DW油藏表面活性劑聚合物驅先導試驗評價

李栓 劉想平 徐太平

摘 ? ? ?要： DW油藏是一個以中高孔中高滲儲層為主的淺層復雜斷塊油藏，其地層水礦化度高，地層溫度低。該油藏目前水驅采收率油低，化學驅提高該油藏采收率潛力大。本文開展了表面活性劑聚合物二元驅先導試驗評價，室內實驗篩選了適合DW油藏地層水礦化度高特點的表面活性劑和聚合物，測試了表面活性劑和聚合物的性能參數，優化了注入質量濃度、注入段塞尺寸等。對表面活性劑聚合物二元驅篩選出的現場先導試驗井組105-8X，建立了該井組地質模型及油藏模擬模型，并對其生產歷史進行了模擬擬合，得到了較好擬合結果。用擬合好的模型以及優選出的表面活性劑和聚合物體系的物理參數，對該井組進行了化學驅模擬計算。結果表明：在試驗井組105-8X使用該體系驅油可提高采收率4.0%。

關 ?鍵 ?詞：高礦化度地層水;表面活性劑聚合物驅;先導試驗;物理模擬;數值模擬;提高采收率;評價

中圖分類號：TE357.46 ? ? ?文獻標識碼： A ? ? ? 文章編號： 1671-0460（2020）10-2181-05

Abstract： DW reservoir is a shallow complex reservoir with middle and high permeability and high salinity of formation water， low formation temperature. The current oil recovery rate of this reservoir by waterflooding is low， but the potential of chemical flooding to increase the recovery rate of this reservoir is large. In this paper， the evaluation on pilot test of surfactant polymer flooding was carried out. The polymers and surfactants were screened and their performance parameters were tested in lab experiments， and the injection concentration， injection slug size of the pilot were optimized. A geological model and reservoir simulation model of the selected field pilot test well group 105-8 X， were established， and its production history was fitted， and good fitting results were obtained. The chemical flooding simulation of the well group was performed by using the fitting model and the physical parameters of selected polymer and surfactant system. The evaluation showed that the incremental oil recovery in the pilot well group could be 4.0%.

Key words： High salinity of formation water; Surfactant-polymer flooding; Pilot; Physical modeling; Numerical simulation; EOR; Evaluation

化學驅自20世紀80年代在國內外成功應用，已經成為老油田提高采收率的常用技術手段，并取得了良好的開發效果[1-2]。雖然化學驅中的堿-表面活性劑-聚合物三元復合驅在我國幾個油田先導性礦場試驗中取得了良好效果，在大慶油田已進入工業化試驗與應用階段[3]，但其中的堿會引起油井結垢嚴重，對地層的傷害，腐蝕采油舉升設備，使產出液乳化嚴重，難以處理，且減弱聚合物增黏作用，增大體系聚合物用量。因此，近年來表面活性 ? ? 劑-聚合物（SP）二元驅研究與試驗成為熱點。表面活性劑-聚合物二元驅是以驅替液體系中聚合物增加驅替液的黏度和黏彈性，改變油水流度比，以提高波及效率，同時表面活性劑降低油水界面張力、改變潤濕性、乳化原油來提高驅油效率[3]，從而實現大幅度提高采收率的一種復合驅方法。

DW油藏是一個斷裂系統發育、斷塊眾多的淺層復雜油藏，儲層主要為巖屑砂巖，以中高孔中高滲儲層為主，平面上、縱向上物性差異較大。DW油藏溫度低，地面原油黏度平均為1.10 mPa·s，地層水礦化度高達1.9×105～2.5×105 mg·L-1，目前平均含水率高達89.9%，水驅采出程度低，用表面活性劑聚合物二元驅提高該油藏采收率潛力較大。本文在實驗室進行了一系列實驗，篩選了適合DW油藏地層水礦化度高特點的表面活性劑和聚合物，測試了表面活性劑和聚合物的性能參數，優化了注入質量濃度、注入段塞尺寸等，并對篩選出的現場先導試驗井組105-8X進行了表面活性劑聚合物二元驅數模技術評價研究。

1 ?聚合物篩選及性能評價

1.1 ?聚合物黏度-質量分數關系

對進口及國產10種三次采油用聚合物進行初步篩選評價，將粗篩選出的聚合物ADPAM-2、ADPAM-6按聚合物驅配注方式（油藏溫度30 ℃）進行了聚合物溶液黏度測試，結果見圖1。兩聚合物溶液的黏度隨質量分數增大而增加，在不同質量分數下兩聚合物溶液的黏度差別不大，而且這2種聚合物溶液在一定質量分數范圍內均能滿足黏度的需要。

1.2 ?pH值對體系的影響

為了評價聚合物體系對高鹽油藏的適應性，測試了2種聚合物體系質量濃度為2 000 mg·L-1，當pH值分別調節到4、5、6、7、9、10、11時的黏度。實驗結果表明，該體系在pH值為6～11寬范圍內均有較好的黏度。DW油藏地層水pH值為6.8，證明2種聚合物在高鹽油藏條件下具有較好的適應性，可以滿足要求。

1.3 ?聚合物吸附滯留實驗

以DW油藏砂樣、礦場用水，對2種聚合物進行了靜態吸附實驗研究，測試結果見表1。

由實驗測試結果可以看出，聚合物ADPAM-2具有較好的增黏性、剪切恢復性、良好的抗鹽性能。故選擇ADPAM-2用于DW油藏高鹽條件下的驅油先導試驗。而且測得聚合物ADPAM-2滯留量為 ? 68 μg·g-1。

1.4 ?阻力系數、殘余阻力系數測試

用長巖心管物模驅油試驗測試了聚合物ADPAM-2驅油體系在不同條件下阻力系數和殘余阻力系數，試驗參數及結果見表2。由表2可以看出，聚合物ADPAM-2驅油體系具有較高的阻力系數和殘余阻力系數，可較大幅度提高驅油體系的波及系數。根據此試驗結果，推薦使用段塞尺寸為0.2 PV，質量濃度為2 000 mg·L-1。

2 ?表面活性劑篩選及性能評價

采用初篩選出的ADHQ-10、ADHQ-1、ADHQ-4表面活性劑進行室內驅油體系性能評價。

2.1 ?表面張力及界面張力測試

室內測試了不同質量濃度下油水表面張力和水的表面張力，結果見圖2、圖3。從圖2和圖3可以看出，ADHQ-1、ADHQ-4、ADHQ-10表面活性劑質量分數為0.3%時即可滿足需求。

2.2 ?pH值對體系的影響

為了評價表面活性劑體系對高鹽油藏的適應性，測試了質量分數為0.3%的ADHQ-1、ADHQ-4、ADHQ-10表面活性劑體系，當pH值分別調節為4、5、6、7、9、10、11時的界面張力。實驗結果表明，ADHQ-1、ADHQ-4、ADHQ-10表面活性劑體系在pH值為5～9寬范圍內均有較低的界面張力，可以在DW油藏地層水pH值為6.8的條件下應用。

與ADHQ-1、ADHQ-4相比，ADHQ-10驅油劑具有更低的表面張力、油水界面張力，良好的抗鹽性能。故選用ADHQ-10作為DW高鹽油藏條件下的驅油先導試驗的驅油劑。

2.3 ?表面活性劑的吸附實驗

用ADHQ-10進行了不同質量分數下吸附實驗，測試結果見表3。表面活性劑吸附量隨質量分數的增加而增加，故表面活性劑質量分數不宜選擇過大，否則吸附量太大。選擇初始質量分數為0.15%～0.30%的表活劑進行現場驅油為宜。

2.4 ?表面活性劑驅油模擬試驗

針對DW油藏特點進行了表面活性劑驅油室內物模試驗。試驗采用ф25.4×100 mm巖心，ADHQ-10表面活性劑，DW油藏現場注入水，以及產自DW油藏的脫水原油。根據正交實驗設計法，對驅油試驗常見4個影響因素（注入質量濃度、滲透率、注入速度、段塞尺寸），設計了4個不同可能取值范圍的物模驅油試驗（見表4）。根據表4進行了16次物模驅油試驗，試驗結果及4個影響因素對提高采收率的影響程度列于表5。

表5中Ⅰj、Ⅱj、Ⅲj、Ⅳj分別表示正交表中第j列的一、二、三、四水平所對應的平均綜合評判值; Rj表示每一因素的最大級差，其大小就是該參數對本表評價目標（提高采收率）的敏感程度。驅替模擬試驗表明：

1）滲透率、注入速度、注入質量濃度、注入段塞尺寸對提高采收率的影響依次變大。

2）注入段塞尺寸對提高采收率的影響最大，在其他條件相同的情況下，隨著注入段塞尺寸的增加，提高采收率幅度增加，當段塞尺寸大于0.2 PV后，提高采收率的增幅趨緩。從經濟可行性考慮，推薦注入0.2 PV。

3）表面活性劑的質量濃度對提高采收率的影響位于第二位，在其他條件相同的情況下，隨著注入質量濃度增加，提高采收率幅度增加。

4）從經濟效益角度考慮，推薦注入段塞尺寸為0.2 PV，質量濃度為3 000 mg·L-1。

5）ADHQ-10能較大幅度提高原油采收率。

3 ?表面活性劑聚合物二元驅體系優化

為了更大限度地提高采收率，進行了兩組巖心驅替物理模擬實驗，用于優化表面活性劑聚合物二元驅體系注入體積（見表6）。

實驗結果表明，表面活性劑聚合物二元驅提高采收率幅度高于單一體系。注入體積從0.2 PV提高到0.3 PV，提高采收率的幅度不大，推薦現場注入表面活性劑聚合物二元驅油體系體積為0.2 PV。

4 ?化學驅試驗數值模擬評價

DW油藏是一個斷塊眾多的淺層復雜油藏，面積4.75 km2，地質儲量7.853×106 t，可采儲量2.089×106 t。根據表面活性劑聚合物二元驅試驗選井組原則，選定該油藏中以注水井105-8X為中心及周圍對應的5口采油井為試驗井組，該井組主力油層為K12，油層厚度較大。

4.1 ?地質模型的建立

研究井組105-8X內均為直井，井組區無斷層。平面上由油井向外推半個井距確定范圍?？v向上包含全部生產小層。根據收集到的該油藏的數據，所建立的地質模型如圖4。工區儲量為7.98×104 ?t。

4.2 ?油藏水驅歷史擬合

根據地質模型和其他資料建立了該井組區域的油藏模擬模型，并進行了生產歷史擬合。從歷史擬合結果圖5和圖6可看出，初期擬合程度低，末期擬合程度高。初期擬合程度低主要是由于DW油藏相滲曲線在低含水飽和度時數據點少，插值計算與實際存在出入。

從擬合后模型的含油飽和度來看， 平面上低滲區原油流動性差，不易被采出，低滲區剩余油相對較高;縱向上層間矛盾突出，剩余油分布復雜。105-8X井組平均單井射開層數16個，油井均為多層合采。從含油飽和度變化分析，上部的幾個小層原始含油飽和度高，目前采出程度高，是主要出油層系。

4.3 ?表面活性劑聚合物二元驅前后指標預測

用生產歷史擬合的油藏模型，對105-8X井組進行注水模擬，按照生產歷史擬合終止時開發方式和生產參數，繼續105-8X井組注水，到2017年10月井組綜合含水達到經濟極限含水98%，到2017年10月階段產油累計2.44×104 ?t，井組水驅開發采收率30.6%。

4.4 ?化學驅后指標預測

按照0.2 PV表面活性劑聚合物實施化學驅，實施后第4個月，井組含水大幅下降，2016年2月井組含水將降至最低90.5%。2021年8月，井組到達極限含水98%。轉化學驅后，極限產油2.76×104 ?t，采收率34.6%，與水驅相比，采收率增加4.0%，見圖7、圖8。

5 ?結 論

根據DW油藏的特點，進行了一系列物理模擬評價實驗，優化出了適合于DW油藏最佳驅替體系，測得了表面活性劑和聚合物的物理參數。巖心驅油實驗表明，最佳注入段塞為：0.2 PV表面活性劑+聚合物;最佳注入質量分數為：2 000～3 000 μg·g-1聚合物+3 000 μg·g-1表面活性劑。

根據篩選出的現場試驗105-84井組資料，建立了地質模型和油藏模型，對該井組生產歷史進行了擬合，取得了較好的擬合結果。數值模擬研究預測該井組通過優化出的最佳驅替體系驅替后可提高采收率4.0%。

參考文獻：

[1]于倩男，劉義坤，梁爽，等. 聚表劑驅提高采收率機理實驗： 以大慶長垣油田為例[J]. 石油勘探與開發，2019，46（6）：1138-1147.

[2]袁士義，王強. 中國油田開發主體技術新進展與展望[J]. 石油勘探與開發，2018，45（4）： 657-668.

[3]朱友益，張翼，牛佳玲，等.無堿表面活性劑-聚合物復合驅技術研究進展[J].石油勘探與開發，2012，39（3）：346-351.

[4]MOHAMMED T A， HASSAN A A.SPE International Heavy Oil Conference and Exhibition， December 10-12， 2018[C].Kuwait： Society of Petroleum Engineers，2014.

[5]VOLOKITINY， SHUSTER M，KARPAN V，et al.SPE EOR Conference at Oil and Gas West Asia， 26-28 March， 2018[C].Oman：Society of Petroleum Engineers，2018

[6]廖廣志，王強，王紅莊，等.化學驅開發現狀與前景展望[J].石油學報，2017，38（2）：196-207.

[7]GHOSH P，MOHANTY K K.Study of surfactant-polymer ?ooding in high-temperature and high-salinity carbonate rocks[J].Energy & Fuels，2019，33（5）：4130-4145.

[8]劉衛東，羅莉濤，廖廣志，等.聚合物-表面活性劑二元驅提高采收率機理實驗[J].石油勘探與開發，2017，44（4）：600-607.

[9]王威，張云寶，王楠，等.表面活性劑驅油機理分析及現狀研究[J]. 當代化工，2019，48（8）：1850-1861.

[10] 邱岳. 驅油表面活性劑體系優選研究[J]. 當代化工，2019，48（8）：1867-1870.

[11]皮彥夫，龔亞. 陸上油田聚驅后聚表劑驅滲流場變化規律研究[J].石油化工高等學校學報，2016，29（4）：66-71.