CN112727414A - 一种二元复合驱与水驱组合式提高原油采收率方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二元复合驱与水驱组合式提高原油采收率的方法，包括如下步骤：(1)研究油藏区块的地质特征；(2)研究油藏区块开发历程及开发效果；(3)“二三结合”条件分析及实施区域的选择；(4)确定二元驱油藏筛选标准及研究流程；(5)在室内筛选出性能较好的表面活性剂；(6)对聚/表二元体系进行配伍性评价；(7)优化驱替技术；(8)研究化学驱渗流特性；(9)驱油体系配方优化；(10)注入参数优化研究；(11)对开发指标进行预测；(12)经济效益评价。该方法将“二三结合”模式，不仅能极大地释放水驱潜力，也为三次采油进一步提高采收率创造井网条件，对老油田提高采收率具备一定的指导意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种二元复合驱与水驱组合式提高原油采收率方法，属于油气田开发提高油气采收率领域。
背景技术
“二三结合”模式是将精细水驱与三次采油统筹考虑，不仅能极大地释放水驱潜力，也为三次采油进一步提高采收率创造井网条件，实现“1+1>2”的开发效果。
“二三结合”是一个新的开发理念和模式，相关技术在国内外研究较少。复合驱油技术是上世纪80年代中后期才开始发展的一项新的提高采收率方法，颇受国内外化学驱油工作者的关注。复合驱是将不同驱油剂以一定的浓度注入地下以提高采收率的方法，驱油剂之间作用上互相增强，在不利条件下互相保护，发挥各自的特殊贡献，主要机理表现为流度控制、降低张力和乳化携带等作用。由于复合驱可以较大幅度提高采收率，仍是化学驱技术发展的主要方向。二元复合驱是一种利用表面活性剂和聚合物的协同作用来大幅度提高采收率的方法。
美国三次采油的产量占年总产量的10％，所应用的三次采油技术主要是气驱、混相驱和热采，这些技术的成本相对较低。美国的TIORCO公司在1983年至1993年共实施了29个胶态分散凝胶体系(CDG)驱油体系矿场试验，其中19个取得经济上的成功，占66％。俄罗斯在聚合物驱油技术方面的应用和研究更少，非洲、中东等国家的油田还处在一次采油阶段，油田都没有注水，采油速度和强度都很低。
从上世纪80年代初到现在，中国石油对国内外三次采油技术进行了多次调研和评估，根据我国探明资源不足，油藏非均质性严重、水驱波及效率低，油田混相压力较高，不具备广泛开展混相驱等特点，明确了以聚合物驱为主导的化学驱油技术是我国东部油田提高采收率的主导技术。中国的聚合物驱油技术起步于上世纪80年代初(自1985年开始)，国家“七五”、“八五”科技攻关期间，开展了大规模的聚合物驱油技术研究工作，全国有关科学院所、大学和油田等34个单位约1140名技术人员和近3000人的现场试验队伍参加，形成了产、学、研大型联合科技攻关，系统全面地开展了大量科学实验和矿场试验工作，攻克了聚合物驱油机理、油藏研究、方案设计、数值模拟、注采工艺等众多技术难关，形成了清水聚合物驱配套技术。目前的大庆、胜利油田主要应用清水聚合物驱。
我国大庆、胜利、大港、新疆等油田60年代就开始了三次采油研究，“七五”后期进入矿场试验。早在20世纪90年代初，大庆油田曾提出过“2+3结合”。中国大庆油田一类、二类油层聚合物驱技术成熟，2002年以来连续14年聚合物驱保持在1000万吨以上。在聚驱技术成熟的基础上，以强碱烷基苯磺酸盐和弱碱石油磺酸盐为主剂的三元复合驱技术获得突破，现场试验提高采收率20％以上。新疆油田七东1区下组砾岩聚合物驱先导试验提高采收率12％以上，七中二元复合驱现场提高采收率效果显，展示出规模应用的良好前景。结合精细水驱与三次采油的相关优势，本发明以高效开发老油田油气资源为目的，提出了一种提高老油田原油采收率的方法。
发明内容
本发明目的是将精细水驱与三次采油技术引用到老油田油气资源开发中，将精细水驱与三次采油统筹考虑，不仅能极大地释放水驱潜力，也为三次采油进一步提高采收率创造井网条件，进而实现提高老油田原油采收率的目的。
为达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明的目的在于提供一种二元复合驱与水驱组合式提高原油采收率方法，包括如下步骤：
(1)研究油藏区块的地质特征。
(2)研究油藏区块开发历程及开发效果。
(3)“二三结合”条件分析及实施区域的选择。
(4)确定二元驱油藏筛选标准及研究流程。
(5)在室内开展单纯表活剂与原油配伍性的实验研究，筛选出性能较好的表面活性剂，在此基础上优选出适合港西油藏条件的化学驱体系。
(6)对聚/表二元体系进行配伍性评价，聚合物、表面活性剂复配后，对体系粘度具有显著影响。
(7)优化驱替技术，对比水驱、聚合驱、表活剂驱和二元驱驱油效果；
(8)研究化学驱渗流特性。
(9)驱油体系配方优化。
(10)注入参数优化研究。
(11)对开发指标进行预测。
(12)经济效益评价。
进一步的，油藏区块的地质特征包括：油藏区块的构造特征及储层特征、储集空间及非均质性特征、油层分布及流体性质、油藏驱动能量与驱动类型、储层压力和温度、储量及其分布分析。
进一步的，油藏区块开发历程及开发效果包括：油田不同的开发阶段所采取的措施和油藏开发特点；水驱储量控制程度、注采对应率、水井开井率、阶段注采比、能量保持利用状况、油层动用程度、含水上升率、分注率、预测水驱采收率、自然递减率和综合递减率等内容。
进一步的，“二三结合”条件分析及实施区域的选择包括：分析适应条件，适合于聚/表二元驱的渗透率、地层原油粘度、油层温度、地层水矿化度以及钙镁离子含量等油藏指标分析；区块选择，包括油砂体筛选原则、油砂体筛选结果、层系重组设计、注采井网设计等内容。
进一步的，区块选择、油砂体筛选原则包括：①砂体以一级砂体(面积>0.25km2)为主，二级砂体为辅；②具有一定储量规模和潜力的单砂层；③砂体连通程度好，有清楚的注水见效开发历史；④井况良好，特别是注入井，可以实现分注、监测等工作；⑤无天然底水影响；开发层系划分与组合是否合理，是决定油田开发效果的一个关键因素，特别是对于保持地层压力开发尤为重要。
进一步的，根据国内外油田开发实践经验，结合高含水油田的具体特点，针对“二三结合”开发特点及生产需求，制定了“二三结合”专属层系划分原则，“二三结合”层系的划分与组合有以下几点基本原则：①以一级砂体为核心构建“二三结合”专属开发层系，与常规水驱层系分离；②同一套开发层系中的油藏类型、储层物性、油水分布、压力系统和流体性质等特征应基本一致；③为防止层间差异影响效果，一个层系内一口井油层总数小于5层；④同一套开发层系中有一定的油层厚度和单井控制储量(5～10×104t)。
进一步的，注采井网研究：通过数值模拟方法建立机理模型，分别模拟不规则井网、三排四点法(反七点)规则井网、两排反五点法规则井网化学驱提高采收率效果，研究表明三次采油阶段井网越规则，平面波及效率越高，剩余油滞留区范围越小，提高采收率幅度越高。井网设计原则：①以一级砂体为基础构建井网，兼顾其它级别砂体；②以五点法井网为主四点法为辅，最大限度增加中心受益井比例；③以新井为主老井利用为辅，建立井距150m～180m相对均衡的注采井网；④针对部分馆陶稠油整装薄油层，建立水平井采油直井注水的井网形式。
进一步的，确定二元驱油藏筛选标准及研究流程；包括筛选驱替剂、优化驱替技术、优化驱油体系配方；对聚合物的溶解度、固含量、水解度、分子量、粘度和水不溶物进行筛选，对聚合物溶液的增粘性、抗盐性和抗温性等性质进行评价；
进一步的，在单纯表活剂与原油配伍性的实验研究中，一般情况下，随体系中表面活性剂浓度的增大，体系粘度会降低。在进行驱油剂配方选择时，应综合考虑聚合物、表面活性剂的相互作用对体系粘度的影响。评价内容主要包括表活剂对体系粘度的影响、二元体系降低界面张力能力和体系的流变及粘弹性等。
进一步的，表活剂筛选：①有效物含量：稳定在40％左右，有效物含量越低，运输成本将相应增加，但对化学驱开发指标没有影响；②溶解性：表活剂具有良好的溶解性，经短时间搅拌后可均匀溶解于水中，满足现场实施要求；③pH值：现场实施要求表面活性剂pH值为中性或弱碱性，酸性或强碱性易对设备造成腐蚀，且强碱性将严重影响采出液的处理。④流动性：现场实施过程中，从驱油剂运输的角度考虑，要求表面活性剂具有良好的流动性，常温下，表活剂易于流动，但为防止温度过低时表活剂产生凝固，现场储存装置需进行保温处理，保证温度在25℃以上。⑤闪点：表面活性剂的闪点是一项重要的安全指标，闪点越低，挥发性越强，对现场防火防爆的要求越高。表活剂闪点进行检测结果应达到现场应用表活剂安全标准(＞60℃)。
进一步的，研究化学驱渗流特性时，研究内容包括二元体系的抗剪切性、阻力系数与残余阻力系数和聚合物分子量与储层渗透率匹配关系；
进一步的，驱油体系配方优化包括驱替液粘度优化和表活剂浓度优化两部分内容。
进一步的，优化注入参数，包括注入方式优化、聚合物浓度优化、表活剂浓度筛选、注入速度优化、段塞尺寸和结构优化。对于现状井网水驱、二次开发水驱、“二三结合”聚合物驱和“二三结合”二元驱而言，“二三结合”二元驱效果最好。对于提高采收率来说，粘度比越高越好，但考虑到经济因素，粘度比越高，吨聚合物增油越少，鉴于提高采收率与粘度比成正比、吨聚合物增油与粘度比成反比，将其各自无因次化后相乘，得到不同粘度比下的综合系数，此综合系数综合考虑聚合物驱提高采收率幅度和经济效益，对比综合系数筛选出合理的粘度比。
进一步的，开发指标预测，包括二次开发水驱效果预测和“二三结合”方案效果预测，进而对开发效果进行对比。
进一步的，经济效益评价包括资金总需求与建设投资、操作成本、项目效益评价、总体效益评价等内容。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案主要具备以下优点和特点：
将“二三结合”模式，即精细水驱与三次采油相结合的方法应用于老油田提高采收率的应用当中，不仅能极大地释放水驱潜力，也为三次采油进一步提高采收率创造井网条件。基于油藏研究、驱油剂性能评价和岩心物理模拟实验等资料设计驱油剂段塞和应用浓度的现场试验方案，预测开发指标。形成了针对老油田二元驱油藏筛选标准及研究的思路，对老油田提高采收率具备一定的指导意义。
附图说明
图1为本发明具体步骤示意图；图2为本发明的工作液室内岩心驱油效率实验流程图。
附图2标号说明：1、恒速恒流泵，2、模拟盐水，3、二元体系溶液，4、模拟原油，5、压力表，6、岩心夹持器，7、油水分离器，8、产出液接收器，9、恒温烘箱
具体实施方式
一种二元复合驱与水驱组合式提高原油采收率方法，其具体实施步骤如下：
(1)研究油藏区块的地质特征，包括：油藏区块的构造特征及储层特征、储集空间及非均质性特征、油层分布及流体性质、油藏驱动能量与驱动类型、储层压力和温度、储量及其分布分析。
(2)研究油藏区块开发历程及开发效果，包括：油田不同的开发阶段所采取的措施和油藏开发特点；水驱储量控制程度、注采对应率、水井开井率、阶段注采比、能量保持利用状况、油层动用程度、含水上升率、分注率、预测水驱采收率、自然递减率和综合递减率等内容。
(3)“二三结合”条件分析及实施区域的选择。包括：分析适应条件，其中，空气渗透率(mD)适应范围和最大范围分别为大于20mD和大于10mD，地下原油粘度(mPa·s)适应范围和最大范围分别为小于50mPa·s和小于100mPa·s，油藏温度(℃)适应范围和最大范围分别为小于70℃和小于90℃，注入水矿化度(mg/L)适应范围和最大范围分别为小于10000mg/L和小于30000mg/L，钙镁离子含量(mg/L)适应范围为小于100mg/L；适合于聚/表二元驱的渗透率、地层原油粘度、油层温度、地层水矿化度以及钙镁离子含量等油藏指标分析。
(4)二元驱油藏筛选标准及研究流程，包括筛选驱替剂、优化驱替技术、优化驱油体系配方；对聚合物的溶解度、固含量、水解度、分子量、粘度和水不溶物进行筛选，对聚合物溶液的增粘性、抗盐性和抗温性等性质进行评价。
(5)聚合物筛选：用干粉配制聚合物溶液的方法是先用干粉配制成5000mg/L的母液，然后根据要求将母液稀释到所需的浓度。聚合物溶液的配制步骤如下：①在56℃的水浴中，用干粉配制5000mg/L的聚合物母液，在开始分散聚合物粉末时需要强力的搅拌。混配时需要调节搅拌器，以便使水中的旋涡能够影响到3/4的盐水。聚合物干粉应该在30秒内，均匀喷洒在旋涡的中肩上，避免形成“鱼眼”；②在所有的聚合物粉末加完之后，将搅拌器的转速调节到400r/min，其目的是保证聚合物颗粒不至于落在容器的底部。在此过程中转速尽可能小，以免聚合合物溶液产生剪切降解或机械降解；③连续在400r/min下搅拌2个小时，聚合物母液放置干燥避光处12小时后，备用；④稀释时加入一定量的港西现场污水，搅拌均匀即可。
(6)室内首先开展了单纯表活剂与原油配伍性的实验研究，筛选出性能较好的表面活性剂，在此基础上优选出适合港西油藏条件的化学驱体系。
(7)聚/表二元体系配伍性评价：配制BHHP-112聚合物溶液浓度为2000mg/L，BHS-01B稀释到0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％，两者搅拌均匀后在56℃条件下测粘度，观察表活剂浓度对二元体系粘度的影响。用聚二站注入水配制2000mg/L聚合物BHHP-112，分别加入不同浓度表面活性剂BHS-01B，搅拌均匀后，在56℃条件下测试溶液油水界面张力。
(8)将2000mg/L聚合物BHHP-112与0.3％BHS-01B聚/表二元体系在MCR301高级流变仪上，56℃下进行剪切速率扫描测试(剪切速率范围0.001-100s-1，锥板转子系统CP75-1)，并对测试曲线进行拟合，由幂律方程获得聚/表二元体系的流型指数n和稠度系数k，同样是56℃下进行频率扫描测试(固定应变为3％，在0.01-10Hz频率范围内进行频率扫描，锥板转子系统CP75-1)，储耗能模量的交叉点对应频率的高低能表征溶液弹性的相对大小，交叉点对应频率越低，表征其弹性越强。
(9)驱替技术优化：按图2流程图连接好管路，进行下述操作：①真空饱和纯水，称量饱和水前后岩心的质量，计算孔隙度和PV体积；②将岩心装入岩心夹持器，测定水相渗透率K；③为确保岩心充满水，再进行真空饱和盐水，再一次将岩心装入岩心夹持器，饱和30min盐水后开始饱和原油；④在恒温箱内56℃条件下，以0.5mL/min饱和油，记录饱和油量(含油饱和度＝驱替出的水的体积/PV体积)。饱和油完成之后，将岩心夹持器两端关闭，形成封闭环境，在56℃条件下恒温放置一晚。⑤水驱2PV+化学驱1PV+后续水驱2PV。每隔0.1PV记录一次出油量、和对应压力；分别计算各种驱油方案增加的采收率。
(10)化学驱渗流特性研究，研究内容包括二元体系的抗剪切性、阻力系数与残余阻力系数和聚合物分子量与储层渗透率匹配关系；
(11)驱油体系配方优化，包括驱替液粘度优化和表活剂浓度优化两部分内容。考察不同粘度和表面活性剂浓度的二元体系的驱油效率，计算采收率增加值，为现场试验方案设计二元体系中表面活性剂浓度最佳值提供物模实验技术依据。注入参数优化研究，包括注入方式优化、聚合物浓度优化、表活剂浓度筛选、注入速度优化、段塞尺寸和结构优化。
(12)表活剂浓度越高，日产油和累产油增加幅度越大，随着表面活性剂浓度的增加，提高采收率幅度逐渐变大，当表面活性剂浓度超过0.2％后，提高采收率上升幅度变小。注入速度越快，采收率越高，且注入速度快、采油速度高，累产油上升幅度越大，当注入速度超过0.12PV/a后采收率增加幅度变小。不同段塞尺寸的二元驱方案累产油对比曲线，注入段塞尺寸越大，最终累产油越高，但注入段塞超过一定程度后(0.9PV)，累产油增加幅度变小，增油效果变差。
(13)开发指标预测，包括二次开发水驱效果预测和“二三结合”方案效果预测，进而对开发效果进行对比。
(14)经济效益评价，经济效益评价包括资金总需求与建设投资、操作成本、项目效益评价、总体效益评价等内容。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (7)
1.一种二元复合驱与水驱组合式提高原油采收率方法，其特征在于，包括“二三结合”模式下提高油气采收率。
2.根据权利要求1所述的一种二元复合驱与水驱组合式提高原油采收率方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)研究油藏区块的地质特征，油藏区块的构造特征及储层特征、储集空间及非均质性特征、油层分布及流体性质、油藏驱动能量与驱动类型、储层压力和温度、储量及其分布分析；
(2)研究油藏区块开发历程及开发效果，总结油田不同的开发阶段所采取的措施和油藏开发特点并分析；
(3)“二三结合”条件分析及实施区域的选择，要充分考虑适应条件和区块选择；
(4)确定二元驱油藏筛选标准及研究流程，包括筛选驱替剂、优化驱替技术、优化驱油体系配方；对聚合物的溶解度、固含量、水解度、分子量、粘度和水不溶物进行筛选，对聚合物溶液的增粘性、抗盐性和抗温性等性质进行评价；
(5)在室内开展单纯表活剂与原油配伍性的实验研究，筛选出性能较好的表面活性剂，在此基础上优选出适合港西油藏条件的化学驱体系；
(6)对聚/表二元体系进行配伍性评价；
(7)优化驱替技术，对比水驱、聚合驱、表活剂驱和二元驱驱油效果；
(8)研究化学驱渗流特性，研究内容包括二元体系的抗剪切性、阻力系数与残余阻力系数和聚合物分子量与储层渗透率匹配关系；
(9)驱油体系配方优化，包括驱替液粘度优化和表活剂浓度优化两部分内容；
(10)注入参数优化研究，包括注入方式优化、聚合物浓度优化、表活剂浓度筛选、注入速度优化、段塞尺寸和结构优化；
(11)对开发指标进行预测，包括二次开发水驱效果预测和“二三结合”方案效果预测，进而对开发效果进行对比；
(12)经济效益评价，包括资金总需求与建设投资、操作成本、项目效益评价、总体效益评价等内容。
3.根据权利要求2所述的步骤1，其特征在于，油藏区块开发历程，主要有水驱储量控制程度、注采对应率、水井开井率、阶段注采比、能量保持利用状况、油层动用程度、含水上升率、分注率、预测水驱采收率、自然递减率和综合递减率等内容。
4.根据权利要求2所述的步骤3，其特征在于，“二三结合”分析适应性条件，适合于聚/表二元驱的渗透率、地层原油粘度、油层温度、地层水矿化度以及钙镁离子含量等油藏指标分析。
5.根据权利要求2所述的步骤3，其特征在于，“二三结合”中区块选择，包括油砂体筛选原则、油砂体筛选结果、层系重组设计、注采井网设计等内容。
6.根据权利要求2所述的步骤6，其特征在于，对聚/表二元体系进行配伍性评价，聚合物、表面活性剂复配后，对体系粘度具有显著影响，一般情况下，随体系中表面活性剂浓度的增大，体系粘度会降低。
7.根据权利要求2所述的步骤6，其特征在于，对聚/表二元体系进行配伍性评价，在进行驱油剂配方选择时，应综合考虑聚合物、表面活性剂的相互作用对体系粘度的影响，评价内容主要包括表活剂对体系粘度的括表活剂对体系粘度的影响、二元体系降低界面张力能力和体系的流变及粘弹性等。
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