海上油田聚合物驱注入方式室内对比评价研究

何春百，冯国智，康晓东，梁 丹，李宜强

（1．海洋石油高效开发国家重点实验室，北京100027；2．中海油研究总院；3．中国石油大学（北京））

海上油田聚合物驱矿场实践当中，常采取恒速注入与恒压注入相结合的方式，即首先以油田开发方案中设计的注入量为目标，采取恒速注入的方式；当注聚过程中注入压力接近注入流程的限制压力时，会转为恒压注入，在保证安全的前提下最大限度地实现实际注入量接近方案设计注入量［1］。目前已有文献［2－4］皆是在恒速注入条件下探讨高分子聚合物的驱油特征，对于恒压注入方式及与恒速注入方式的对比研究却罕有报道。笔者通过系统的多层非均质岩心驱油实验，在不同含水率时机条件下，研究并分析了恒速及恒压驱替方式下聚合物的驱替特征及规律，以期对海上油田聚合物驱现场应用具有一定的指导意义。

1 实验部分

1．1 实验条件

（1）岩心情况：结合海上某油田油层物性参数及韵律特征，制作人造非均质长方岩心（30 cm×4．5 cm×4．5 cm），各层渗透率分别为：300×10－3μm2，900×10－3μm2，3000×10－3μm2详见表1；模型距入口处1／3、2／3处布置测压点。

表1 非均质岩心物性参数

（2）聚合物：类型：AP－P4聚合物；分子量：1250万左右；段塞尺寸：0．3PV；聚合物浓度：1 750 mg／L；聚合物粘度：剪切前粘度350 mPa·s，剪切10 s后粘度30．5 mPa·s。

（3）实验用水：地层水和驱替用水。

（4）实验用油：原油和航空煤油按一定比例配成模拟油，在65℃下粘度为70．37 mPa·s。

（5）实验温度：实际油藏温度65．0℃。

1．2 实验方案

（1）聚合物恒速驱替方案（方案1至3）：以0．3 mL／min的注入速度分别水驱至含水率20%、60%、95%时转聚合物驱，聚合物驱阶段采取恒速注入方式（注入速度0．3 mL／min），注入0．3PV聚合物后转为注入速度0．3 mL／min的恒速后续水驱方式至含水98%结束；

（2）聚合物恒压驱替压力（方案4至6）：以0．3 mL／min的注入速度分别水驱至含水率20%、60%、95%时转聚合物驱，聚合物驱阶段采取恒压注入方式（注入压力0．3 MPa），注入0．3PV聚合物后转为注入速度0．3 mL／min的恒速后续水驱方式至含水98%结束。具体实验方案如表2所示。

1．3 实验结果

实验结果统计如表3所示。

表2 实验方案列表

表3 实验结果统计表

2 实验结果对比及分析

2．1 采出程度对比与分析

对比两种注聚方式（图1），可以看出，恒压驱替方式比恒速驱替方式能大幅的提高采出程度。以含水95%为例，恒压驱替较恒速驱替提高了12．41个百分点，说明恒压驱替对采出程度的影响更大，提高采出程度明显，主要原因是恒压驱替时的驱动力比较稳定，能够使得驱替剂平稳向前驱替，能够形成稳定的油墙，增油降水效果好；而恒速驱替过程中的驱动力是缓慢增加的，导致驱替剂在孔道内的流速不一致，易发生水窜现象，因此恒速驱替效果差。从注入PV数来看，变化趋势很相近，随着注聚时机的提前注入PV数降低。通过驱替时间对比可以看出（图2），恒压驱替时间普遍比恒速驱替时间长，有利于聚合物缓慢推进，形成稳定的油墙。

图1 采出程度对比曲线

由图2可以看出，在达到相同采出程度条件下，恒压驱替所用时间均小于恒速驱替，含水率20%注聚时缩短213 min，含水率60%注聚时缩短298 min，含水率95%注聚时缩短279 min，说明达到相同开发程度情况下，恒压驱替可以有效的缩短开发年限，在平台寿命期间开采出更多的原油，提高海上平台的使用效率，达到海上油田高速高效开发的目的［1］。

图2 驱替时间与采出程度关系曲线

2．2 含水率对比与分析

从图3含水率对比曲线中可以看出，相同注聚时机条件下，恒压驱替各方案的降水效果均好于恒速驱替。恒压驱替阶段，由于聚合物驱动力恒定，聚合物段塞均匀向前推进，进入了更次一级的孔道，扩大波及体积能力强，驱油效果显著。

图3 含水率对比曲线

2．3 注入速度对比与分析

对于恒压注入方式，由聚驱阶段的注入速度与注入PV数关系曲线（图4）可以看出，注聚阶段初期驱替速度迅速上升，达到最高点后迅速下降，之后平均注入速度低于0．3 mL／min。注聚初期，驱替速度高有利于聚合物迅速占据高含水区主流孔道，促使后续聚合物进入次一级孔道及中低渗层。聚合物与油墙相遇后，注聚速度开始下降，这样有利于聚合物均匀推进，形成稳定的油墙。在聚驱阶段中后期，由于相对驱替速度低，聚合物滞留量相对较大，并且剪切作用较小，聚合物有效粘度大，能够更好地发挥聚合物驱降水增油的效果［5］。

图4 恒压注入方式注入速度与注入PV数关系

2．4 注入压力对比与分析

由注入压力对比曲线（图5）可见，恒压驱替的压力可以保持在较低水平，而恒速则不然。恒速驱替方式中，含水率20%及60%注聚时，最高注入压力均高于恒压驱替，说明中低含水期，恒压注入有利于聚合物均匀推进，有利于形成稳定的油墙，致使最终采出程度较高。而含水95%注聚时，恒压驱替方式的压力高于恒速驱替方式，且其采出程度高于恒速方式。这说明高含水期，较高的注入压力有利于注入剂以更快的速度在岩心中驱替前移，驱替速度高有利于扩大波及体积，能够更好的发挥聚合物驱的粘弹效应［6－7］，将更多的残余油驱替出来。

图5 注入压力对比曲线

3 结论

从两种驱替方式的实验对比分析结果可以得出如下结论：

（1）对比两种聚合物注入方式，恒压注入方式比恒速注入方式的提高采收率幅度大；

（2）中低含水期注聚，适当采取低驱替流速恒压驱替，有利于形成稳定的油墙，含水率降低幅度大；

（3）高含水期注聚，适当采取高驱替流速恒压驱替，有利于聚合物迅速占据高含水优势孔道，均匀推进油墙，提高采收率幅度高；

（4）在海上油田根据不同注聚时期选择适当的恒压注入方式，有利于提高采出程度和采油速度。

［1］周守为．海上油田高效开发新模式探索与实践［M］．北京：石油工业出版社，2007：25－95．

［2］刘雄志，张立娟，岳湘安，等．一类典型油藏注聚时机研究［J］．石油天然气学报，2012，34（2）：136－143．

［3］于少君，李斌会，李福全，等．不同注聚时机驱油效果室内物理模拟评价［J］．内蒙古石油化工，2007，（5）：288－290．

［4］何春百，张贤松，周薇，等．适用于高渗稠油的缔合型聚合物驱室内效果评价［J］．油田化学，2011，28（2）：145－147．

［5］胡博仲．聚合物驱采油工程［M］．北京：石油工业出版社，2004：20－24．

［6］张立娟，岳湘安，任国友．粘弹性流体驱替孔喉残余油的机理分析［J］．油田化学，2004，21（3）：274－279．

［7］夏惠芬，王德民，刘中春，等．粘弹性聚合物溶液提高微观驱油效率的机理［J］．石油学报，2001，22（4）：60－65．