无碱二元复合体系驱油特性研究

针对高温高盐油藏化学驱的需要,研究了一种无碱二元复合驱油体系。该驱油体系由0.175%缔合聚合物和0.2%高界面活性表面活性剂组成。抗温抗盐性能评价试验表明,在矿化度30000mg/L和温度75℃以下,该体系可以同时获得40mPa.s以上的粘度和超低界面张力。非均质岩心模拟驱油试验证实,水驱达到含水70%时,该二元体系可以继续提高34%的采收率。在化学驱阶段,二元复合驱和聚驱可以获得大致相当的采收率,并且在后续水驱阶段还可以额外贡献约6%的采收率。同时发现采用缔合聚合物的聚驱和二元复合驱有两个明显的含水漏斗。     

非均相驱油剂应用方法研究

目前,对于胜利油田聚合物驱后油藏和三、四类苛刻油藏的开发尚缺乏有效的技术手段,针对此类油藏特点,提出了研发新型化学剂及驱油体系的设计思路。研制了耐温抗盐、扩大波及能力强的新型非均相驱油剂——PPG,通过产品结构设计及性能评价试验,优选出性能优良的PPG产品,并以此为基础,提出了“PPG—表面活性剂—聚合物”多元复合驱油体系的设计路线,考察了PPG与聚合物、表面活性剂间的相互作用及增效规律,通过物模实验对比了不同驱油体系的驱油效果。实验结果表明,非均相复合驱油体系具有很强的扩大波及能力和洗油能力,可有效开发低渗透区域,进入聚合物波及不到的剩余油富集区域,使采收率得到大幅度提高。     

大庆油田"三元""二元""一元"驱油研究

“大庆油田驱油用烷基苯磺酸盐的合成”项目的研究工作,从分子水平上基本掌握和控制了三次采油用的烷基苯磺酸盐的结构,并取得了拥有自主知识产权的系列产品,产品性能与国外ORS-4l产品相当。通过选择合适的表面活性剂二元前置段塞,获得了低界面张力的二元体系,减少了三元复合驱的油水乳化。通过三元配方中加入防垢剂减少甚至防止油层结垢。表面活性剂聚合物二元复合体系可以最大限度发挥聚合物的粘弹性,减少乳化液处理量,彻底清除由于碱的存在引起的地层及井筒结垢现象,在化学剂成本相同的情况下,可以达到与三元体系相同的驱油效果。大庆油田一元驱——高浓度聚合物提高采收率研究及矿场实验取得了满意的效果,在提高采收率幅度上与三元复合驱的结果完全接近。尤其重要的是,在驱油效果相当的情况下,高浓聚合物驱经济合理性优于三元复合驱。试验室研究和矿场生产试验表明：高浓度聚合物驱和三元复合驱适合于高渗透的低温油藏;其中高浓度聚驱更适合于非均质严重的油藏;三元复合驱适合于非均质不太严重的油藏;二元复合驱更适合于高、中渗透的中温和低温油藏;活性剂驱更适合于低渗透油藏和比较均匀的中渗透油藏。大庆油田研制的三元、二元、一元驱现场试验证实采收率提高值均达到20％以上。     

聚驱后油藏化学驱提高采收率技术及先导试验

以聚合物驱后油藏为研究目标,首次建立了聚合物驱后油藏化学驱进一步大幅度提高采收率的黏度比、界面张力、阻力系数和残余阻力系数等技术政策界限,并形成相应的理论图版;设计了符合技术政策界限的堵驱结合、固相和液相并存的"黏弹性颗粒驱油剂+表面活性剂+聚合物"新型化学驱油体系,即非均相复合驱油体系;优化了胜利油田第一个聚合物驱后油藏非均相复合驱的先导试验方案,矿场实施后先导试验目前已取得显著的降水增油效果,综合含水率由96.6%下降到77.0%,日产油量由17.6 t上升到84.5 t,是化学驱前的4.8倍,实际已提高采收率3.2%,预测最终提高采收率8.5%,最终采收率达63.6%。开辟了聚合物驱后油藏进一步大幅度提高采收率的新途径。     

非均相复合驱油体系设计与性能评价

为进一步提高聚驱后油藏采收率,针对聚驱后油藏非均质性强、剩余油普遍分布的特点,提出了非均相复合驱油体系。非均相复合驱油体系包括黏弹性颗粒驱油剂（PPG）、表面活性剂和聚合物。通过研究黏弹性颗粒驱油剂的溶胀能力、黏弹性、滤过能力和在岩心中运移性能,及其与表面活性剂、聚合物之间相互作用,得到了适合于胜利高温高盐油藏和聚合物驱后油藏的非均相复合驱油体系1000 mg/L PPG＋1000 mg/L聚合物＋0.3％胜利石油磺酸盐＋0.1％非离子表面活性剂1709。结果表明,PPG可遇水溶胀,耐盐性能好,在油藏中具有封堵和运移性能,较单一聚合物能够更好地提高波及体积。在含水98％条件下注入0.3倍孔隙体积的非均相复合驱油体系,聚合物驱后提高采收率13.6%(OOIP)。该体系可应用于高温高盐油藏或聚合物驱后油藏大幅度提高采收率。     

纳米微球与表面活性剂复合调驱体系研究与应用

针对高温高盐低渗透油藏注水开发中出现的含水率高、采收率低以及常规表面活性剂驱等措施难以发挥有效作用的问题,提出将耐温抗盐型纳米微球SQ-5和新型阴-非离子表面活性剂FA-2相结合的复合调驱技术,采用纳米微球/表面活性剂复合调驱体系来提高低渗透油藏水驱后的采收率。室内评价了复合调驱体系的性能,并优化了纳米微球和表面活性剂的注入参数。结果表明,纳米微球和表面活性剂均具有良好的耐温抗盐性能,在温度为120℃、矿化度为257300 mg/L时仍具有良好的性能;复合调驱体系的最佳注入参数为0.5PV的纳米微球溶液（1500 mg/L）和0.5 PV的表面活性剂溶液（1000 mg/L）;单独表面活性剂驱体系和复合调驱体系能在水驱的基础上分别提高采收率为12.43%和27.28%,可以看出,复合调驱体系取得了更好的驱油效果。矿场试验结果表明,调驱后注水井压力升高,对应油井产油量上升,含水率下降。说明纳米微球/表面活性剂复合调驱技术适合在高温高盐低渗透油藏中应用。     

无碱表面活性剂-聚合物复合驱技术研究进展

无碱表面活性剂-聚合物二元复合驱可避免碱引起的结垢、乳化、腐蚀等负面作用,降低投资和操作成本,是具有应用前景的化学驱提高石油采收率新技术。目前存在主要问题有:缺少高效稳定的活性剂工业化产品,驱油机理及主要影响因素理论研究薄弱,评价方法不健全,矿场试验少、技术风险较大。影响表面活性剂-聚合物二元复合驱驱油效率的主要因素有体系黏度、界面张力、乳化强度等,二元体系具有较高的黏度是提高采收率的重要保障,体系油水界面张力越低驱油效率越高,体系乳化性能也显著影响驱油效果。表面活性剂-聚合物二元复合驱矿场试验取得了一定效果,但也暴露出一些问题,需要提高配方适应性、驱油剂产品质量稳定性,优化注入方案,加强现场监测和跟踪调整等。     

化学驱油方法提高稠油油藏采收率实验研究

通过对表面活性剂品种、碱剂与表面活性剂(AS)二元复合体系、表面活性剂与聚合物(SO)二元复合体系的筛选,选出适合NB35-2油田原油性质的最佳化学驱油体系:1.5%表面活性剂17#的一元表面活性剂驱油体系;1.0%Na2CO3+0.3%表面活性剂25#的AS二元复合驱油体系;1.2%表面活性剂17#+0.1%聚合物的...     

胜利油田高温高盐稠油油藏复合驱技术

为提高胜利油田孤岛油田东区油藏化学驱油体系的耐温性、抗盐性、增黏性,研制了新型二元复合驱油体系。根据聚合物驱水油黏度比与提高采收率的关系,确定了聚合物的合理黏度,利用动态界面张力分析,研究了驱油体系各组分之间的相互作用。实验结果表明：油藏条件下分子质量为22×10⁶的超高分子质量聚丙烯酰胺可满足驱油要求;石油磺酸盐（SLPS）与烷醇酰胺类非离子表面活性剂（GD-1）复配能大幅度提高体系的界面活性和抗钙能力;高效二元复合驱配方为0.18%聚合物+0.2% SLPS＋0.2% GD-1,室内提高采收率17.4个百分点。孤岛东区Ng3-4二元复合驱先导试验于2011年实施,试验后综合含水率从94.7%降至80.9%,日产油由279t/d增至778t/d,截至2016年8月,试验区已累计增油65×10⁴t,提高采收率6.0个百分点,预测可提高采收率11.3个百分点。研发的新型二元复合驱油体系可满足胜利油田高温、高盐稠油油藏开发的需要,先导试验的成功为同类油藏大幅度提高采收率研究提供了借鉴。     

王集油田普通稠油非均相复合驱油体系优化与评价

针对王集泌161区块的油藏特点，进行了非均相复合驱技术研究。根据聚合物的浓度、温度、长期热稳定性以及矿化度对黏度的影响，优选了WJ-1聚合物；优选的表面活性剂X161-5质量浓度为500～3 000 mg/L时，界面张力均可达到10^-3 mN/m数量级。岩心驱油试验表明，非均相复合驱油体系(聚合物+表面活性剂+PPG)比单一聚合物、二元复合体系(聚合物+表面活性剂)、非均相体系(聚合物+PPG)采收率分别提高9.07%、4.12%和3.05%；当岩心渗透率级差为3∶1时，设计前置和后置段塞对高渗层进行Ⅱ型PPG的调驱(主段塞用Ⅰ型)，和均用Ⅰ型PPG相比，调驱采收率可提高3.03%。     

聚驱后油层提高采收率驱油方法

大庆油田已开展了聚驱后高浓度聚驱和三元复合驱现场试验,这2种驱油方法虽可取得一定的技术效果,但聚合物用量大、经济效益低。为实现低成本高效开采,在深刻认识聚驱后油层特点的基础上,依据堵调驱相结合的技术路线,应用物理模拟实验和配方优化技术,进一步研究了3种新型驱油方法：①"调堵剂+驱油体系"组合注入驱油方法,该方法通过低初黏凝胶调剖后再注入三元体系,特点是可大幅降低聚合物用量,较单纯三元复合驱可提高采收率2.1%,节省聚合物用量25%;②研发了非均相复合驱油体系,该体系由连续相三元溶液和非连续相PPG颗粒组成,可实现动态调整、动态驱替,聚驱后非均相复合驱可提高采收率13.6%,较三元复合驱可提高采收率3.4%;③研发了聚驱后插层聚合物复合驱驱油方法,插层聚合物具有残余阻力系数大于阻力系数的特点,调堵能力强于普通聚合物,聚驱后可提高采收率15.9%。鉴于上述3种新型驱油方法室内实验取得的较好效果,且较普通三元复合驱大幅降低化学剂用量,拟开展现场试验以提高油田采收率。     

三元复合驱提高原油采收率关键理论与技术

三元复合驱是比聚合物驱提高采收率幅度更高、技术更复杂的驱油技术,中国适合于三元复合驱的地质储量约为83×10⁸ t,仅大庆油田就有近14×10⁸ t的储量,其潜力巨大,但由于很多关键技术问题没有得到有效解决,因此未能进入工业应用。通过多年的研究与实践,突破了大庆油田低酸值原油无法形成超低界面张力的技术界限,发明了三元复合体系新配方;研制出了烷基苯磺酸盐表面活性剂,并实现了工业化生产;优化确定了适合于三元复合驱的井网井距、层系组合和注入参数;攻克了防垢举升、采出液处理等关键配套技术,整体上达到了工业化应用条件。现场应用实践表明,三元复合驱可在水驱基础上提高采收率20% 以上,比聚合物驱提高采收率多10% 。三元复合驱技术作为大庆油田持续稳产的战略接替技术正在工业化推广,并可以为其他高含水开发阶段的老油田挖潜和陆相砂岩油田的高效开发提供技术支持。     

全过程调剖技术与三元复合驱协同效应的动态特征

三元复合驱技术提高采收率幅度远高于聚合物驱技术,对于高含水、高采出程度的中国东部老油田具有明显的技术优势。但是三元复合驱技术现场应用时,出现明显的"低界面张力窜流"现象,导致三元复合体系渗流阻力系数小、注入压力低、产出液聚合物浓度高的动态特征。以交联聚合物体系为调剖剂的化学驱全过程调剖技术,具有渗流阻力高、波及能力强的特点,可以克服和弥补低界面张力窜流现象,解决三元复合驱过程中的窜流和后续注水快速指进的问题。现场应用结果表明,全过程调剖技术和三元复合驱技术配套应用,产生良好的协同效应,可以在扩大波及体积的基础上大幅度提高驱油效率,取得优异的增油降水效果,最终提高油藏采收率。     

极限含水条件下三元复合驱及聚合物驱提高采收率效果分析

以大庆油田杏二西油层为例，探讨长期含水100％、地层中的原油以残余油为主条件下化学驱提高原油采收率的问题。在杏二西油层实施了三元复合驱试验，中心井区提高采收率幅度达19．46％，表明对于水驱采出程度非常高、地层中的原油主要是残余油的油层，采用三元复合驱可大规模驱动残余油、大幅度提高驱油效率。三元复合驱提高采收率机理是大幅度提高驱油效率及扩大波及体积，而聚合物驱则仅通过扩大波及体积提高油田采收率，无法提高驱油效率。油田大量实际资料和杏二西油层数值模拟研究表明，对高含水、以残余油为主的油层采用聚合物驱不能提高驱油效率，因而其提高采收率幅度低，对类似杏二西油藏条件的油层不宜采用聚合物驱，而宜采用三元复合驱提高采收率。图4参24     

杏二中三元复合驱工业性矿场试验

大庆油田三元复合驱技术经过多年的室内和矿场试验研究,成功地完成了5个三元复合驱小型矿场试验.试验结果证明：三元复合驱技术可以比水驱提高采收率20%以上.1998年大庆油田开展了世界上第一个三元复合驱工业性试验,进一步验证了三元复合驱在大井距（250m）多井组（17注27采,9口中心采油井）多油层（PI1-3砂岩组）条件下的驱油效果,油水井的动态变化规律,注采工艺技术及采出液处理技术,为大庆油田三元复合驱技术大规模推广应用提供理论和实践依据.介绍了试验区的进展情况,油水井的动态反应,采出井见碱、表活剂、聚合物及乳化情况.结合精细地质研究重点阐述了三元复合驱工业性试验区的驱油效果,总结了油田发育上的差异对驱油效果的影响,并与小型矿场试验区对比,分析总结了工业性试验区含水变化规律.     

超高分子聚合物性能评价及微观结构研究

为了进一步提高聚合物驱的驱油效果,评价了相对分子质量在3 500万以上的超高分子聚合物的性能,并观察了超高分子聚合物溶液的结构。在70 ℃、矿化度11 200 mg/L的试验条件,利用安东帕流变仪评价了超高分子聚合物和常用聚合物的增黏性、耐温性、抗盐性、剪切流变性及黏弹性,采用物理模拟试验方法分析了2种聚合物的驱油效果,并通过冷冻蚀刻扫描电镜对比了常用聚合物与超高分子聚合物溶液的微观结构。结果表明,超高分子聚合物在水溶液中能够形成更致密的网络结构,相对于常用聚合物,它的增黏性和抗盐性高30%以上,耐温性高40%以上,威森伯格数是其2倍,采收率提高率高6.5%。研究表明,超高分子聚合物是一种性能更优的驱油剂,可以显著改善驱油效果。      

孤岛油田化学复合驱扩大试验

孤岛油田特高含水期常规井网化学复合驱油扩大试验经历了前置段塞、主段塞、后置保护段塞的注入及后续水驱，目前试验区综合含水率基本接近试验前水平。由于复合驱扩大了波及体积、提高了驱油效率，注入系统和采出系统均发生了相应的变化。水井注入压力升高，吸水剖面得到调整，层间矛盾得到改善；油井产油量大幅度上升，含水率大幅度下降，实际提高采收率已达11．7％。与水驱相比，开发效果得到明显改善，复合驱扩大试验取得了成功。由于试验是在常规井网下进行的，该试验的成功说明胜利油区在常规井网和污水配注条件下实施复合驱油可以取得明显的降水增油效果。图5表2参11     

喇嘛甸油田污水配制高分子高浓度聚合物驱油试验研究

大庆喇嘛甸油田聚合物驱过程中暴露出四个突出矛盾：一是采出污水外排污染环境,同时带来清水供应紧张：二是聚合物驱油成本较高,需进一步提高效益;三是超高相对分子质量聚合物能否成为高效驱油剂：四是调驱结合能否解决聚合物突进问题。通过几年来污水有效利用技术攻关,提出了采用高浓度、超高分子聚合物驱油技术方法。该技术与调剖方法相结合解决了聚合物突进问题,试验达到阶段采收率增加15．28％的好效果。矿场试验表明,清水配制母液、污水稀释高浓度超高分子聚合物驱,不仅可以实现污水利用,而且还可以提高原油采收率。     

Detection and Reuse of the Produced Chemicals in Chemical Enhanced Oil Recovery Operations

The alkaline-surfactant-polymer (ASP) floods have been increasingly applied in the oil fields because of their high ultimate oil recovery. However, a major technical challenge is how to reduce the amount and the cost of chemicals used so that ASP floods can become cost-effective as well. On the other hand, field applications show that the chemical concentrations remain relatively high in the produced liquids of ASP floods. Therefore, successful detection and reuse of these produced chemicals can substantially reduce their capital cost and environmental impact. In this article, several experimental methods are developed to detect each chemical and quantify its concentration in the produced liquids. Also re-injection of the produced chemicals is conducted to further enhance oil recovery. First, the respective interactions of alkali, surfactant, and polymer with the oil-brine-sand system are studied. Second, the interfacial tension (IFT) is measured as a function of alkaline concentration by using the axisymmetric drop shape analysis technique for the pendant drop case. In addition, the synergistic effects of alkali and surfactant on reducing the IFT are studied. Third, coreflood tests are performed for alkaline, surfactant, alkaline-surfactant, polymer, and ASP floods to determine their respective tertiary oil recovery. Hence, how each chemical contributes to enhanced oil recovery is better understood. Fourth, the produced chemical concentrations are measured and compared with their injected concentrations to determine the potential of reusing these chemicals in practice. Finally, the follow-up coreflood tests are conducted by re-injecting the produced liquids into a new sand pack or Berea core. The re-injection coreflood test results show that the produced chemicals can be reused to effectively enhance oil recovery.     

"十五"期间大庆油田三次采油技术的进步与下步攻关方向

对大庆油田一类油层聚驱方案优化设计技术、聚驱综合调整技术、聚驱采油工艺技术、聚驱测试工艺技术以及聚驱地面工艺技术等成熟技术进行了系统总结;提出了二类油层聚驱开发的策略及总体柜架,并对现场聚驱动态进行了分析;深化了三元复合驱驱油机理的认识,三元复合驱油用国产表活剂研制取得突破,实现了工业化生产,先导性矿场试验取得了显著效果,为进一步开展工业性试验奠定了良好基础。分析了“十五”期间大庆油田三次采油技术存在的主要问题,指出了今后三次采油的攻关方向。