聚合物驱注入方式及注入参数优化实验研究进展

汇报提纲
一、交替注入改善聚驱效果实验进展 二、注入参数与油层匹配关系实验进展 三、下步攻关方向
一、交替注入改善聚驱效果实验进展
针对目前部分聚合物驱区块出现的注入困难、 低渗层动用程度低、易发生剖面返转、聚合物用 量大等实际问题，研究了交替注入对改善非均质 油层聚驱效果的作用
1、单一段塞注入易发生剖面返转
③交替注入驱油效果好于单一段塞注入，并显著降低聚合物用量
30
采
收 率
20
提
高
值
10
（% ）
0
层间非均质
23.1 23.6
层内非均质
23.7 24.8
2 7 .5 2 5 .3
高分单一段塞
一个周期
两个周期
图 不同注入方式采收率提高值
1200
聚 合 800 物 用 400 量
（m g /L·P V ） 0
图 7个交替周期分流率随注入量变化关系曲线
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
注入量（P V ）
图 宽分注入分流率随注入量变化关系曲线
对于层内非均质油层，由于存在层内纵向窜流，分流率曲 线呈脉冲式震荡，交替注入后震荡的更为剧烈
100
水驱
80
分
流 60
率
（% ） 40
20
聚驱
后续水驱
高渗层分流率 低渗层分流率
聚驱
后续水驱
100 水驱
80
分
高渗层分流率
流 60
低渗层分流率
（率% ）40
20
聚驱
后续水驱
高渗层分流率 低渗层分流率
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
注入量(P V )
0
0
0 .5
1
1 .5
2
2 .5
注入量(P V )
图 单一段塞注入分流率随注入量变化关系曲线
图 1个交替周期分流率随注入量变化关系曲线
100
a）
Rch =
（c Pmax ln
0
x
+
d）dx
=
cPmax
ln
Pmax
+
Pma（x d
c）
r
=
Rcl Rch
=
aPmax ln Pmax + Pmax (b a )
cPmax ln Pmax + Pma（x d c）
3、交替注入顺序对驱油效果的影响
“先高分、后中分”交替注入顺序效果好于“先中分、后高分”
低 35
3 3 .5
渗 30 27.3
层 25
吸 液
20
3 3 .5 26 25.5 26.2
比 15
例 10 （% ） 5
0 单一段0 塞 1 2 3 4 5 6 7 8 宽分
交替周期
图 层间非均质油层不同注入方式低渗层吸液比例
40
37.5 37.6 37.2 37.3 37
35
34.4
30.3
20
0 0.0
水驱
聚驱
后续水驱
高渗层分流率 低渗层分流率
100
80
分 流
60
率 （% ） 40
20
水驱
聚驱
后续水驱
高渗层分流率 低渗层分流率
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
注入量（P V ）
图 2个交替周期分流率随注入量变化关系曲线
0
0 .0
0 .5
1 .0
1 .5
2 .0
2 .5
注入量（P V ）
图 3个交替周期分流率随注入量变化关系曲线
26.9 22.5
36.7 37.5
单一高分段塞
单一中分段塞
交替注入
图 不同注入方式注聚阶段低渗层吸液比例
层间非均质
层内非均质 0.286 0.302
0.28 0.25
0.365 0.385
0
单一高分段塞
单一中分段塞
交替注入
图 不同注入方式高渗层突破时间
②交替注入含水率在低点持续时间长，延长了聚驱受效时间
=
a（ebPmax 1） b cPmax ln Pmax + Pma（x d
c）
Rl = a ln x + b Rh = c ln x + d
设最大注聚量P m ax， 积分得
交替注入低、高渗层 累积阻力系数之比r
Rcl =
（a Pmax ln
0
x
+
b）dx
=
aPmax
ln
Pmax
+
Pma（x b
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
注入量（P V ）
图 阻力系数变化率随注入量变化关系曲线
2、交替注入驱油效果
① 交替注入增加了低渗层吸液比例，延缓了高渗层突破时间
40
低
渗
30
层
吸 液
20
比 例
10
（% ）
0
0.4
突 0.3 破 时 0.2 间 （P V ） 0.1
层间非均质
层内非均质 30.3
27.3
Rh = cln x + d
求x 导得
Il=（Rl）′=（ae bx）′= abe bx
Ih=（Rh）′=（c ln x + d）′=
c x
Rl、Rh分别为聚合物驱阶段低、高渗透层的阻力系数， 无因次；a、b、c、d为常数，随级差、注聚参数的变化取不 同值，无因次；x为累积注入量，PV；I l 、I h分别为低、高渗
100
80
含 60 水 率 40 （% ）
20
0 0.0
聚驱
Leabharlann Baidu
100
80
交替注入 单一段塞
60 采 收
40 率 （% ）
20
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
注入量（P V ）
图 采收率、含水率随注入量变化关系曲线
单一段塞：0.56 PV（2500万，2000mg/L) 交替注入： 0.14PV（ 2500万，2000mg/L + 1500万，1000mg/L ）×2
40
400
30
阻
力 系
20
数
10
0 0
Rh = c ln x + d
A
B
Rl = aebx
高渗层
C
低渗层
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
注入量（P V ）
图 阻力系数随注入量变化关系曲线
300
阻 力 系 200 数 变 化 率 100
0 0
Ih
=
c x
Il = abebx
高渗层 低渗层
C′
0.1
100
水驱
分 80 流 60 率 （% ） 40
20
0
0 .0
0 .5
聚驱
1 .0
1 .5
后续水驱
高渗层分流率 低渗层分流率
2 .0
2 .5
100
80
分 流 60 率 （% ） 40
20
0
0 .0
注入量（P V ） 图 5个交替周期分流率随注入量变化关系曲线
水驱
聚驱
后续水驱
高渗层分流率 低渗层分流率
低 30
渗
层 25
吸 20 液 比 15
例 10 （% ）
5
30 28.5 28
0
单一段0 塞 1
2
3
4
5
6
7
8 宽分
交替周期
图 层内非均质油层不同注入方式低渗层吸液比例
②交替周期对分流率曲线形态的影响规律
对于层间非均质油层，合理的交替周期抑制了剖面返转
100
水驱
分 80
流 60 （率% ）40
20
R l
=
a e bx
Rh = c ln x + d
设最大注聚量P m ax， 积分得
单一段塞注入低、高渗层 累积阻力系数之比r
Rcl =
Pmax 0
a e bx d x
=
a b
(e bPmax
1)
Rch =
（c Pmax ln
0
x
+
d）dx
=
cPmax
ln
Pmax
+
Pma（x d
c）
r
=
Rcl Rch
④ 交替注入抑制剖面返转的作用机理
交替注入后，低渗层动态阻力系数变化规律由单一段塞注入
的指数式上升转变为对数式上升，是交替注入抑制剖面返转的根
本原因
阻力系数公式
阻力系数变化率公式
Rl = a ln x + b Rh = c ln x + d 求导得
Il
=
a x
60
700
Ih
=
c x
50
阻 40
力 系
100
相
80
对
葡I1
吸
60
葡I2
水 量
40
（%） 20
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
注入量(PV)
图 喇南一区3口注入井单元相对吸水量曲线
② 单一段塞注入剖面返转机理
注聚期间，高、低渗层动态阻力系数的变化规律不同，高 渗层呈对数式上升，低渗层呈指数式上升
阻力系数公式
阻力系数变化率公式
R = a e bx l
4、交替周期对吸液剖面及驱油效果的影响规律
① 交替周期对吸液剖面的影响规律
合理的交替周期能够增加低渗层吸液量，有效调整了吸液剖面。交替周 期过于频繁，致使段塞尺寸过小，高分段塞不能在高渗层形成有效的封闭遮 挡作用，近似于单一段塞注入，不能抑制剖面返转，低渗层吸液量下降
40
36.7 37.1 37.6 37.9
中国石油
聚合物驱注入方式及注入参数优化 实验研究进展
大庆油田勘探开发研究院
二〇一一年十一月
针对聚驱油层特征，研究了交替注入对改善 非均质油层聚驱效果的作用与机理，确定了非均质 油层合理的交替注入顺序、交替周期和段塞尺寸； 研究了不同分子量、浓度及分子尺寸聚合物体系的 注入能力，给出了聚合物与不同地区油层匹配关系 图版，为聚驱方案个性化设计和提高聚驱效率提供 了技术支持
1120 840
单一段塞注入
交替注入
图 不同注入方式聚合物用量
高分单一段塞：0.56 PV（2500万，2000mg/L) 1 个交替周期： 0.28PV（ 2500万，2000mg/L + 1500万，1000mg/L ）×1 2 个交替周期： 0.14PV（ 2500万，2000mg/L + 1500万，1000mg/L ）×2
30
数 20
Rh = c ln x + d
高渗层 低渗层
10
Rl = a ln x + b
0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
注入量（P V ）
图 阻力系数随注入量变化关系曲线
600
阻 500 力 400 系 数 300 变 化 200 率
100
Ih
=
c x
高渗层 低渗层
Il
=
35
采 30
收 25
率 提
20
高 15
值 10
（%） 5
0
层间非均质
层内非均质 23.7 24.8 20.7
18.5
方案1
方案2
24.3 19.5
方案3
27.5 25.3
方案4
图 不同注入方式采收率提高值
方案1：0.28PV中分+0.28PV高分 方案2：0.28PV高分+0.28PV中分 方案3：0.14PV中分+0.14PV高分+0.14PV中分+0.14PV高分 方案4：0.14PV高分+0.14PV中分+0.14PV高分+0.14PV中分
水驱
聚驱
分 80 流 60 率 （% ）40
20
后续水驱
高渗层分流率 低渗层分流率
100
分 80 流 60 率 （% ）40
20
水驱
聚驱
后续水驱
高渗层分流率 低渗层分流率
0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
注入量(P V )
0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
注入量(P V )
图 2个交替周期分流率随注入量变化关系曲线
① 室内实验及现场统计均发现了聚合物驱的剖面返转现象
100
水驱
80
分
流 60
率 40
（% ）
20
聚驱
后续水驱
高渗层分流率 低渗层分流率
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
注入量(P V )
图 单一段塞注入分流率随注入量变化关系曲线
单一段塞：0.56 PV（2500万，2000mg/L)
现场实际资料统计发现，在注聚过程中层间吸水剖面发 生往复变化
图 3个交替周期分流率随注入量变化关系曲线
100
水驱
80
分 流 60
率 40 （% ）
20
聚驱
后续水驱
100
80
高渗层分流率
分 流 60
低渗层分流率 率 40 （% ）
20
0
0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0.0
注入量（P V ）
图 5个交替周期分流率随注入量变化关系曲线
水驱
聚驱
后续水驱
高渗层分流率 低渗层分流率
0 .5
1 .0
1 .5
2 .0
2 .5
注入量（P V ） 图 6个交替周期分流率随注入量变化关系曲线
100
80
分
流 60
率
（% ） 40
20
0
0.0
水驱
聚驱
后续水驱
100
高渗层分流率 低渗层分流率
80 分 流 60 率 （% ） 40
20
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
注入量（P V ）
图 7个交替周期分流率随注入量变化关系曲线
0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
注入量（P V ）
图 单一段塞注入分流率随注入量变化关系曲线
100
80
分
流 60
率
（% ） 40
20
0 0.0
水驱
聚驱
后续水驱
高渗层分流率 低渗层分流率
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
注入量（P V ）
图 1个交替周期分流率随注入量变化关系曲线
100
80 分 流 60 率 （% ） 40
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
注入量（P V ）
图 6个交替周期分流率随注入量变化关系曲线
100
80
水驱
分 60 流 率 40 （% ）
20
聚驱
后续水驱
高渗层分流率 低渗层分流率
100
80
分 流
60
率 40
（% ）
20
水驱
聚驱
后续水驱
高渗层分流率 低渗层分流率
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
注入量（P V ）
透层阻力系数变化率，无因次
剖面返转机理：注聚期间，高渗层阻力系数变化率不断下降，低渗层 阻力系数变化率不断上升。注聚初期，高渗层阻力系数变化率大于低 渗层，表现出更大的阻力上升速度，迫使聚合物溶液更多的进入低渗 层，以保持压力平衡。当高渗层阻力系数变化率低于低渗层时，低渗 层开始表现出更大的阻力上升速度，又迫使更多聚合物溶液回流到高 渗层，即发生了剖面返转现象。高、低渗层阻力系数变化率相等点即 是返转时间。
a x
0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
注入量（P V ）
图 阻力系数变化率随注入量变化关系曲线
阻力系数变化率决定高低渗层瞬时吸液量，高低渗层累积阻力系 数的相对量反映总液量分配情况，可用低渗层和高渗层累积阻力系数
的比值r 评价吸液剖面改善状况，r 值越小，低渗层累积吸液量越大