❶ 驅油為什麼要加聚合物加了聚合物和表面活性劑的二元驅具體有什麼作用
目前，世界上已形成三次採油的四大技術系列，即化學驅、氣驅、熱力驅和微生物驅。其中化學驅包括聚合物驅、表面活性劑驅、鹼驅及其復配的二元、三元復合驅、泡沫驅等;氣驅包括CO2混相/非混相驅、氮氣驅、烴類氣驅和煙道氣驅等;熱力驅包括蒸汽吞吐、熱水驅、蒸汽驅和火燒油層等;微生物驅包括微生物調剖或微生物驅油等。四大三次採油技術中，有的已形成工業化應用，有的正在開展先導性礦場試驗，還有的還處於理論研究之中。 1)化學驅 自20世紀80年代美國化學驅達到高峰以後的近20多年內，化學驅在美國運用越來越少，但在中國卻得到了成功應用。中國化學驅技術已代表世界先進水平，其中，聚合物驅技術於1996年形成工業化應用;「十五」期間大慶油田形成了以烷基苯磺酸鹽為主劑的「鹼+聚合物+表面活性劑」二元復合驅技術，勝利油田形成「聚合物+表面活性劑」的無鹼二元復合驅技術;目前，已開展「鹼+聚合物+表面活性劑+天然氣」泡沫復合驅室內研究和礦場試驗。 2)熱力驅 最早於20世紀50年代運用於委內瑞拉稠油開採的熱力驅技術為蒸汽吞吐，因蒸汽吞吐技術伴隨著吞吐效果逐漸降低的實際情況，蒸汽驅和火燒油層成為主要接替方法。目前蒸汽驅技術已成為世界上大規模工業化應用的熱采技術。為了提高熱效應，國外近年來開發的稠油開采先進技術有水平井蒸汽輔助重力泄油技術(SAGD)和電磁波熱采技術。SAGD已成為國際開發超稠油的一項成熟技術，而電磁波熱采技術被認為是未進行蒸汽驅油區的最好替代方法，但在巴西試驗效果不如注蒸汽。 3)注氣驅 20世紀70年代，注烴類氣驅主要在加拿大獲成功應用，到80年代，CO2混相驅成為美國最重要的三次採油方法。氮氣或煙道氣技術應用較少。 4)微生物驅 微生物驅基本處於室內研究和先導試驗階段。
❷ 勝利油區三次採油技術政策界限及發展方向
郭蘭磊張以根宋新旺姜顏波
摘要描述了勝利油區三次採油的發展歷程；綜合運用室內實驗、數值模擬和油藏工程等多種研究手段，深入研究了三次採油期間以及後續水驅過程中相關的技術政策界限，以最大限度的減少三次採油的風險，最大幅度地提高油田的最終採收率；還提出了三次採油攻關的方向和目標，以保障勝利油區三次採油的可持續發展。
關鍵詞勝利油區三次採油聚合物驅技術政策
一、引言
勝利油區經過30多年的勘探開發，勘探新增儲量的難度越來越大，成本越來越高。已開發油田目前大都處於高含水或特高含水期，水驅穩產難度越來越大。為了在老油田的增產挖潛方面走出一條新路，保持油田開發持續穩定發展，在二次採油的基礎上出現了三次採油。
勝利油區自20世紀60年代就開始了三次採油室內實驗研究工作，積累了豐富的研究經驗，為現場實施奠定了基礎。1992年，在孤島油田中一區Ng3開展聚合物驅礦場先導試驗，在孤東油田開展了三元復合驅油先導試驗，開始了勝利油區三次採油新紀元，為勝利油區的增產挖潛注入了新的活力，並取得了顯著的降水增油效果。在此基礎上，從適宜三次採油資源的一類單元開始，於1994～1995年開展了孤島、孤東兩個聚合物驅擴大試驗，取得了明顯的效果。之後，三次採油規模迅速擴大，從1997年開始進入工業化推廣應用階段。為了最大限度地降低三次採油的風險性，通過大量的室內實驗、數值模擬和礦場資料統計，深入研究了勝利油區三次採油的技術政策界限。針對勝利油區的油藏特點，提出了三次採油的發展方向。
二、三次採油驅油劑產品質量的技術政策界限
性能優越的化學驅油劑是三次採油取得明顯效果的基本前提。目前，三次採油化學驅油劑產品種類繁多。為了有效控制驅油劑產品的質量，針對勝利油區的油藏特點，經過「八五」、「九五」的攻關和大量的室內實驗研究，建立了適合勝利油田的三次採油單元油藏特點聚合物和表面活性劑的產品質量指標。
1.聚合物產品質量指標
制定的聚合物產品技術質量指標見表1。以此指標對每批聚合物產品進行固含量、分子量、水解度和濾過比等基本物化性質進行測定和增粘性、篩網系數、抗剪切能力、熱穩定性及吸附與滯留等基本應用性能進行評價。該標准得到國內外大公司認可，在聚合物乾粉訂貨中，嚴格執行該技術質量指標，確保聚合物乾粉的質量，保護了油區的經濟利益。
表1聚合物產品質量指標表
2.表面活性劑產品質量指標
在大量界面張力、驅油、抗[Ca2+]/[Mg2+]能力等試驗的基礎上，提出了適合勝利油區油藏特點和復合配方體系的表面活性劑質量指標，即pH＞7；固含量≥40%；與鹼的復配體系界面張力≤3×10-3mN/m。
三、油藏條件技術政策界限
勝利油區油藏條件極其復雜，本文主要對驅油效果影響較大的油藏非均質性、油層韻律、沉積相、油層溫度、水礦化度、原油粘度、剩餘油飽和度、注入時機、單層及多層等油藏條件進行了研究。
1.油藏非均質性
油藏非均質性是影響聚合物驅的一個重要因素，又分靜態非均質和動態非均質兩個方面。
（1）靜態非均質
靜態非均質性用油層滲透率變異系數（VK）來表徵，隨VK增大，水驅和聚合物驅的採收率均下降，但幅度不同。初期隨 VK增大，由於聚合物具有一定的增粘作用，可以一定程度地調整油藏縱向和平面非均質，所以採收率下降幅度較水驅下降緩，聚合物驅提高採收率幅度（ER）逐漸增大；但聚合物的增粘和改善油藏非均質性具有一定的限度，如果VK過大，其「指進」或「舌進」現象將加劇，因而△ER將下降。研究結果認為VK為0.7左右最佳，適合於三次採油區間的VK為0.5～0.8。
（2）動態非均質
動態非均質是指在長期注水過程中由於水的沖刷作用而使原來滲透率很高的油層滲透率變得越來越高，形成「大孔道」，又稱賊層，賊層的存在對開發效果有顯著影響。數模研究結果表明，當含水大於90%，油田經強烈的注水沖洗，使油層滲透率增大，三采效果明顯變差。礦場統計結果表明，大孔道井區見效比例與其他井區相近，但平均單井增油和每米增油幅度明顯較低。因此，進行三次採油的區塊動態非均質應不嚴重。
2.油層韻律
數值模擬結果表明，對於不同韻律的地層，水驅採收率依次為反韻律＞復合韻律＞正韻律。在反韻律地層中，由於高滲透層位於地層的上面，而低滲透層位於地層的下面。在重力作用下，上面高滲透層的水會向下部的低滲透層竄流，從而改善了中低滲透層的驅動效果。因此，反韻律油層的採收率高於正韻律油層的採收率，而復合韻律層的採收率介於反韻律和正韻律地層之間。
實施聚合物驅後，三種韻律的地層採收率都有不同程度的提高。其提高採收率幅度依次為：正韻律＞復合韻律＞反韻律（表2）。可見，聚合物的注入減弱了重力的影響，減小了垂向上水的竄流。
表2地層的韻律性對提高採收率的影響表
3.沉積相
從礦場統計結果平均單井增油幅度來看：心灘相（A1)＞河道充填相（A2)＞河道邊緣相（B)＞泛濫平原相（C）。而每米增油幅度依次為：河道邊緣相（B)＞河道充填相（A2)＞心灘相（A1)＞泛濫平原相（C），但A1、A2、B相間相差不大，C相明顯較差。說明與C相比A1、A2和B對三次採油更有利。
4.油層溫度
油層溫度影響聚合物溶液地層粘度，而地層粘度是決定聚合物驅效果的主要因素之一。用黃河水配製5000mg/L的聚合物溶液，用回注污水稀釋成1500mg/L濃度，測定不同溫度下的粘度。實驗結果可知：隨溫度的上升，聚合物溶液粘度呈下降趨勢，粘度保留率減小，70℃時，其粘度為26mPa.s，僅為30℃時（39.8mPa·s）的65.3%。表明聚合物溶液具有較強溫敏性，目前條件下實施三次採油單元油藏溫度應小於80℃。
5.水礦化度
水礦化度是通過影響聚合物溶液地層粘度而影響聚合物驅效果的。以不同比例的回注污水與黃河水混合，配製成不同礦化度的聚合物溶液，並測定溶液粘度隨礦化度的變化曲線。隨配製水礦化度的不斷增加，溶液中的聚合物分子由伸展構象逐漸趨於捲曲構象，分子的有效體積縮小，溶液粘度減小。如質量濃度為1000mg/L的聚合物溶液完全污水配製時，其粘度為8.5mPa.s，僅為完全清水配製時（15.4mPa.s）的55.2%。聚合物溶液濃度越高，粘度保留率越低；地層水礦化度越高，聚合物溶液注入地層後，其前緣粘度下降愈大，會降低聚合物溶液的驅油效果。
6.原油粘度
三次採油單元的地層原油粘度也很重要。原油粘度低，水驅採收率高，三次採油提高採收率潛力小；原油粘度太高，也不利於驅油劑作用的發揮。數值模擬表明，勝利油區館陶組油藏聚合物驅的原油粘度有利范圍在40～70mPa·s之間，60mPa.s為最佳。
7.剩餘油飽和度
剩餘油是聚合物驅的物質基礎。剩餘油飽和度是保證三次採油驅油效果的主要因素之一，也是影響見效時間的關鍵因素之一。在相同地層條件下，驅油劑用量、濃度及段塞大小相同，油層的剩餘油飽和度高，容易形成原油富集帶，見效時間早，驅油效果好。
孤東油田八區Ng3～6和孤島油田中一區Ng4地質條件相似、儲集層物性相近、流體性質相差不大。礦場實施聚合物驅後，孤東油田八區注入0.06PV聚合物溶液即開始見到增油效果，而孤島油田中一區Ng4注入量達到0.19PV時才開始見到明顯效果（PV為孔隙體積）。其原因之一就是由於孤島油田中一區Ng4注聚前采出程度較高（38.33%），剩餘油飽和度較低，而孤東八區注聚前采出程度較低（18.9%），剩餘油飽和度高。
8.注入時機
聚合物注入時機對增加採收率的幅度有明顯的影響。室內物理模擬表明，注聚時間越早提高採收率效果越好，還可節省大量的注水及水處理費用。
9.單層和多層
數值模擬結果表明，多層注聚能充分發揮聚合物溶液的調剖作用，改善層間動用狀況，效果好於單層注聚。在特高含水期，多層注聚優越性更明顯。
四、注入參數技術政策界限
選擇合適的注入參數能充分發揮驅油劑的驅油效果，相反，如果注入參數選擇不當，則會不同程度的影響到三次採油的效果，甚至見不到驅油效果，造成巨大的經濟損失。本文重點對驅油效果影響較大的井網、井距、用量、注采方向、受效方向數、注采比、注入速度等進行了研究。
1.井網
一般說來，三次採油都是在注水開發中後期進行的，因此需對注水開發的井網進行優化，優選出適合於三次採油的最佳井網。共計算了五點法、七點法和反九點法四種不同井網下的開發效果，注采井距取250m，數模結果表明，對於水驅，驅油效果由好到差的順序為五點法井網、四點法井網、七點法井網、反九點法井網。對於聚合物驅，驅油效果由好到差的順序為五點法井網、七點法井網、四點法井網、反九點法井網。而聚合物驅的增采幅度則以七點法為最高，反九點法為最低。因此，七點法、五點法和四點法井網為聚合物驅採油的理想井網。
2.井距
以五點法井網為例，研究了200m、250m、300m三種不同的井距對聚合物驅開發效果的影響。與水驅相比，提高採收率幅度分別為11.95%、11.94%和11.86%。可以看出，井距對聚合物驅的開發效果影響不大，相對來說，小井距的井網聚合物開發效果相對較好一些，但由於勝利油區油藏的非均質性較強，井距太小，易造成聚合物溶液的竄流，因此，井距為250～300m之間較為合適。
3.用量
數值模擬結果表明，聚合物用量越大，進行聚合物驅含水下降漏斗的深度和寬度也越大，提高採收率幅度也越大，但當用量過大時提高採收率上升的幅度明顯變緩。礦場實際統計表明，聚合物用量越大，單井增油幅度及每米增油幅度也越大。因此，從技術角度上講，三次採油在礦場實施過程中，用量越大效果越好。另一方面，隨著聚合物用量的增大，其提高採收率幅度變緩，說明其經濟效益變差。優化結果表明，勝利油區三次採油聚合物用量在450～550PV.mg/L時，財務凈現值較大。因此，從經濟角度上講，聚合物最佳用量為450～550PV·mg/L。
4.注采方向
根據礦場實際統計結果，三次採油注水井的注入方向由高滲透區往低滲透區注，其驅油效果單井增油和每米增油均高於由低滲透區往高滲透區注入的方向。
5.受效方向數
三次採油中心井的見效比例、單井增油和每米增油均遠遠高於邊角井的效果。實施三次採油油井的受效方向數越多，其增油效果越好。因此，在三次採油投產或轉後續水驅時，一定要考慮同時投產或同時結束注聚，避免人為地造成大量的邊角井，影響驅油效果。
6.注采比
數值模擬結果表明，實施三次採油其注采比為1.0～1.1時含水下降最大，提高採收率幅度最高，驅油效果好。因此，三次採油礦場應保證均衡注采，以達到最佳的三采效果。
7.注入速度
注入速度對最終採收率影響不大，但速度越快見效越早，投資回收快，經濟效益好。而注入速度越大，剪切速率越大，聚合物溶液粘度損失越大，且易引起竄流或注入壓力過高。從目前勝利油區實施單元的注入速度來看，注入速度在0.08～0.12PV/a時較合適。
五、後續水驅技術政策界限
從孤島、孤東三個已轉後續水驅的聚合物驅試驗單元看，目前後續水驅階段實際增油已佔總增油量的50%左右，預測後續水驅階段最終增油量約占總增油量60%，即三次採油的大部分油量要在後續水驅階段采出。因此，後續水驅階段是三采增油的一個重要階段，必須加大對這一階段的技術政策界限研究，以確保達到最大的增油效果。
1.壓力保持水平
地層壓力水平高，高滲條帶壓差加大，導致注入水突破聚合物段塞和已形成的「油牆」，形成新的水流通道，影響聚合物驅效果。數值模擬結果表明，在後續水驅階段，壓力保持在飽和壓力附近時的開發效果要好於壓力較高的開發效果。
2.後續水驅注采比
為了探討在後續水驅階段最佳的注采強度，對後續水驅階段的注采比進行了數值模擬研究。結果表明，後續水驅階段的最佳注采比為0.8～1.0，在這一范圍內提高採收率幅度最大。
六、發展方向
1.高溫高鹽驅油體系研究及礦場實施
資源評價結果表明，勝利油區適合三次採油的地質儲量為10.7649×108t，其中一類單元地質儲量為2.723×108t，二類單元地質儲量為2.6772×108t，三類單元地質儲量為4.5707×108t，四類單元地質儲量為0.794×108t。目前，礦場已動用的三采資源基本為一類單元，並且一類優質資源所剩餘無幾，而油層溫度較高和礦化度較高的二、三類資源動用較少或未動用。因此，今後需在耐溫耐鹽驅油體系研究方面進行攻關，以便動用豐富的二、三類地質資源。
2.聚合物驅後進一步提高採收率研究
『八五」、「九五」期間，勝利油區實施聚合物驅單元12個，動用地質儲量超過1×108t。聚合物驅試驗結果表明，聚合物驅實施完以後，仍有50%～70%的原油存留在地層中，地層中的剩餘油儲量仍十分豐富。目前，已開展的聚合物驅單元已進入或即將進入後續水驅，首要面臨的問題是聚合物驅以後如何提高採收率。因此，急需開展聚合物驅以後的新技術、新方法攻關研究，以充分開采剩餘在地下的石油資源。當務之急是在弱交聯和石油磺酸鹽驅方面進行攻關，以取得突破性進展。
3.復合驅將成為聚合物驅接替技術
如何更有效地利用石油資源和進一步提高採收率是21世紀更為關注的問題，而解決這一問題更為合理的手段是充分利用不同採油方法之間的優勢，採用復合方式進行採油。隨著合成化學劑復合驅（如三元復合驅、二元復合驅等）、合成化學劑－氣復合驅（如泡沫驅）、不同氣復合驅（如CO2＋富氣等）、合成化學劑熱力復合驅、合成化學劑水平井注入復合驅等復合驅油技術的發展，以及結垢和注劑效果（如粘度、活性等）的改善，復合驅油方法將成為21世紀最重要的聚合物驅接替技術。
七、結論
通過制定三次採油驅油劑的質量標准，使驅油劑的質量得到了保證；通過制定三采注入過程和後續水驅階段的技術政策界限，明確了適合三次採油的油藏條件范圍和合理的工作制度。以上研究從不同的方面保證了勝利油區三次採油向好的方向發展。
另外，高溫高鹽驅油體系研究及礦場實施、聚合物驅後進一步提高採收率和各種復合驅技術研究將是今後三次採油研究的重點和方向。