專(zhuān)利名稱(chēng)：三元復(fù)配驅(qū)油方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明適用于油田三次采油中，具體涉及油田三元復(fù)合體系驅(qū)油方法。
背景技術(shù)：
三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)是油田三次采油技術(shù)領(lǐng)域中一項(xiàng)重要的新技術(shù)，在國(guó)內(nèi)外還處于礦場(chǎng)試驗(yàn)研究階段。目前三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)的基點(diǎn)是為保證體系高驅(qū)油效率，要求體系界面張力越低越好；而為提高體系的波及效率，認(rèn)為體系粘度越高驅(qū)油效果越好，通常在注入能力許可條件下取盡可能高地聚合物濃度。因此，現(xiàn)有的三元復(fù)配體系配方為0.3％的進(jìn)口表面活性劑+1.2％NaOH+1200mg/L聚合物，為保證驅(qū)油效果，一般在水驅(qū)后，先注入前置聚合物段塞，再分別注入高濃度表面活性劑主段塞、低濃度表面活性劑副段塞、后續(xù)聚合物保護(hù)段塞和水。使用上述方法，礦場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，三元復(fù)合驅(qū)采收率提高值在20％左右，但是由于三元復(fù)配體系組成化學(xué)劑濃度較高，試驗(yàn)投入較大，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不能滿(mǎn)足要求，而同時(shí)，驅(qū)油方法中步驟較多，三元配方在不同步驟中需要變化，給具體應(yīng)用帶來(lái)很多不便，因而不便于在工業(yè)化生產(chǎn)中應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述驅(qū)油方法上存在的缺陷，本發(fā)明以減少驅(qū)油步驟、降低投入成本、進(jìn)一步提高采收率為目標(biāo)，提出一種三元復(fù)配驅(qū)油方法。
本發(fā)明提出的三元復(fù)配驅(qū)油方法，包括下述步驟
1)前期水驅(qū)；
2)注入三元體系段塞，體積在0.30～0.45Vp范圍內(nèi)，其中三元體系配方為
表面活性劑 濃度Cs＝0.05～0.10wt％，
堿 濃度Ca＝0.3～1.0wt％，以及
聚合物的配制濃度
且工作粘度＜30mPa·s，并且，所述三元復(fù)配體系與原油間的界面張力為1×10-1～5×10-3mN/m范圍內(nèi)；
3)注入聚合物段塞一，以污水配置，體積為0.15～0.2Vp；
4)注入聚合物段塞二，以清水配置，體積在0.3～0.4Vp范圍內(nèi)。
上述三元復(fù)配驅(qū)油方法中，所述表面活性劑為任何可用于復(fù)合驅(qū)油體系的單一表面活性劑。
上述三元復(fù)配驅(qū)油方法中，所述表面活性劑配制的復(fù)合驅(qū)油體系與被驅(qū)替原油間(脫氣原油條件下測(cè)定值)為界面張力在10-2mN/m的表面活性劑。
上述三元復(fù)配驅(qū)油方法中，所述堿為強(qiáng)堿氫氧化鈉，濃度Ca＝為0.3～0.8wt％。
上述三元復(fù)配驅(qū)油方法中，所述堿為弱堿碳酸鈉或碳酸氫鈉，濃度Ca＝為0.4～1.0wt％。
上述三元復(fù)配驅(qū)油方法中，所述堿為弱堿碳酸鈉或碳酸氫鈉和強(qiáng)堿氫氧化鈉復(fù)配而成。
上述三元復(fù)配驅(qū)油方法中，所述聚合物濃度在0.10～0.18wt％。
上述三元復(fù)配驅(qū)油方法中，所述聚合物分子量為1300萬(wàn)～2100萬(wàn)。
上述三元復(fù)配驅(qū)油方法中，在大慶油田油水條件下，三元體系優(yōu)化條件為
表面活性劑 濃度Cs＝0.08wt％，
堿 濃度Ca＝0.4～0.5wt％，以及
聚合物 濃度0.12wt％。
上述三元復(fù)配驅(qū)油方法中，優(yōu)化的三元體系段塞后兩級(jí)聚合物段塞的優(yōu)化條件為兩級(jí)段塞在對(duì)應(yīng)條件下都有著三元體系段塞相同的粘度。
在上述三元復(fù)配驅(qū)油方法中，可以選擇的表活劑不論品種如何，只要滿(mǎn)足在技術(shù)上要求配制體系的界面張力有著良好的穩(wěn)定性，從而對(duì)表活劑有著廣泛的適應(yīng)性，它不限定表活劑是烷基苯磺酸鹽表面活性劑、還是羧酸鹽表面活性劑，是進(jìn)口表活劑、還是國(guó)產(chǎn)表活劑。
依據(jù)上述技術(shù)方案可以發(fā)現(xiàn)，比較原有的三元復(fù)配驅(qū)油方法，本發(fā)明有明顯的特點(diǎn)1、不必注入前置聚合物段塞，減少步驟；2、使用的三元配方中，表面活性劑不僅濃度降低了，對(duì)表面活性劑的要求也降低了，完全可以使用國(guó)產(chǎn)的表面活性劑而不再依賴(lài)進(jìn)口，從而降低了表面活性劑的使用量和降低了成本；使用低濃度的強(qiáng)堿并最終用弱減代替強(qiáng)堿使用，減小了堿對(duì)油田的傷害和對(duì)設(shè)備的腐蝕；3、三元復(fù)合體系段塞只注入一次，減少多次配制注入的麻煩；4、整體驅(qū)油采收率得到提高，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到驗(yàn)證。


圖1為驅(qū)油實(shí)驗(yàn)的巖心剖切斷面位置圖2為原三元復(fù)配體系驅(qū)油試驗(yàn)后巖心剖切斷面剩余油的分布圖3為本發(fā)明優(yōu)化驅(qū)油方案驅(qū)油試驗(yàn)后巖心剖切斷面剩余油的分布圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明源于發(fā)明人由數(shù)值模擬和物理模擬研究而得到的對(duì)三元復(fù)合驅(qū)驅(qū)油特征新的認(rèn)識(shí)，即三元復(fù)合驅(qū)有較高的驅(qū)油效率，然而，模擬計(jì)算和在三維模型上的驅(qū)油實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于非均質(zhì)油層，在平面上沿主流線(xiàn)方向，在縱向上沿高滲透層突進(jìn)(命名為“第一類(lèi)”突進(jìn))更加嚴(yán)重。所謂“突進(jìn)”，意指三元復(fù)合驅(qū)后，在非均質(zhì)油層的中、低滲透層位，在油層平面主流線(xiàn)的兩翼部位仍留有大量的殘余油。
參見(jiàn)表1，在二維平面模型上計(jì)算了水驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)的結(jié)果其中，選用三元驅(qū)油體系配方0.3％表面活性劑+1.0％堿+0.12％聚合物，段塞體積為0.3VP。
表1 二維模型水驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)剩余油分布(％)
從表中計(jì)算結(jié)果看到對(duì)于水驅(qū)，在主流線(xiàn)上，剩余油飽和度值由29.6％逐漸增加到46.2％，自主流線(xiàn)向兩翼方向，剩余油飽和度值也漸增加，在其邊角處最高值為52.0％；在三元復(fù)合驅(qū)情況下，平面上剩余油分布變化特征與水驅(qū)類(lèi)同，但是其數(shù)值間量的差別卻大不相同，這里一方面是，在主流線(xiàn)附近，特別是鄰近注入端一方，在較大的面積范圍內(nèi)，剩余油飽和度值大幅度低于水驅(qū)剩余油飽和度值，又一方面，在臨近油井一方兩翼部位的邊角處，剩余油值達(dá)60.8％，竟高出水驅(qū)對(duì)應(yīng)點(diǎn)值10.0％以上，由此可見(jiàn)，三元復(fù)合驅(qū)擴(kuò)大了平面上主流線(xiàn)與兩翼部位驅(qū)油狀況的差別，在水井附近及主流線(xiàn)兩旁有著非常高的驅(qū)替效果，而在兩翼部位最終驅(qū)替效果卻是非常低的。
本發(fā)明在上述結(jié)果的基礎(chǔ)上，繼續(xù)在VK＝0.59三維非均質(zhì)模型上，計(jì)算了相應(yīng)的水驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)驅(qū)油方案。水驅(qū)采出程度為46.47％，三元復(fù)合驅(qū)采出程度為65.3％，三元復(fù)合驅(qū)相對(duì)于水驅(qū)提高采收率18.83％。表2列出水驅(qū)情況下三層段剩余油飽和度分布，可以看到，平面上分布變化情況基本類(lèi)同二維情況，在縱向上三層段有所差別，底部高滲透層段，相應(yīng)數(shù)值較中部層段為低，而中部層段相應(yīng)數(shù)值較上部層段相對(duì)為低，這反映了正韻油層不同層位采出程度的差別。表3列出三元復(fù)合驅(qū)的結(jié)果，相對(duì)比看到，在各個(gè)層面上的剩余油值分布變化類(lèi)同二維情況，而在上下層段之間的差別也較水驅(qū)更為顯著，在油井部位，上中下三層剩余油值分別為73.7％、43.5％、9.04％，兩翼邊角部位其值分別為78.8％、60.8％、45.0％，表中數(shù)值清楚地顯示，在油藏存在非均質(zhì)條件下，三元復(fù)合驅(qū)一方面有高的采出程度，另一方面，在油層平面上主流線(xiàn)與兩翼部位、縱向上高低滲透層段間采出程度的差別都進(jìn)一步擴(kuò)大。這一結(jié)果比較全面地揭示了三元復(fù)合驅(qū)的基本驅(qū)油特征三元復(fù)合驅(qū)有著高的驅(qū)油效率，然而在非均質(zhì)油層上，在平面上沿主流線(xiàn)方向上，在縱向上沿高滲透層段突進(jìn)更加嚴(yán)重。
表2 三維模型水驅(qū)剩余油分布(％)
上述模擬研究揭示的三元復(fù)合驅(qū)的驅(qū)油特征的機(jī)理是不難分析解釋的，對(duì)于二維平面均質(zhì)模型，在水驅(qū)情況下也發(fā)生主流線(xiàn)附近驅(qū)動(dòng)效果好于兩翼部位，即產(chǎn)生沿主流線(xiàn)突進(jìn)情況，在三元復(fù)合驅(qū)時(shí)，注入有相對(duì)較高的粘度和驅(qū)替效率的三元體系，臨近水井一方較大幅度的原油被驅(qū)向前方，其中一部分被采出，另一部分被驅(qū)替到臨近油井一方的兩翼部位，在被三元體系驅(qū)過(guò)部位，隨著原油被驅(qū)走，含水飽和度大幅度升高，而這里同樣存在驅(qū)動(dòng)液沿主流線(xiàn)突進(jìn)情況，高驅(qū)替效率的低界面張力體系驅(qū)油，降低殘余油飽和度，使得相滲透率曲線(xiàn)發(fā)生更加有利于水相流動(dòng)的變化，水相滲透率的提高必然使得粘性指進(jìn)更加惡化，即水相突進(jìn)更加嚴(yán)重，隨著水相突破到油井，油井含水急劇升高，被驅(qū)趕到油井兩翼部位的原油滯留在油層中，從而導(dǎo)致平面上主流線(xiàn)附近與兩翼部位含油飽和度的差距加大；在三維的情況下，由于層間存在滲透率的差別，導(dǎo)致各層段的驅(qū)替液分配量的差別，高滲透層段分配數(shù)量大高驅(qū)替強(qiáng)度的驅(qū)動(dòng)液，將進(jìn)一步擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)液沿高滲透層的突進(jìn)，從而進(jìn)一步擴(kuò)大層間驅(qū)動(dòng)效果的差別，最終導(dǎo)致分層采出程度差別的擴(kuò)大。
表3 三維模型三元復(fù)合驅(qū)剩余油分布(％)
在三維物理模型上，取配方體系CS＝0.3％，CA＝1.2％，CP＝2300mg/L，段塞體積為0.3VP完成驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，驅(qū)油實(shí)驗(yàn)的巖心剖切位置如圖1所示，圖2展示了割切斷面上剩余油的分布情況，從中看到，三元復(fù)合驅(qū)后剩余油分布同這里的計(jì)算結(jié)果是吻合的，從而驗(yàn)證了數(shù)值模擬揭示的三元復(fù)合驅(qū)的驅(qū)油特征是正確的。三元復(fù)合驅(qū)這種突進(jìn)特征在礦場(chǎng)試驗(yàn)中也已經(jīng)被認(rèn)識(shí)。
基于上述對(duì)三元復(fù)合驅(qū)驅(qū)油特征的新認(rèn)識(shí)，發(fā)明人意識(shí)到三元復(fù)合驅(qū)研究工作的重點(diǎn)不應(yīng)是進(jìn)一步追求更高的驅(qū)油效率，而應(yīng)是在保持合適的驅(qū)油效率基礎(chǔ)上，抑制突進(jìn)，進(jìn)一步擴(kuò)大波及，達(dá)到總體采收率進(jìn)一步提高。實(shí)現(xiàn)上述研究目標(biāo)的兩條主要措施提高體系粘度，提高波及體積和波及效率，然而研究新發(fā)現(xiàn)，體系粘度提高改善驅(qū)油效果是有條件的；適當(dāng)?shù)靥岣唑?qū)油體系的界面張力，可以在保持合適的驅(qū)油效率基礎(chǔ)上，抑制突進(jìn)，進(jìn)一步擴(kuò)大波及，達(dá)到總體采收率進(jìn)一步提高。
發(fā)明人進(jìn)一步得到對(duì)三元復(fù)合驅(qū)油的機(jī)理的新認(rèn)識(shí)因三元復(fù)合驅(qū)存在兩種不同驅(qū)動(dòng)狀況，從而造成兩種不同驅(qū)油效果
第一類(lèi)驅(qū)動(dòng)狀況壓力適中，“正常”驅(qū)動(dòng)狀況(存在“第一類(lèi)突進(jìn)”)，驅(qū)油周期相對(duì)較長(zhǎng)，三元驅(qū)后剩余油值低，驅(qū)油效果相對(duì)好，表面活性劑吸附量低，表面活性劑吸附不影響驅(qū)油效果。
第二類(lèi)驅(qū)動(dòng)狀況壓力高，出現(xiàn)新的水相突進(jìn)(命名為“第二類(lèi)”突進(jìn))和擴(kuò)大波及共存情況，驅(qū)油周期相對(duì)縮短，三元驅(qū)后剩余油值相對(duì)高，驅(qū)油效果相對(duì)差，表面活性劑吸附量大，表面活性劑吸附量影響驅(qū)油效果。
表4列出表面活性劑濃度、堿濃度相同聚合物濃度不同兩組配方體系在不同條件下模擬計(jì)算驅(qū)油效果。
表4 不同條件下三元復(fù)合驅(qū)方案驅(qū)油效果對(duì)照表注三維模型為平面均質(zhì)縱向非均質(zhì)模型。
表中Cs、Ca、Cp分別代表體系中表面活性劑、堿、聚合物的濃度，Vp、R分別表示方案終止時(shí)總注液倍數(shù)、采出程度，Prs、Ads、Ws分別表示方案終止時(shí)表面活性劑產(chǎn)出量、吸附量和在水相中滯留量的百分?jǐn)?shù)。表中方案9、11、12、13、17為“第二類(lèi)”驅(qū)動(dòng)狀況方案，其它為“第一類(lèi)”驅(qū)動(dòng)狀況方案。同屬二維平面模型驅(qū)油方案7、8、9，體系中表面活性劑、堿濃度相同，方案9體系中聚合物濃度高于方案7、8，驅(qū)油結(jié)果相比，方案9注液倍數(shù)少，表面活性劑吸附量大，采出程度最低；同屬三維模型方案10、11，體系中表面活性劑、堿濃度相同，方案11體系中聚合物濃度高于方案10，驅(qū)油結(jié)果相比，方案11注液倍數(shù)少，表面活性劑吸附量大，采出程度低；同屬三維模型驅(qū)油方案13、15、16，方案13、16體系中聚合物濃度相同，方案15體系中聚合物濃度低，方案15、16體系中表面活性劑濃度、堿濃度都相對(duì)為低，尤其表面活性劑的濃度僅為方案13的三分之一，從驅(qū)油結(jié)果看到，方案13注液時(shí)間最短，表面活性劑吸附量很大，采出程度不僅低于方案16近6％，而且低于方案15約3％。
以上情況的出現(xiàn)正是由于驅(qū)動(dòng)狀況不同所造成的，物理模擬實(shí)驗(yàn)證實(shí)驅(qū)油過(guò)程中存在兩類(lèi)不同驅(qū)動(dòng)狀況。
基于以上理論研究成果，發(fā)明人由數(shù)值模擬研究提出、由物理模擬實(shí)驗(yàn)證實(shí)驅(qū)油體系界面張力由高向低變化，驅(qū)油效果提高，約在體系界面張力處于1×10-1～5×10-3mN/m范圍內(nèi)驅(qū)油效果最佳，體系界面張力約在σ≤5×10-3mN/m1，驅(qū)油過(guò)程中因出現(xiàn)“第二類(lèi)”驅(qū)動(dòng)狀況驅(qū)油效果降低。由此得到三元復(fù)合驅(qū)油體系界面張力的優(yōu)化范圍在1×10-1～5×10-3mN/m范圍內(nèi)。
界面張力優(yōu)化數(shù)值模擬計(jì)算
采用數(shù)值模擬方法，計(jì)算分析研究不同界面張力驅(qū)油體系在三維油藏模型上驅(qū)油效果，首先在Vk＝0.59油層垂向滲透率Kz與水平滲透率Kx之比Kz/Kx＝0.1的非均質(zhì)模型上，取配方體系CS＝0.1％，CA＝0.8％，CP＝2100mg/l，段塞體積取0.3Vp。為了更清楚地反映體系界面張力級(jí)別不同對(duì)驅(qū)油的影響，設(shè)計(jì)出典型的界面張力體系在表活劑、堿有效的工作濃度范圍內(nèi)，各方案的界面張力分別為5×10-1、1×10-1、5×10-2、1×10-2、5×10-3、1×10-3、5×10-4、1×10-4mN/m，對(duì)應(yīng)這八種特殊的表活劑體系設(shè)計(jì)驅(qū)油方案進(jìn)行計(jì)算，表5-1列出各方案的計(jì)算結(jié)果。
表5-1 不同界面張力驅(qū)油方案計(jì)算結(jié)果
分析表中方案驅(qū)油效果，界面張力范圍在1×10-1mN/m≤σ5×10-3mN/m驅(qū)油方案，驅(qū)油過(guò)程處于“第一類(lèi)”驅(qū)動(dòng)狀況，最終采出程度都在72％以上，驅(qū)油效果最佳，可謂高驅(qū)油效率驅(qū)油體系，這一界面張力范圍可視為是驅(qū)油體系“界面張力的優(yōu)化區(qū)”；當(dāng)體系界面張力范圍在σ≤5×10-3mN/m，因驅(qū)油過(guò)程中出現(xiàn)“第二類(lèi)”驅(qū)動(dòng)狀況驅(qū)油效果降低，這一界面張力范圍不應(yīng)再取為驅(qū)油體系“界面張力的優(yōu)化區(qū)”。
物理模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證體系界面張力優(yōu)化和體系組成濃度優(yōu)選
在按同一參數(shù)壓制的油層非均質(zhì)系數(shù)Vk＝0.59的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜕?，在大慶油田采油一廠(chǎng)油水條件下完成驅(qū)油實(shí)驗(yàn)。
驅(qū)油方案水驅(qū)至產(chǎn)出液含水98％→0.3Vp三元體系段塞→0.2Vp污水配制聚合物段塞→0.3Vp清水配制聚合物段塞→水驅(qū)至產(chǎn)出液含水98％。
實(shí)驗(yàn)中化學(xué)劑表面活性劑為大連理工大學(xué)中試廠(chǎng)產(chǎn)品，堿取NaOH，聚合物取北京產(chǎn)品，分子量為1800萬(wàn)。
三元體系段塞組成取表5-2中所列數(shù)據(jù)，油田污水配制，體系界面張力分別在井口脫氣原油和模擬油條件下測(cè)定，體系界面張力值和粘度值列于表內(nèi)。污水配制聚合物段塞聚合物濃度為0.09％，粘度在20mPa·s左右，清水配制聚合物段塞聚合物濃度為0.055％，粘度也在20mPa·s左右。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果由表5-2列出。表中看到，前四個(gè)實(shí)驗(yàn)有著很好的可比性，水驅(qū)采收率之間差值最大為1.8％。四實(shí)驗(yàn)三元體系界面張力依次降低。從實(shí)驗(yàn)采收率提高值看到，1號(hào)實(shí)驗(yàn)體系界面張力為1.71 10-1mN/m，驅(qū)油效果相對(duì)較差，2號(hào)實(shí)驗(yàn)體系界面張力為5.25 10-2mN/m，驅(qū)油效果相對(duì)最好，3號(hào)實(shí)驗(yàn)體系界面張力為6.20 10-3mN/m，驅(qū)油效果相對(duì)較好，比2號(hào)方案效果略差，4號(hào)實(shí)驗(yàn)體系界面張力為1.90 10-3mN/m，驅(qū)油過(guò)程中出現(xiàn)產(chǎn)出液含水急劇上升情況，驅(qū)油效果較前一實(shí)驗(yàn)大幅度降低。實(shí)驗(yàn)5是后補(bǔ)對(duì)實(shí)驗(yàn)4的重復(fù)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程同樣出現(xiàn)產(chǎn)出液含水急劇上升情況，采收率也較實(shí)驗(yàn)3較大幅度降低，基本達(dá)到重復(fù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)結(jié)果看到，該實(shí)驗(yàn)采收率較實(shí)驗(yàn)4有較大幅度提高，分析原因來(lái)自實(shí)驗(yàn)條件差異，體系組成相同，從表中看到，兩種條件下測(cè)試體系界面張力結(jié)果出現(xiàn)交叉情況，原因在于測(cè)試誤差，從水驅(qū)采收率看到，兩者相差1.2％，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)4的模型相對(duì)均質(zhì)，分析認(rèn)為正是模型非均質(zhì)性差別造成兩實(shí)驗(yàn)采收率提高值不同。
上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了
a)三元體系界面張力的優(yōu)化范圍是1×10-1～5×10-3mN/m。
b)優(yōu)化配方體系組成表面活性劑濃度0.08％，堿(NaOH)濃度0.4～0.5％，聚合物濃度0.12％。
表5-2 不同界面張力三元體系驅(qū)油實(shí)驗(yàn)驅(qū)油效果表另外，發(fā)明人還認(rèn)識(shí)到
A、當(dāng)體系表面活性劑和堿的濃度固定時(shí)，體系中聚合物濃度較低，驅(qū)油過(guò)程中通常處于“第一類(lèi)”驅(qū)動(dòng)狀況下，體系中聚合物濃度提高，粘度增加，驅(qū)動(dòng)狀況仍為“第一類(lèi)”，這時(shí)采出程度提高，總體注液倍數(shù)下降，當(dāng)體系中聚合物濃度達(dá)到某一程度時(shí)，即體系粘度達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，驅(qū)油效果最佳，進(jìn)一步提高體系粘度，驅(qū)油過(guò)程中將轉(zhuǎn)化為“第二類(lèi)”驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，驅(qū)油效果下降，在兩類(lèi)驅(qū)動(dòng)狀況之間存在一個(gè)體系的聚合物濃度(或粘度)的轉(zhuǎn)化點(diǎn)。表4中方案10、11體系中表面活性劑和堿濃度對(duì)應(yīng)相同，方案11體系聚合物濃度高驅(qū)油效果反而較差，正因?yàn)樵摲桨蛤?qū)油處于“第二類(lèi)”驅(qū)動(dòng)狀況，聚合物濃度Cp＝1200mg/L，可認(rèn)為是該體系的聚合物轉(zhuǎn)折濃度。
B、當(dāng)體系中表面活性劑和堿的濃度相對(duì)較低時(shí)，體系聚合物轉(zhuǎn)折濃度相對(duì)較高。表4中另一組三維模型驅(qū)油方案14～17，體系表面活性劑濃度和堿濃度都較方案10～13對(duì)應(yīng)為低，本組方案有著相對(duì)很高的體系聚合物轉(zhuǎn)折濃度Cp＝2400mg/L。
C、由上研究看到，對(duì)于表面活性劑和堿濃度都相對(duì)較低的體系，可在較高的聚合物濃度下處于“第一類(lèi)”驅(qū)動(dòng)狀況，有著非常好的驅(qū)油效果，且數(shù)值模擬研究表明在這種情況下表活劑的吸附不影響驅(qū)油效果，故應(yīng)推薦這樣的驅(qū)油配方體系為優(yōu)化的配方體系。驅(qū)油方案的優(yōu)化研究
研究的條件是
(1)優(yōu)化配方體系
在以下計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究中，均采用數(shù)值模擬推薦的優(yōu)化配方
Cs＝0.1％，Ca=0.8％，Cp＝2100mg/L，
(2)投入化學(xué)劑價(jià)格和產(chǎn)出油的價(jià)格
在進(jìn)行投入產(chǎn)出分析時(shí)，投入化學(xué)劑和產(chǎn)出油都按如下價(jià)格計(jì)算
NaOH 2000元/t 聚合物20000元/t
表活劑18000元/t (國(guó)產(chǎn))28500元/t(進(jìn)口)
原油1000元/t
(3)計(jì)算時(shí)地質(zhì)模型主要數(shù)據(jù)Kz/KX＝0.01，VK＝0.59
計(jì)算研究的主要內(nèi)容是
1、三元ASP體系用量變化對(duì)驅(qū)油效果的影響
表6-1列出不同用量條件下三元體系驅(qū)油方案驅(qū)油效果。從表中看到，用量增加，相對(duì)水驅(qū)增采幅度提高，但相對(duì)增采幅度在遞減，且從分層剩余油值變化看到，在初始增加體系用量時(shí)，不同層位都對(duì)增采發(fā)揮作用，隨用量進(jìn)一步增加，增采的主要貢獻(xiàn)來(lái)源于上層低滲透部位。從經(jīng)濟(jì)角度上分析，若以噸聚合物增油100t為可以接受的標(biāo)準(zhǔn)值，可以看到表中用量在0.6VP左右都是可取用量值。然而考慮到這里數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果有所偏大，再考慮后續(xù)聚合物段塞作用及非均質(zhì)因素影響，本發(fā)明優(yōu)選三元ASP段塞用量為0.3VP和0.45VP。表6-1 不同用量條件下三元體系驅(qū)油效果注1、Vk＝0.59、Rw＝45.74％。2、噸相當(dāng)用量聚合物增油(t/t)中(1)表活劑取進(jìn)口價(jià) 1720/$/t(純度50％)，(2)表活劑取國(guó)產(chǎn)價(jià) 9000元/t(純度50％)，以下相同。
2、ASP段塞前后聚合物段塞設(shè)置對(duì)驅(qū)油效果影響
在Vk取不同值地質(zhì)模型上，ASP段塞取0.42Vp，在A(yíng)SP段塞前后設(shè)計(jì)不同體積濃度為2100mg/L聚合物段塞，為使方案可比，各方案聚合物輔助段塞體積總和相等，不同驅(qū)油方案計(jì)算結(jié)果列于表6-2。
從表中看到，在三元ASP體系主體段塞前后設(shè)置聚合物輔助段塞都有一定的增采效果。在聚合物段塞總體積一定的條件下，增采效果是僅在主體段塞前設(shè)置輔助段
表6-2 主體段塞前后聚合物段塞對(duì)三元復(fù)合驅(qū)驅(qū)油效果影響注ΔRw為相對(duì)水驅(qū)采出程度增值，ΔRo為相對(duì)“0”號(hào)方案采出程度增值。塞效果最差，分為二個(gè)段塞設(shè)置于主體段段塞前后效果次之，其前置聚合物段塞在高滲透層主流線(xiàn)前沿部位較高驅(qū)替效果導(dǎo)致含水飽和度提高，誘發(fā)和加大高滲透部位的突進(jìn)現(xiàn)象，降低驅(qū)替效果；而以整體段塞設(shè)置于主段塞之后，它起到抑制突進(jìn)，并同滯留在油層中的堿和表活劑一起繼續(xù)發(fā)揮三元復(fù)合驅(qū)效果，驅(qū)油效果最佳。
3、主體段塞之后設(shè)置不同體積聚合物段塞驅(qū)油效果
分別取推薦三元體系用量0.3Vp和0.45Vp，主段塞之后設(shè)置不同體積聚合物段塞驅(qū)油方案計(jì)算結(jié)果分別列于表6-3-1和表6-3-2。
表6-3-1 主體段塞后不同后續(xù)聚合物段塞方案驅(qū)油效果表(一)注1、濃度P1為0.21％，P1為0.105％，相同水質(zhì)配制。
表6-3-2 主體段塞后不同后續(xù)聚合物段塞方案驅(qū)油效果表(二)注1.濃度Pt為0.21％，Pz為0.105％，相同水質(zhì)配制。
從二表中都可看到，隨后續(xù)聚合物段塞體積增大，增采幅度提高，其對(duì)采收率的貢獻(xiàn)逐漸轉(zhuǎn)移到以上層部位增油為主導(dǎo)。二表中方案6、7都是階梯形段塞驅(qū)油方案，其用量分別相等于方案2、5，對(duì)比看到，階梯形段塞并沒(méi)有帶來(lái)明顯效果，故不推薦應(yīng)用階梯形段塞。由表中數(shù)據(jù)分析推薦如下兩組方案
(1)0.45VpASP體系段塞+0.15Vp聚合物段塞；
(2)0.3VpASP體系段塞+0.30Vp聚合物段塞。
4、在不同地質(zhì)條件下驅(qū)油方案驅(qū)油效果
取上二推薦驅(qū)油方案，在Kz/Kx分別為0.01、0.1，VK取不同值的地質(zhì)模型上計(jì)算相應(yīng)水驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)方案，并對(duì)比計(jì)算了相應(yīng)聚合物驅(qū)方案，表6-4列出各驅(qū)油方案主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，表6-5列出水驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)方案終止時(shí)分層剩余油值。通過(guò)對(duì)表中數(shù)據(jù)分析看到
1)在各種不同的地質(zhì)條件下，三元復(fù)合驅(qū)都有較高的采出程度和增采幅度。由于這里在0.6≤VK≤0.82范圍內(nèi)采出程度提高值相對(duì)較大，故此范圍內(nèi)增采幅度已不再是相對(duì)較低值。
2)從表6-5列出分層剩余油值看到，在VK≥0.59之后，三元復(fù)合驅(qū)方案上層部位剩余油值都較水驅(qū)相應(yīng)值低，而且相差幅度較大，說(shuō)明上層低滲透部位已經(jīng)有了較好的開(kāi)發(fā)效果。
3)從表6-4列出噸相當(dāng)聚合物增油值Tpr看到，各驅(qū)油方案都有著良好經(jīng)濟(jì)效果。若以保證在國(guó)產(chǎn)表活劑價(jià)格下，噸相當(dāng)聚合物增油100t為可以接受的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，而以盡可能高的增采幅度為增采的技術(shù)指標(biāo)，從表中數(shù)據(jù)分析得出，在VK≤0.72地質(zhì)條件下，推薦第一方案，在VK＞0.72情況下，推薦第二方案。
4)對(duì)比聚合物驅(qū)油方案聚合物用量為885mg/L·VP，它相當(dāng)于第二推薦方案在國(guó)產(chǎn)表活劑價(jià)格下對(duì)應(yīng)聚合物用量之半。從表中看到，在相同的地質(zhì)條件下，聚合物驅(qū)方案提高采收率值約相當(dāng)于三元復(fù)合驅(qū)方案之半，而其噸聚合物增油值相近，故可見(jiàn)三元復(fù)合驅(qū)若實(shí)現(xiàn)這樣指標(biāo)，它的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果不低于目前聚合物驅(qū)效果。
表6-4 不同地質(zhì)模型三元復(fù)合驅(qū)與聚合物驅(qū)效果對(duì)比表
表6-5 不同地質(zhì)條件下三元復(fù)合驅(qū)方案及水驅(qū)分層剩余油值
5、物理模擬驅(qū)油實(shí)驗(yàn)考核
1)為了檢驗(yàn)推薦的驅(qū)油方案驅(qū)油效果和驅(qū)油方案段塞組成進(jìn)一步優(yōu)選，在三維人造實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃退膹S(chǎng)油水條件下做了相應(yīng)驅(qū)油實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)1為基礎(chǔ)比較實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是參考某現(xiàn)場(chǎng)驅(qū)油試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案確定；實(shí)驗(yàn)中取試驗(yàn)中選用的進(jìn)口表活劑ORS，取大慶產(chǎn)分子量1400萬(wàn)聚合物。實(shí)驗(yàn)基本數(shù)據(jù)如下
前置段塞體積為0.0375Vp，Cp＝1500mg/L，清水配制，粘度為41.5mPa·s。
三元主段塞體積為0.35Vp，Cs＝0.3％，CA＝1.2％，Cp＝2300mg/L，體系界面張力為4.55×10-3mN/m，粘度為47.1mPa·s；
三元付段塞0.1Vp，Cs＝0.1％，CA＝1.2％，Cp＝1800mg/L，體系界面張力為5.93×10-3mN/m，粘度為39.0mPa·s；
后續(xù)聚合物段塞1體積為0.05Vp，Cp＝1500mg/L，污水配制，粘度為41.5mPa·s；
后續(xù)聚合物段塞2體積為0.1Vp，Cp＝700mg/L，污水配制，粘度為10.6mPa·s；
后續(xù)聚合物段塞3體積為0.05Vp，Cp＝500mg/L，污水配制，粘度為7.8mPa·s。
實(shí)驗(yàn)2～實(shí)驗(yàn)7段塞體積優(yōu)化、體系組成進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)由表6-6-1給出。
表6-6-1 對(duì)比考核及配方組成優(yōu)化實(shí)驗(yàn)主要數(shù)據(jù)七實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及化學(xué)劑用量由表6-6-2、表6-6-3分別列出。
表6-6-2 七驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果
表6-6-3七實(shí)驗(yàn)化學(xué)劑用量單位mg/L·Vp
對(duì)化學(xué)劑價(jià)格做如下假設(shè)聚合物為20000元/t，堿2000元/t，而表活劑不考慮進(jìn)口價(jià)，都以國(guó)產(chǎn)價(jià)20000元/t計(jì)算，由此可以算出如下七實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果對(duì)比表。
表6-6-4 七實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果對(duì)比表
由表中結(jié)果可見(jiàn)，低濃度表活劑三元復(fù)合驅(qū)是一種投入少效益高的提高采收率驅(qū)油方法，提高采收率在25％左右，化學(xué)劑成本降低50％左右，噸增油化學(xué)劑成本降低60％左右。表中方案4是一個(gè)經(jīng)驅(qū)油實(shí)驗(yàn)修正的優(yōu)化方案，提高采收率幅度最大，但是該方案中聚合物濃度相對(duì)較大，體系粘度過(guò)高，現(xiàn)場(chǎng)上可能注入困難，而方案7體系聚合物濃度相對(duì)較低，體系低下工作粘度不高于20mPa·s現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用困難不大，且提高采收率幅度也在25％左右，其經(jīng)濟(jì)效益最佳，故該方案推廣應(yīng)用可能性最大，由此將它推推薦為“優(yōu)化驅(qū)油方案”。圖3為優(yōu)化驅(qū)油方案驅(qū)油實(shí)驗(yàn)終止后剩余油層分布圖，圖中可見(jiàn)剩余油位是非常低的。
2)對(duì)于推薦的驅(qū)油方案應(yīng)希望它在油田中有廣泛的適應(yīng)性，并希望它對(duì)于多種國(guó)產(chǎn)表活劑都能適應(yīng)，且其驅(qū)油效果與進(jìn)口表活劑體系相當(dāng)，在前實(shí)驗(yàn)相同驅(qū)油模型上，取一廠(chǎng)油水，取已在大慶生產(chǎn)和準(zhǔn)備在大慶生產(chǎn)的表活劑及進(jìn)口表活劑ORS，取與前組實(shí)驗(yàn)中方案7相同方案設(shè)計(jì)，完成四驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)主要數(shù)據(jù)和結(jié)果列于6-6-5。
表6-6-5 不同表活劑驅(qū)油體系驅(qū)油方案驅(qū)油效果表
由表中數(shù)據(jù)看到，優(yōu)化驅(qū)油方案在一廠(chǎng)油水條件下也有著良好的驅(qū)油效果，且國(guó)產(chǎn)表活劑體系驅(qū)油效果與進(jìn)口表活劑ORS體系驅(qū)油效果相當(dāng)。
3)為檢驗(yàn)推薦驅(qū)油方案對(duì)不同國(guó)產(chǎn)表活劑弱堿體系驅(qū)油效果，分別取取大慶、北京產(chǎn)表面活性劑，取北京產(chǎn)分子量為1800萬(wàn)聚合物，在大慶油田采油一廠(chǎng)油水條件下，在前實(shí)驗(yàn)相同驅(qū)油模型上，仍取1)組實(shí)驗(yàn)中方案7相同方案設(shè)計(jì)，完成二驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)主要數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果由表6-6-6列出。
表6-6-6 不同表活劑弱堿體系驅(qū)油方案驅(qū)油效果對(duì)比表
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，弱堿體系驅(qū)油方案同樣有著良好驅(qū)油效果，且對(duì)表面活性劑有較寬的可選性。
4)為檢驗(yàn)推薦驅(qū)油方案在較差油層條件下國(guó)產(chǎn)表面活性劑弱堿體系驅(qū)油效果，以大慶油田采油一廠(chǎng)二類(lèi)油層為背景研制驅(qū)油模型，在一廠(chǎng)油水條件下，完成兩組弱堿體系驅(qū)油方案驅(qū)油實(shí)驗(yàn)。驅(qū)油方案同前，表面活性劑為大慶產(chǎn)品，考慮到二類(lèi)油層注入能力，取大慶產(chǎn)分子量為1300萬(wàn)聚合物，各級(jí)段塞粘度取在15mPa·s左右，實(shí)驗(yàn)主要數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果由表6-6-7列出。
表6-6-7 二類(lèi)油層弱堿體系驅(qū)油效果表
驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，弱堿低濃度三元復(fù)合體系在二類(lèi)油層上也有較好的驅(qū)油效果，特別是實(shí)驗(yàn)2表面活性劑濃度降到0.05％，采收率提高值仍相當(dāng)客觀(guān)。
權(quán)利要求
1、三元復(fù)配驅(qū)油方法，包括下述步驟
1)前期水驅(qū)；
2)注入三元體系段塞，體積在0.30～0.45Vp范圍內(nèi)，其中三元體系配方為
表面活性劑 濃度Cs＝0.05～0.10wt％，
堿 濃度Ca＝0.3～1.0wt％，以及
聚合物的配制濃度
，且工作粘度＜30mPa·s，并且，所述三元復(fù)配體系與原油間的界面張力為1×10-1～5×10-3mN/m范圍內(nèi)；
3)注入聚合物段塞一，以污水配置，體積為0.15～0.2Vp；
4)注入聚合物段塞二，以清水配置，體積在0.3～0.4Vp范圍內(nèi)。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元復(fù)配驅(qū)油方法，其特征在于所述表面活性劑為任何可用于復(fù)合驅(qū)油體系的單一表面活性劑。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元復(fù)配驅(qū)油方法，其特征在于所述表面活性劑配制的復(fù)合驅(qū)油體系與被驅(qū)替原油間(脫氣原油條件下測(cè)定值)為界面張力在10-2mN/m的表面活性劑。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元復(fù)配驅(qū)油方法，其特征在于所述堿為強(qiáng)堿氫氧化鈉，濃度Ca＝為0.3～0.8wt％。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元復(fù)配驅(qū)油方法，其特征在于所述堿為弱堿碳酸鈉或碳酸氫鈉，濃度Ca＝為0.4～1.0wt％。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元復(fù)配驅(qū)油方法，其特征在于所述堿為弱堿碳酸鈉或碳酸氫鈉和強(qiáng)堿氫氧化鈉復(fù)配而成。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元復(fù)配驅(qū)油方法，其特征在于所述聚合物濃度在0.10～0.18wt％。
8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元復(fù)配驅(qū)油方法，其特征在于所述聚合物分子量為1300萬(wàn)～2100萬(wàn)。
9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元復(fù)配驅(qū)油方法，其特征在于三元體系優(yōu)化條件為表面活性劑濃度Cs＝0.08wt％，堿濃度Ca＝0.4～0.5wt％，以及聚合物濃度0.12wt％。
10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元復(fù)配驅(qū)油方法，其特征在于優(yōu)化的三元體系段塞后兩級(jí)聚合物段塞的優(yōu)化條件是兩級(jí)段塞在對(duì)應(yīng)條件下都有著三元體系段塞相同的粘度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種三元復(fù)配驅(qū)油方法，包括步驟1)前期水驅(qū)；2)注入三元體系段塞，體積在0.30～0.45Vp范圍內(nèi)；3)注入聚合物段塞一，以污水配置，體積為0.15～0.2Vp；4)注入聚合物段塞二，以清水配置，體積在0.3～0.4Vp范圍內(nèi)。其中三元體系配方為表面活性劑濃度Cs＝0.05～0.10wt％，堿濃度Ca＝0.3～1.0wt％，以及聚合物的配制濃度Cp＝工作粘度/油層粘度保留率，且工作粘度＜30mPa·s，并且，三元復(fù)配體系與原油間的界面張力為1×10－1～5×10－3mN/m范圍內(nèi)。使用本發(fā)明方法，可降低對(duì)表面活性劑的要求，使用低濃度的堿并可使整體驅(qū)油采收率得到提高。
文檔編號(hào)E21B43/22GK1429965SQ0215877
公開(kāi)日2003年7月16日 申請(qǐng)日期2002年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月27日
發(fā)明者戚連慶 申請(qǐng)人:大慶油田有限責(zé)任公司