zhì)量應(yīng)當(dāng)大些。但從擴大波及體積即更多聚合物分子線團(tuán)進(jìn)入中低滲透層角度來看,聚合物相對分子質(zhì)量應(yīng)當(dāng)小些。為兼顧2方面效果,通常把聚合物能夠通過70%以上油層厚度作為聚合物相對分子質(zhì)量的選擇標(biāo)準(zhǔn)。聚合物相對分子質(zhì)量選擇步驟:①收集和統(tǒng)計目標(biāo)油藏取心或測井資料,確定單井各小層滲透率及相應(yīng)油層厚度;②統(tǒng)計油藏油層總厚度和各小層厚度,計算各小層厚度占總厚度比例;③確定單井各小層厚度占總厚度比例累計為70%時對應(yīng)滲透率值,并對各井滲透率值進(jìn)行平均,獲取平均滲透率值;④依據(jù)平均滲透率值和巖心流動實驗結(jié)果,確定目標(biāo)油藏所需聚合物相對分子質(zhì)量。(2)度占總厚度比例統(tǒng)計關(guān)系目標(biāo)油田油層單井及平均最低滲透率與各小層厚度占總厚度比例統(tǒng)計關(guān)系見表5。從表5可以看出,各小層厚度占總厚度比例累計達(dá)到70%時對應(yīng)小層平均最低滲透率為148×10-3μm2。(3)相對分子質(zhì)量的確定在聚合物質(zhì)量濃度一定條件下,4種聚合物溶液巖心滲透率極限與相對分子質(zhì)量關(guān)系見圖2。將曲線進(jìn)行擬合,可以得到質(zhì)量濃度分別為0.8,1.2,1.6和2.0g/L時聚合物相對分子質(zhì)量與巖心滲透率極限關(guān)系,利用其就可以確定與目標(biāo)油層相適應(yīng)聚合物相對分子質(zhì)量。大港油田港西三區(qū)油藏儲層各小層厚度占總厚度比例累計達(dá)到70%時對應(yīng)平均最低滲透率為148×10-3μm2,與其相適應(yīng)聚合物相對分子質(zhì)量為2500×104。在二元復(fù)合體系中,表面活性劑導(dǎo)致聚合物分子線團(tuán)尺寸Dh增加,但增幅并不大,可以不考慮它對聚合物相對分子質(zhì)量選擇的影響。2.3.2相對分子質(zhì)量與“rp/dh”關(guān)系油藏儲層巖石滲透率與孔隙半徑中值統(tǒng)計關(guān)系見圖3。將圖2與圖3相結(jié)合,得到聚合物相對分子質(zhì)量與“Rp/Dh”關(guān)系,見圖4。從圖4可以看出,“Rp/Dh”與聚合物相對分子質(zhì)量關(guān)系為非線性關(guān)系。油藏巖石與聚合物的適應(yīng)性受巖石滲透率、聚合物質(zhì)量濃度、相對分子質(zhì)量以及溶劑水化學(xué)組成等因素的影響,但“Rp/Dh”范圍通常為7～10。3油藏儲層與聚合物復(fù)合體系間的選擇性(1)隨聚合物相對分子質(zhì)量增加和溶劑水礦化度減小,分子線