CN102619492A - 一种非均质油层聚合物驱油交替注入方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非均质油层聚合物驱油交替注入方法。该方法包括将高粘段塞和低粘段塞交替注入非均质油层中的步骤，该交替注入的步骤至少进行一次，其中，所述高粘段塞和低粘段塞是由不同分子量的聚合物与盐水混合得到的不同浓度的溶液。采用本发明所提供的方法，以交替注入的方式进行聚合物驱油作业能够抑制剖面返转，增加低渗层吸液量，控制低效、无效循环，有效动用低渗层储量，能够提高采收率、降低聚合物用量。

Description

一种非均质油层聚合物驱油交替注入方法

技术领域

本发明涉及一种油田驱采油作业中采用的聚合物驱油方法，尤其涉及一种非均质油层聚合物驱油交替注入方法，属于石油开采技术领域。

背景技术

在油田开发初期，通常采用水驱方式进行开采，即通过向地层注入水来驱动原油流动并被采出。当油田开发到中后期，随着油田含水的增高，水驱的产量逐渐递减，水驱采收率一般只能达到40％左右。为了进一步提高原油采收率，通常采用聚合物驱油的方法，其驱油机理就是通过增加注入水的粘度，改善水油流度比，扩大驱油体系的波及体积，以达到提高原油采收率的目的。为了确定聚合物驱最佳技术、经济效果，就要研究聚合物分子量、浓度、注入速度、聚合物用量等参数对聚合物驱油效果的影响，现场开发实践表明，影响聚合物驱油效果的不仅仅是注聚参数，还包括注入方式、布井方式等。而在这些影响聚合物驱油效果的诸多因素中，关于优化注入方式的研究比较少，大多集中于注聚参数的研究。

因此，从注入方式入手，寻找一种具有较好驱油效果的聚合物驱油方法是本领域亟待解决的问题之一。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种应用交替注入方式改善非均质油层(非均质油藏)聚合物驱油效果的方法，采用该方法可以获得比单独注入方式更好的驱油效果。

为达到上述目的，本发明提供了一种非均质油层聚合物驱油交替注入方法，其包括将高粘段塞和低粘段塞交替注入非均质油层中的步骤，该交替注入的步骤至少进行一次，其中，上述高粘段塞和低粘段塞是由不同分子量的聚合物与盐水混合得到的溶液。

本发明所提供的方法适合于各种非均质油层的聚合物驱油作业，可以单独使用，也可以与水驱油、单一注入方式进行结合使用。本发明所提供的方法有其适合于层内非均质油层(层内非均质性油藏)或者层间非均质油层(层间非均质性油藏)等非均质油层。

本发明所提供的方法是通过高粘段塞和低粘段塞多周期交替注入实现的，首先定义交替注入参数，以方便表述这一方法。交替注入参数是指每个段塞的聚合物分子量、聚合物浓度以及交替周期(交替注入的次数)的多少。每完成一个高粘段塞和一个低粘段塞的注入称为一个交替周期。针对不同渗透率级差的非均质油层可以选择不同的交替注入参数，高粘段塞的聚合物分子量和浓度与高渗层相匹配，低粘段塞的聚合物分子量和浓度与低渗层相匹配，即以不堵塞油层、实现顺利注入为原则。举例来说，一般地，油田驱油时注入的聚合物的用量是固定的，比如总的注入量是0.56PV，可以把0.56PV分成相等的10份，每份是0.056PV，在采用本发明的方法时，第一份注入0.056PV的高粘段塞，第二份注入0.056PV的低粘段塞，完成这样的两个段塞的注入称为完成一个交替周期，很明显，整个注聚合物过程需要完成五个交替周期。对于同样的驱油作业，交替周期也不是定值，可以根据聚合物注入量、油层条件等条件的变化而随之变化。根据不同的油层非均质条件，可以选择不同的交替周期，即交替注入的次数；一般地，交替注入步骤可以控制为进行3-5次。

在采用本发明所提供的方法进行驱采油时，可以先进行水驱至采出液的含水率达到98％以上，然后再采用本发明的方法以交替注入的方式进行聚合物驱油，即在本发明所提供的方法中，优选地，在进行第一次的交替注入步骤之前，首先对非均质油层进行水驱油，当水驱油的采出液含水率达到98v％(体积分数)以上时再进行交替注入的步骤。

本发明所提供的方法中的交替注入的步骤优选是首先注入高粘段塞，然后在吸水剖面发生返转之前转为注入低粘段塞。在注入过程中，高粘段塞和低粘段塞交替注入，直到注入量达到预定的聚合物用量为止。本发明所提供的方法同样适合于已经进行过聚合物驱油的油层或油藏，在注入聚合物进行驱油的中后期采用本发明所提供的交替注入方法也可以进一步改善聚合物驱油开发效果。吸水剖面发生返转的认定可以根据采油井的吸水剖面测试资料判断(该资料是实际采油作业中伴随着作业进行采集的数据，采油井的日常生产管理有这项资料录取要求，现场都是根据吸水剖面测试资料观测不同层位吸液量的变化，这是本领域公知的内容)进行，低渗层吸液量在注入聚合物后开始上升，上升到一定程度后吸液量又重新开始下降，低渗层吸液量开始下降的时刻就是吸水剖面返转的时刻。

段塞实际上是指聚合物溶液，在将其注入地下后，该溶液会作为一个流体段塞整体向前渗流，因此，在油田驱采油作业中，往往把驱油用的高粘度的聚合物溶液和低粘度的聚合物溶液分别称为高粘段塞和低粘段塞。在本发明所提供的方法中，高粘段塞和低粘段塞中所采用的聚合物优选为聚丙烯酰胺，所采用的盐水优选是由氯化钠和水配制得到的，其矿化度一般为900-2000mg/L。聚合物分子量、浓度越高，段塞的粘度越高，渗流阻力越大。单一的段塞无法同时匹配高渗层、低渗层，而在本发明提供的方法中，高粘段塞与高渗层比较匹配，容易注入，低粘段塞与低渗层比较匹配，容易注入。本发明所提供的交替注入的方式可以让先注入的高粘段塞优先进入高渗层，起到堵塞高渗层作用，后续进入的低粘段塞更容易进入低渗层，以使高低渗层聚合物溶液同步运移，实现有效动用低渗层储量的作用。高粘段塞与低粘段塞具体应用的聚合物分子量和浓度不是定值，可以根据具体油层条件选择。根据本发明的具体实施方案，所采用的高粘段塞优选是由分子量为2500×10⁴-3500×10⁴的聚丙烯酰胺与盐水混合得到的聚丙烯酰胺浓度为2000-3000mg/L的溶液；所采用的低粘段塞优选是由分子量为800×10⁴-1200×10⁴的聚丙烯酰胺与盐水混合得到的聚丙烯酰胺浓度为500-1000mg/L的溶液。

在驱油作业中，段塞的注入速度过高会致使压力上升过快，导致压裂油层，适当控制注入速度，对于获得良好的驱油效果有一定的帮助。在本发明所提供的方法中，优选地，在交替注入步骤中，高粘段塞的注入速度可以控制为0.3-0.6mL/min，低粘段塞的注入速度可以控制为0.6-1.0mL/min，以获得更好的驱油效果。

采用本发明所提供的方法，以交替注入的方式进行聚合物驱油作业能够抑制剖面返转，增加低渗层吸液量，控制低效、无效循环，有效动用低渗层储量，能够提高采收率、降低聚合物用量。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

下面以岩心模拟非均质油层进行聚合物驱油来对本发明所提供的采用交替注入方式的聚合物驱油方法的驱油效果进行测试，其中：

1、实验条件：

(1)、高粘段塞和低粘段塞所采用的聚合物为聚丙烯酰胺，分子量分别为2500×10⁴和1200×10⁴。用模拟盐水(矿化度为900mg/L)配制聚合物溶液，高粘段塞采用分子量为2500×10⁴的聚合物，溶液中聚丙烯酰胺的浓度为2000mg/L，低粘段塞采用分子量为1200×10⁴的聚合物，溶液中聚丙烯酰胺的浓度为1000mg/L，将聚合物与盐水混合后搅拌2小时，再用五层滤网过滤，分别得到高粘段塞和低粘段塞；

(2)、实验用油：用大庆原油与240#航空煤油按照3∶1的体积比混合配制得到粘度为9.3mPa·s的模拟油；

(3)、实验模型：采用两块不同渗透率的人造岩心并联组成岩心模型，渗透率较高的人造岩心(简称高渗层)渗透率为800×10^-3μm²，渗透率较低的人造岩心(简称低渗层)渗透率为200×10^-3μm²；高渗层和低渗层的岩心尺寸均为长30cm、宽4.5cm、高4.5cm；

(4)、实验用水：实验所有过程中所采用的盐水均为模拟盐水，矿化度900mg/L，由氯化钠和蒸馏水混合配制。

2、实验步骤：

(1)、抽空实验模型，使实验模型处于真空状态，然后在保证实验模型密封的条件下向实验模型中注入模拟盐水，此时进入实验模型的水的体积就是实验模型内部的孔隙体积；

(2)、用恒速向实验模型中注入模拟盐水，注入速度4mL/min，注水至压力平稳，待压力平稳时计量高低渗层分流率情况，计算高低渗层的渗透率级差及各层渗透率(渗透率级差是以高渗层的渗透率除以低渗层的渗透率得到的，渗透率由达西公式计算，该公式由十九世纪法国工程师达西提出)：

$K_h=\frac{Q_h\·\mathrm{\μ}\·L}{A\·\mathrm{\ΔP}}---\left(1\right)$

$K_1=\frac{Q_1\·\mathrm{\μ}\·L}{A\·\mathrm{\ΔP}}---\left(2\right)$

$d=\frac{k_h}{k_1}---\left(3\right)$

式中：K_h、K₁：高、低渗层的渗透率，μm²；

Q_h、Q₁：高低渗层的注入速度，mL/min；

ΔP：注入压力，MPa；

μ：模拟盐水的粘度，0.6mPa·s；

A：岩心横截面积，cm³；

L：岩心长度，cm；

d：渗透率级差，无量纲。

(3)、对孔隙体积充满模拟盐水的实验模型进行饱和油处理，即在45℃恒温箱中，恒速向实验模型中注入模拟油，直到饱和。根据物质守恒原理，进到实验模型里的油量等于驱替出的模拟盐水的量，驱替出的模拟盐水用量筒计量体积，用驱替出的模拟盐水的体积除以实验模型孔隙体积得到的就是原始含油饱和度，这个过程模拟了原油在地下生成运移的过程；

(4)、在注入系统的压力作用下，恒速向实验模型注入盐水，模拟油田水驱油过程，注入速度0.6mL/min；水驱油后，产出液开始完全是模拟油，待盐水在实验模型出口产出后，油水一起产出，且含水量比例越来越大，驱至产出液含水率达到98％时停止水驱油，用产出的油量除以饱和的总油量得到的就是水驱采收率；

(5)、向岩心模型恒速注入聚合物溶液，共计注入0.56PV，注入速度0.6mL/min，实验过程中用量筒计量产出液的油量和总液量；

(6)、对聚合物驱后的实验模型进行后续水驱至采出液含水98％，此过程产出的油量属于聚合物驱阶段；

(7)、结束实验，计算出聚合物驱采收率提高值及总采收率。

3、实验方案：

在步骤(5)的驱油作业中，采用不同的实验方案进行聚合物驱油作业，其中，对比例采用单一段塞注入方式，作为实施例的对比；实施例采用本发明提供的方法，采用交替注入方式，进行两个交替周期。

对比例：全程注入0.56PV的单一段塞聚合物溶液，聚合物分子量为2500×10⁴，聚合物溶液浓度为2000mg/L；

实施例：第1个段塞注入0.14PV的聚合物分子量为2500×10⁴、浓度为2000mg/L的聚合物溶液(高粘段塞)，第2个段塞注入0.14PV的聚合物分子量为1200×10⁴、浓度为2000mg/L的聚合物溶液(低粘段塞)，如此循环两个周期，共计注入4个聚合物段塞，共计0.56PV。

4、实验结果

对比例采用单一段塞注入方式时，低渗层的累积吸液比例为27.3％，实施例采用交替注入方式时，低渗层的累积吸液比例为36.7％，由此可以看出，本发明所提供的采用交替注入方式的方法明显增加了低渗层的吸液量，增加幅度比较明显。

累积吸液比例计算方法：用量筒计量高渗层和低渗层的采出端的累积采液量，比如说到实验结束时，两个试管总共采集了100mL的液体，采集低渗层采出液的量筒采集了27.3mL，就说低渗层的相对吸液量是27.3％，是相对量。

从表1中的数据可以看出，采用交替注入方式时，低渗层的聚驱采收率提高值由单一段塞注入方式的16.9％增加到23％，高渗层的聚驱采收率提高值由单一段塞注入方式的28.6％略降到26.4％，模型聚驱采收率提高值由单一段塞注入方式的23.1％增加到25.3％，由此可见，本发明所提供的采用交替注入方式的聚合物驱油方法可以明显改善非均质油层驱油效果，其增加了低渗层的吸液量，控制了低效、无效循环，抑制了剖面返转，有效动用了低渗层的剩余储量，从而提高了采收率。

表1实验结果数据

Claims (9)

1.一种非均质油层聚合物驱油交替注入方法，其包括将高粘段塞和低粘段塞交替注入非均质油层中的步骤，该交替注入的步骤至少进行一次，其中，所述高粘段塞和低粘段塞是由不同分子量的聚合物与盐水混合得到的溶液。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述非均质油层为层内非均质油层或者层间非均质油层。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在进行第一次的交替注入步骤之前，首先对非均质油层进行水驱油，当水驱油的采出液含水率达到98v％以上时再进行所述交替注入的步骤。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其中，所述交替注入的步骤是指首先注入高粘段塞，然后在吸水剖面发生返转之前转为注入低粘段塞。

5.根据权利要求1、3或4所述的方法，其中，所述交替注入步骤进行3-5次。

6.根据权利要求1或3所述的方法，其中，所述聚合物为聚丙烯酰胺，所述盐水是由氯化钠和水配制得到的，其矿化度为900-2000mg/L。

7.根据权利要求1或6所述的方法，其中，所述高粘段塞是由分子量为2500×10⁴-3500×10⁴的聚丙烯酰胺与盐水混合得到的聚丙烯酰胺浓度为2000-3000mg/L的溶液。

8.根据权利要求1或6所述的方法，其中，所述低粘段塞是由分子量为800×10⁴-1200×10⁴的聚丙烯酰胺与盐水混合得到的聚丙烯酰胺浓度为500-1000mg/L的溶液。

9.根据权利要求1或3所述的方法，其中，在交替注入步骤中，所述高粘段塞的注入速度控制为0.3-0.6mL/min，所述低粘段塞的注入速度控制为0.6-1.0mL/min。