CN106050197B - 一种弱碱三元复合驱增油机理的分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于油藏开发技术领域，具体涉及一种弱碱三元复合驱增油机理的分析方法，包括乳化、溶剂水及注入方式增油机理分析方法；1、在驱油剂黏度和段塞尺寸相同的条件下，分别在岩心未饱和油状态下进行聚合物溶液和弱碱三元复合体系渗流特性实验，及在岩心饱和油状态下进行聚合物溶液和弱碱三元复合体系驱油效果实验；2、在驱油剂黏度和段塞尺寸相同的条件下，分别进行污水弱碱三元复合驱和除垢水弱碱三元复合体系驱油效果实验；3、在驱油剂黏度和段塞尺寸相同的条件下，分别通过恒速驱替注入方式进行污水弱碱三元复合体系和除垢水弱碱三元复合体系驱油效果实验，通过恒压驱替注入方式进行污水弱碱三元复合和除垢水弱碱三元复合体系驱油实验。

Description

一种弱碱三元复合驱增油机理的分析方法

技术领域：

本发明属于油藏开发技术领域，具体涉及一种弱碱三元复合驱增油机理的分析方法。

背景技术：

弱碱三元复合驱是大庆油田继聚合物驱之后又一工业化推广应用的大幅度提高采收率技术，为油田“稳油控水”做出了重要贡献。尽管该项技术已经投入工业化应用，但有关弱碱三元复合增油效果影响因素尤其是乳化作用及其作用机理等方面问题仍受到极大关注。现有的研究都是针对弱碱/石油磺酸盐/聚合物三元复合体系与原油间乳化特性及其影响因素进行研究，没有与扩大波及体积能力相同的聚合物溶液进行对比，无法单独评价弱碱三元复合驱的乳化作用对增油效果的贡献。而且与强碱三元复合驱采出端结垢不同，弱碱三元复合体系配制和注入过程中，弱碱与溶剂水中Ca²⁺和Mg²⁺离子发生化学反应，生成碳酸盐微颗粒，并随三元复合体系进入高渗透层，进而增加渗流阻力，产生附加液流转向效果，但对这一现象的真实性，相关问题研究文献报道还不多。同时，在化学驱物理模拟过程中，驱油剂注入压力升高幅度往往不会受限制，而矿场注入压力则会受到地层岩石破裂压力和注入设备耐压能力的限制。因此，室内实验因注入压力大幅度升高而获得较大采收率增幅，但矿场却难以实现这样的注入压力升幅，增油效果难以达到预期目标。

发明内容：

本发明在于克服背景技术中存在的现有实验研究方法难以准确反映弱碱三元复合驱的乳化作用对增油效果的贡献，以及不同溶剂水、注入方式对增油效果影响的问题，提供一种弱碱三元复合驱增油机理的分析方法，可为弱碱三元复合驱提高原油采收率提供重要的技术支持，是一种流程简单、技术经济效果十分明显的分析方法。

本发明采用的技术方案为：一种弱碱三元复合驱增油机理的分析方法，该分析方法包括乳化增油机理分析方法、溶剂水增油机理分析方法及注入方式增油机理分析方法；

乳化增油机理分析方法为：在驱油剂黏度和段塞尺寸相同的条件下，分别在岩心未饱和油状态下进行聚合物溶液渗流特性实验和弱碱三元复合体系渗流特性实验，以及在岩心饱和油状态下进行聚合物溶液驱油效果实验和弱碱三元复合体系驱油效果实验，记录两组实验过程中的压力，并计算含水率和采收率。对岩心未饱和油状态下的聚合物溶液渗流特性实验和弱碱三元复合体系渗流特性实验结果进行对比，再对岩心饱和油状态下的聚合物溶液驱油效果实验和弱碱三元复合体系驱油效果实验结果进行对比，分析弱碱三元复合驱的乳化作用对增油效果的影响；

溶剂水增油机理分析方法为：分别使用污水和除垢水配制污水弱碱三元复合体系和除垢水弱碱三元复合体系，在驱油剂黏度和段塞尺寸相同的条件下，分别进行污水弱碱三元复合体系和除垢水弱碱三元复合体系驱油效果实验，记录两个实验过程中的压力，并计算含水率与采收率，对上述两个实验结果进行对比，分析不同的溶剂水对弱碱三元复合驱增油效果的影响；

注入方式增油机理分析方法为：在驱油剂黏度和段塞尺寸相同的条件下，分别通过恒速驱替注入方式进行污水弱碱三元复合体系和除垢水弱碱三元复合体系驱油效果实验，再通过恒压驱替注入方式进行污水弱碱三元复合体系和除垢水弱碱三元复合体系驱油效果实验，记录两个实验过程中的压力，并计算含水率与采收率，对上述两个实验结果进行对比，分析不同注入方式对增油效果的影响。

所述的岩心为石英砂环氧树脂胶结人造岩心，包括柱状岩心和二维纵向层内非均质岩心，其中柱状岩心的渗透率为K_g＝350×10^-3μm²，二维纵向层内非均质岩心包括两个渗透层，其渗透率分别为K_g＝200×10^-3μm²和500×10^-3μm²，岩心采用环氧树脂浇铸密封处理。

所述除垢水的制备方法为：根据污水中钙镁离子的浓度计算除垢剂的用量，将除垢剂加入污水中均匀搅拌，搅拌后静置24小时，再将碳酸盐沉淀物滤除，经过滤后的污水为除垢水，其中除垢剂为碳酸钠和氢氧化钠的混合物。

所述的恒速驱替注入方式和恒压驱替注入方式使用的驱替实验装置包括平流泵、压力传感器及中间容器，其中除平流泵以外的实验设备放置于45℃的恒温箱。

本发明的有益效果：与现有技术方法比较，本发明具有以下优点：

1、能准确反映弱碱三元复合驱的乳化作用对增油效果的贡献，驱替过程中存在乳化作用和由此产生的贾敏效应，造成渗流阻力和注入压力较高，因此采收率增幅较大。

2、得出不同溶剂水对弱碱三元复合驱增油效果的影响规律，污水三元复合体系中含有碳酸盐微颗粒，它在多孔介质内发生滞留，产生附加渗流阻力和液流转向效果，最终导致采收率增幅较大。

3、得出不同注入方式对弱碱三元复合驱增油效果的影响规律，与“恒压”实验相比较，恒速”驱替时药剂在岩心高渗透层中均匀推进，突破时间延迟，波及效率和洗油效率增大，采收率增幅较大。

附图说明：

图1是方案1中渗流特性实验的注入压力与PV数关系示意图。

图2是方案1中驱油效果实验的注入压力与PV数关系示意图。

图3是方案1中含水率与PV数关系示意图。

图4是方案1中采收率与PV数关系示意图。

图5是方案2中注入压力与PV数关系示意图。

图6是方案2中含水率与PV数关系示意图。

图7是方案2中采收率与PV数关系示意图。

图8是方案3中污水弱碱三元复合体系的注入压力与PV数关系示意图。

图9是方案3中污水弱碱三元复合体系的含水率与PV数关系示意图。

图10是方案3中污水弱碱三元复合体系的采收率与PV数关系示意图。

图11是方案3中除垢水弱碱三元复合体系的注入压力与PV数关系示意图。

图12是方案3中除垢水弱碱三元复合体系的含水率与PV数关系示意图。

图13是方案3中除垢水弱碱三元复合体系的采收率与PV数关系示意图。

具体实施方式：

参照各图，实施方案如下：

一、实验条件：

1、聚合物为中国石油大庆炼化公司生产部分水解聚丙烯酰胺干粉(HPAM)，相对分子质量为2500×10⁴，固含量90％；表面活性剂为中国石油大庆炼化公司生产石油磺酸盐，有效含量39％；碱为Na₂CO₃；实验用油取自大庆采油五厂弱碱三元复合驱试验区相邻水驱区块油井；实验用水为大庆油田采油五厂注入污水，水质分析见表1。

水质分析列表1

2、实验岩心为石英砂环氧树脂胶结人造岩心，包括柱状岩心和二维纵向层内非均质岩心，人造柱状岩心的几何尺寸为渗透率K_g＝350×10^-3μm²；二维纵向层内非均质岩心包括两个渗透层，渗透率K_g＝200×10^-3μm²和500×10^-3μm²；岩心采用环氧树脂浇铸密封处理，岩心外观几何尺寸为高×宽×长＝4.5×4.5×30cm，各小层厚度为2.25cm。

3、配制弱碱三元复合体系浓度(碱质量浓度1.2％+表面活性剂质量浓度0.3％+聚合物质量浓度0.2％)；聚合物溶液浓度(聚合物质量浓度0.2％)；为模拟矿场配制和注入过程中弱碱三元复合体系与聚合物溶液受到的剪切作用，实验前对其进行预剪切，使其黏度保留率为60％。污水除垢处理，依据污水中钙镁离子浓度，首先计算除垢剂(碳酸钠与氢氧化钠混合物)用量，然后将除垢剂加入污水中搅拌均匀，静置24小时后过滤除去碳酸盐沉淀物，经除垢处理后的污水称之为除垢水。

4、岩心驱替实验装置主要包括平流泵、压力传感器和中间容器等。除平流泵外，其它部分置于45℃恒温箱内。其实验步骤为：

1)、岩心常温下抽空饱和水，计算孔隙度；

2)、岩心油藏温度下饱和油，计算含油饱和度；

3)、岩心水驱至含水98％，计算含水率与采收率；

4)、岩心注入设计PV数化学药剂溶液，计算含水率与采收率；

5)、岩心后续水驱至含水率98％，计算含水率与采收率。

本实验中，岩心驱替实验注入速度为0.3mL/min，它是依据大庆油田平均注入速度确定的。

二、具体实施方案：

方案1、弱碱三元复合驱的乳化作用对增油效果的影响

方案及工艺条件列表2

记录实验过程中的压力，并计算含水率与采收率，结果见图1～图4。

方案2、溶剂水对弱碱三元复合驱增油效果的影响

方案及工艺条件列表3

记录实验过程中的压力，并计算含水率与采收率，结果见图5～图7。

方案3、注入方式对弱碱三元复合驱增油效果的影响

方案及工艺条件列表4

三、实验结果分析：

1、弱碱三元复合驱乳化作用对增油效果的影响

图1为聚合物溶液和弱碱三元复合体系渗流特性实验中的注入压力与PV数关系图，由图可知，在驱油剂黏度和段塞尺寸相同的条件下，聚合物溶液和弱碱三元复合体系的注入压力相近，说明二者流度控制即扩大波及体积能力相同。

图2～图4分别为聚合物溶液和弱碱三元复合体系驱油效果实验中的注入压力、含水率及采收率与PV数关系图，由图可知，与聚驱相比，弱碱三元复合驱的注入压力较高，含水率较低，采收率有明显的提高，说明采收率的差异是由于三元复合体系与原油间乳化作用造成的，弱碱三元复合体系与原油间界面张力较低，可以引起弱碱三元复合体系与原油间乳化作用，在渗流过程中形成O/W型或W/O型乳状液，在通过岩石孔喉时会产生“贾敏效应”，造成渗流阻力增加，继而产生附加液流转向效果。因此，弱碱三元复合驱采收率增幅较大。

2、溶剂水对弱碱三元复合驱增油效果的影响

图5～图7分别为污水和除垢水配制弱碱三元复合体系驱油效果实验中的注入压力、含水率及采收率与PV数关系图，由图可知，与除垢水弱碱三元复合体系相比较，污水弱碱三元复合体系的注入压力高，含水率较低，采收率增幅尤为明显，驱油效果变好；说明污水中含有的Ca²⁺和Mg²⁺与三元复合体系中CO₃ ^2-作用后会形成碳酸盐微颗粒，并随三元复合体系进入高渗透层，进而增加渗流阻力，产生了附加液流转向效果，提高了采收率。

3、注入方式对弱碱三元复合驱增油效果的影响

图8～图10分别为污水配制弱碱三元复合体系(不同注入方式)驱油效果实验中的注入压力、含水率及采收率与PV数关系图；图11～图13分别为除垢水配制弱碱三元复合体系(不同注入方式)驱油效果实验中的注入压力、含水率及采收率与PV数关系图，由图可知，与恒压驱替注入方式实验相比，无论是污水弱碱三元复合体系还是除垢水弱碱三元复合体系，恒速驱替注入方式实验的含水率均较低，采收率增幅较大，说明恒压驱替注入方式的实验过程中从水驱结束后就开始采用恒速驱替注入方式实验的“峰值压力”进行驱替，中低渗透层保持较高吸液压差的时间较长，大量驱油剂快速进入中低渗透层后引起严重滞留甚至堵塞，启动压力快速升高，同时高渗透层窜流现象加剧，加快了“吸液剖面反转”速度。因此，恒速驱替注入方式实验的增油效果都优于恒压驱替注入方式实验的增油效果。

在驱油剂黏度和段塞尺寸相同条件下，与聚合物驱相比，弱碱三元复合驱过程中存在乳化作用和由此产生的贾敏效应，造成渗流阻力和注入压力较高，因此采收率增幅较大；与除垢水弱碱三元复合体系相比较，污水弱碱三元复合体系中含有碳酸盐微颗粒，它在多孔介质内发生滞留，产生附加渗流阻力和液流转向效果，最终导致采收率增幅较大；与恒速驱替注入方式实验相比较，恒压驱替注入方式实验采用“峰值压力”驱替时间较早，这造成药剂在岩心高渗透层中推进速度加快，突破时间缩短，波及效率和洗油效率降低，采收率降幅较大。

Claims (4)

1.一种弱碱三元复合驱增油机理的分析方法，其特征在于：该分析方法包括乳化增油机理分析方法、溶剂水增油机理分析方法及注入方式增油机理分析方法；

乳化增油机理分析方法为：在驱油剂黏度和段塞尺寸相同的条件下，分别在岩心未饱和油状态下进行聚合物溶液渗流特性实验和弱碱三元复合体系渗流特性实验，以及在岩心饱和油状态下进行聚合物溶液驱油效果实验和弱碱三元复合体系驱油效果实验，记录两组实验过程中的压力，并计算含水率和采收率；对岩心未饱和油状态下的聚合物溶液渗流特性实验和弱碱三元复合体系渗流特性实验结果进行对比，再对岩心饱和油状态下的聚合物溶液驱油效果实验和弱碱三元复合体系驱油效果实验结果进行对比，分析弱碱三元复合驱的乳化作用对增油效果的影响；

溶剂水增油机理分析方法为：分别使用污水和除垢水配制污水弱碱三元复合体系和除垢水弱碱三元复合体系，在驱油剂黏度和段塞尺寸相同的条件下，分别进行污水弱碱三元复合体系和除垢水弱碱三元复合体系驱油效果实验，记录两个实验过程中的压力，并计算含水率与采收率，对上述两个实验结果进行对比，分析不同的溶剂水对弱碱三元复合驱增油效果的影响；

注入方式增油机理分析方法为：在驱油剂黏度和段塞尺寸相同的条件下，分别通过恒速驱替注入方式进行污水弱碱三元复合体系和除垢水弱碱三元复合体系驱油效果实验，再通过恒压驱替注入方式进行污水弱碱三元复合体系和除垢水弱碱三元复合体系驱油效果实验，记录两个实验过程中的压力，并计算含水率与采收率，对上述两个实验结果进行对比，分析不同注入方式对增油效果的影响。

2.根据权利要求1所述的一种弱碱三元复合驱增油机理的分析方法，其特征在于：所述的岩心为石英砂环氧树脂胶结人造岩心，包括柱状岩心和二维纵向层内非均质岩心，其中柱状岩心的渗透率为K_g＝350×10^-3μm²，二维纵向层内非均质岩心包括两个渗透层，其渗透率分别为K_g＝200×10^-3μm²和500×10^-3μm²，岩心采用环氧树脂浇铸密封处理。

3.根据权利要求1所述的一种弱碱三元复合驱增油机理的分析方法，其特征在于：所述除垢水的制备方法为：根据污水中钙镁离子的浓度计算除垢剂的用量，将除垢剂加入污水中均匀搅拌，搅拌后静置24小时，再将碳酸盐沉淀物滤除，经过滤后的污水为除垢水，其中除垢剂为碳酸钠和氢氧化钠的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种弱碱三元复合驱增油机理的分析方法，其特征在于：所述的恒速驱替注入方式和恒压驱替注入方式使用的驱替实验装置包括平流泵、压力传感器及中间容器，其中除平流泵以外的实验设备放置于45℃的恒温箱。