大庆油田三次采油技术研究现状及发展方向_郭万奎

收稿日期:2002-02-18

作者简介:郭万奎(1962-),男,辽宁北镇人,大庆油田有限责任公司副总地质师,勘探开发研究院院长。

文章编号:1000-3754(2002)03-0001-06

大庆油田三次采油技术研究现状及发展方向

郭万奎1,程杰成2,廖广志1

(1.大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江大庆　163712;2.大庆油田有限责任公司技术发展部,黑龙江大庆　163453)

摘要:简要阐述了三次采油的基本概念、类型及驱油机理。分析了大庆油田进行三次采油的3个有利

条件,即油层非均质变异系数在0.6～0.8之间、地层水矿化度适中以及油层温度适合进行化学驱。综述了大庆油田在聚合物驱和三元复合驱研究方面迄今为止所取得的重要成果。指出了大庆油田三次采油技术今后的主要研究问题和发展方向。

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词:大庆油田;三次采油;聚合物驱;复合驱

中图分类号:TE357.4 文献标识码:C

大庆油田自20世纪60年代以来,一直十分重视三次采油的基础科学研究和现场试验。大庆油田在会

战初期就提出,如果采收率提高1%,就相当于找到了1个玉门油田;如果提高5%,就相当于找到一个克拉玛依油田。为此,在20世纪60年代初期,大庆油田就分别在萨中和萨北地区开辟了三次采油提高采收率试验区。由于大庆原油属于石蜡基低酸值原油,开展表面活性剂驱难度很大,因此,20世纪80年代初,大庆油田开展了以聚合物驱为重点的三次采油科技攻关。随着科学技术的进步,20世纪90年代大庆油田又开展了碱-表面活性剂-聚合物三元体系的复合驱油技术研究。通过“七五”、“八五”及“九五”以来的国家重点项目科技攻关,大庆油田的聚合物驱油技术和三元复合驱技术均取得了突破性进展,尤其是聚合物驱油技术已大规模进入工业化应用,2000年大庆油田聚合物驱原油产量达900×104

t 以上,为大庆油田“高水平,高效益,可持续发展”作出了突出贡献。

1　三次采油的基本概念及大庆油田应

用的有利条件

1.1　三次采油的基本概念、类型及驱油机理1.1.1　三次采油的基本概念和类型在油田开发过程中,通常称利用油藏天然能量开采的采油方式为一次采油。而在一次采油后,通过注水或非混相注气提高油层压力并驱替油层中原油的驱油方式称为二次采油。

三次采油是指油田在利用天然能量进行开采和传

统的用人工增补能量(注水、注气)之后,利用物理的、化学的、生物的新技术进行尾矿采油的开发方式。这种驱油方式主要是通过注化学物质、注蒸汽、注气(混相)或微生物等,从而改变驱替相和油水界面性质或原油物理性质。

目前世界上已形成三次采油的四大技术系列,即化学驱、气驱、热力驱和微生物采油。其中化学驱包括聚合物驱、表面活性剂驱、碱水驱及其复配的三元复合驱等;气驱包括混相或部分混相的CO 2驱、氮气驱、天然气驱和烟道气驱等;热力驱包括蒸汽驱、蒸汽吞吐、热水驱和火烧油层等;微生物采油包括微生物调剖或微生物驱油等。1.1.2　三次采油驱油机理1.1.2.1　聚合物驱油机理

聚合物驱油是通过在注入水中加入一定量的高相对分子质量的聚丙烯酰胺,增加注入水的粘度,改善油水流度比。注入的聚合物溶液具有较高的粘度和通过油层后具有较高的残余阻力系数以及粘弹效应等。粘度越高,残余阻力系数越大,驱替相的流度就越小,驱替相与被驱替相的流度比就越小,聚合物驱扩大油层宏观和微观波及效率的作用就越大,采收率提高值就越高。

1.1.

2.2　活性剂驱油机理

活性剂驱油是通过在注入水中加入一定量的表面活性剂,降低油水界面张力,从而驱替水驱残余油,进一步降低剩余油饱和度,提高驱油效率。界面张力越低,降低剩余油饱和度的幅度越大,提高驱油效率和采收率的幅度就越大。

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1·第21卷 第3期 大庆石油地质与开发　P .G .O .D .D . 2002年6月

1.1.

2.3　三元复合驱油机理

三元复合驱油是通过在注入水中加入一定量的表面活性剂、碱和高相对分子质量的聚合物,大幅度降低油水界面张力,增加注入水的粘度,从而降低油水

流度比,扩大油层宏观和微观波及体积,进一步驱替水驱残余油,大幅度降低剩余油饱和度,提高驱油效率和原油采收率。界面张力越低,降低剩余油饱和度的幅度越大,提高驱油效率和采收率的幅度就越大。1.1.2.4　泡沫复合驱油机理

泡沫复合驱油是在三元复合驱的基础上发展起来的一种提高采收率方法,它是通过在注入水中加入一定量的表面活性剂、碱、高相对分子质量的聚合物和天然气,它与三元复合驱相比不仅可以提高驱油效率,还能进一步扩大波及体积,从而提高采收率。1.2　大庆油田进行三次采油的有利条件

为了进一步提高水驱后的油田采收率,降低原油生产成本,提高经济效益,大庆油田“七五”以来,主要围绕聚合物驱技术、三元复合驱技术、泡沫复合驱技术等几个方面开展了攻关研究。通过研究,使得大庆油田聚合物驱工程更加系统化,聚合物驱注采工艺技术、采出液处理水平得到进一步提高,地面设备实现了国产化和系列化,聚合物驱应用范围不断扩大、效果更加显著[1,2]。

1.2.1　大庆油田油层非均质变异系数在0.6～0.8之间

研究结果表明,正韵律、多段多韵律和复合韵律类型油层均适合聚合物驱,但油层渗透率变异系数V k 对聚合物驱效果影响极大。对正韵律类型油层,在V k 值小于0.72以前,随着V k 值增加聚合物驱效果越好。在V k 值大于0.72以后,随着V k 值增加聚合物驱效果急剧下降。大庆油田适合聚合物驱的27.8×108t 地质储量的油层,渗透率变异系数在0.635～0.718之间,恰好处于聚合物驱提高采收率最大的范围内(图1)

。

1.2.2　大庆油田的地层水矿化度适中

地层水和注入水矿化度的高低,对聚合物增粘效果影响极大。海相沉积的油田,地层水矿化度一般为几万毫克每升,高者甚至十多万毫克每升。聚合物在油层中的粘度很低,起不到降低流度比的作用,因而

聚合物驱效果较差。而陆相沉积的油田,地层水矿化度一般较低,聚合物在油层中的粘度损失较小,能起到降低油水流度比的作用,因此聚合物驱效果较好。大庆油田配制聚合物水的矿化度只有400～800mg /L ,而且钙、镁离子浓度仅十几个毫克每升,用相对分子质量为1000×104～1700×104的聚合物,在1000mg /L 浓度下,聚合物溶液的粘度可达35～45mPa ·s 。大庆油田原始地层水矿化度在7000m g /L 左右,目前采出水矿化度2500～3000mg /L ,有利于聚合物溶液在油层中保留较高的粘度,大幅度降低油水流度比,提高聚合物驱油效果(图2)

。

1.2.3　大庆油田的油层温度适合聚合物驱

研究结果表明,在油层温度大于65℃时,聚合物就会发生严重的热氧降解。大庆油田油层温度在45℃左右,不会发生热氧降解(图3),因而在聚合物配注过程中,不需要除氧工艺,从而可以大大提高聚合物驱的经济效益

。

2　大庆油田三次采油进展情况

2.1　形成了较完善的聚合物驱油配套技术

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2·大庆石油地质与开发　P .G .O .D .D . 第21卷　第3期