喇北東塊弱堿三元復(fù)合驅(qū)采出液化學(xué)劑分布規(guī)律研究

大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠試驗(yàn)大隊(duì)

三元復(fù)合驅(qū)體系在地下運(yùn)移過程中，受到了很多因素影響，會(huì)導(dǎo)致聚合物、堿、表面活性劑發(fā)生色譜分離，最終轉(zhuǎn)移到采出端口。因?yàn)檗D(zhuǎn)移消耗時(shí)間不同，采出化學(xué)劑檢測(cè)的濃度系數(shù)有很大差異。因此，有必要通過對(duì)試驗(yàn)區(qū)注采井進(jìn)行取樣，分析注采井各化學(xué)劑濃度在油層中的分布規(guī)律，進(jìn)一步指導(dǎo)三元復(fù)合驅(qū)配方設(shè)計(jì)及副段塞階段方案調(diào)整，為降低三元驅(qū)成本提供參考，同時(shí)也為三元驅(qū)采收率提升提供新思路。本文研究選擇的試驗(yàn)區(qū)是喇北東塊二區(qū)中部位置，井區(qū)編號(hào)喇8-24，整個(gè)區(qū)域面積為0.36 km2。開發(fā)體系的油層為Ⅱ1-18，其中：目的層有近8.90 m 厚度的砂巖結(jié)構(gòu)，有效厚度達(dá)到7.1 m，滲透率平均值為105×10-3μm2，儲(chǔ)量達(dá)到30.72×104t，孔隙體積達(dá)到63.51×104m3。試驗(yàn)區(qū)采用五點(diǎn)法面積井網(wǎng)結(jié)構(gòu)，井距長度為106 m，共設(shè)計(jì)32 口井，其中注入井12 口，采油井20 口。

試驗(yàn)區(qū)于2016 年6 月完成32 口油水井投產(chǎn)工作，2018 年9 月開始前置聚合物段塞注入，2020 年9 月完成三元主段塞注入階段，累積注入化學(xué)劑0.413 PV，綜合含水率92.0%，與空白水驅(qū)階段比，含水率下降3.2 個(gè)百分點(diǎn)，取得了較好開發(fā)效果。

1 化學(xué)劑取樣分析

對(duì)于化學(xué)劑分布規(guī)律的研究，已有研究成果多數(shù)采取了抽樣檢測(cè)的方式，確定了注入井與采出井，再將三元體系樣品進(jìn)行多維度分析，分析指標(biāo)主要有聚合物濃度、活性等[1-4]。

（1）注入井化學(xué)檢測(cè)。對(duì)于注入井化學(xué)監(jiān)測(cè)以采樣對(duì)比檢測(cè)為主，具體操作是：選擇注入井12口，每半個(gè)月取樣一次，先后共計(jì)取樣24 次，并對(duì)樣品進(jìn)行聚合物濃度、堿濃度、表面活性劑濃度、黏度檢測(cè)。

（2）采出井化學(xué)檢測(cè)。采出井與注入井化學(xué)檢測(cè)相似，按照時(shí)間周期采樣不同時(shí)期樣品，并對(duì)其進(jìn)行多項(xiàng)目檢測(cè)。為明確化學(xué)劑采出規(guī)律，在2018 年9 月開始前置聚合物段塞注入，對(duì)井口進(jìn)行采樣并檢測(cè)，之后每隔半個(gè)月采樣一次。在年底轉(zhuǎn)注主段塞后，增加活性或堿性藥劑，進(jìn)一步檢測(cè)。隨后每月檢測(cè)2 次采出聚合物、堿、表面活性劑濃度、黏度、pH 值及礦化度。

2 化學(xué)劑分布規(guī)律

（1）油井采出液中依次采出不同化學(xué)劑，采出濃度差異明顯。三類油層三元復(fù)合驅(qū)各種化學(xué)劑采出濃度差異較大，色譜分離現(xiàn)象明顯。油井采出液中先檢測(cè)到聚合物，之后檢測(cè)到堿，最后檢測(cè)到表面活性劑[5]，說明三種化學(xué)劑不是同時(shí)采出的。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)區(qū)采出液中檢測(cè)到堿時(shí)的化學(xué)劑注入體積與采出液中檢測(cè)到表面活性劑時(shí)的化學(xué)劑注入體積相差0.14 PV（表1）。

三類油層三元復(fù)合驅(qū)的各化學(xué)劑采出濃度明顯高于二類油層三元復(fù)合驅(qū)，堿的最高采出濃度為5 780 mg/L，聚合物最高采出濃度為2 198 mg/L，表面活性劑的最高采出濃度為2 198 mg/L。

（2）聚合物最先突破，采出濃度呈先上升后下降趨勢(shì)。試驗(yàn)區(qū)三元主段塞初期即注入化學(xué)劑體積為0.08 PV 時(shí)，油井采出液中開始檢測(cè)到聚合物；注入化學(xué)劑體積為0.15～0.25 PV 時(shí)，油井進(jìn)入見效高峰期，此時(shí)采出聚合物的井?dāng)?shù)達(dá)到了16 口，占全區(qū)總井?dāng)?shù)的80.0%；注入化學(xué)劑體積0.34 PV時(shí)，20 口油井全部檢測(cè)到了聚合物。

采出的聚合物濃度呈先上升后下降趨勢(shì)[6]。試驗(yàn)區(qū)三元主段塞注入階段平均采出聚合物濃度為465 mg/L，單井最高采出聚合物濃度為2 198 mg/L。三元副段塞注入階段平均采出聚合物濃度為1 190 mg/L，最高采出聚合物濃度為2 071 mg/L（表2）。

對(duì)不同段塞按照不同步驟注入，并采集樣品檢測(cè)其聚合物濃度，發(fā)現(xiàn)其變化規(guī)律為先上升后下降，尤其是在三元主段塞階段，參數(shù)值達(dá)到了最高峰2 198 mg/L。到2020 年10 月（注入化學(xué)劑0.445 PV），試驗(yàn)區(qū)平均采出聚合物濃度1 190 mg/L，其中聚合物采出濃度大于1 500 mg/L 有9 口井，平均采聚濃度1 789 mg/L；聚合物采出濃度1 000～1 500 mg/L 有5 口井，平均采聚濃度1 229 mg/L；聚合物采出濃度小于1 000 mg/L 有9 口井，平均采聚濃度710 mg/L。

表1 兩個(gè)三元復(fù)合驅(qū)區(qū)塊化學(xué)劑采出情況對(duì)比Tab.1 Comparison of chemical agents produced in two ASP flooding blocks

表2 各段塞采出聚合物濃度對(duì)比Tab.2 Comparison of polymer concentration produced from each slug

圖1 油井采出堿濃度變化曲線Fig.1 Changing curve of alkaline concentration produced from oil well

（3）注入三元液體積0.09 PV 后采出堿，個(gè)別油井采出堿濃度逐漸升高。試驗(yàn)區(qū)三元主段塞中期即注入三元液體積為0.09 PV 時(shí)，油井采出液開始檢測(cè)到堿，注入三元液體積為0.122～0.231 PV 時(shí)，油井進(jìn)入采出堿高峰期，采出堿井?dāng)?shù)達(dá)到14 口，占全區(qū)總井?dāng)?shù)的70.0%；注入三元液體積為0.320 PV 時(shí)，20 口采油井全部采出堿。

從采出堿的濃度曲線（圖1）看，采出堿呈逐步上升趨勢(shì)。試驗(yàn)區(qū)三元主段塞階段平均采出堿濃度為867 mg/L，最高采出堿濃度為1 762 mg/L，單井最高采出堿濃度為5 780 mg/L。其中采出堿濃度大于3 000 mg/L 的有4 口井，平均采出堿濃度3 632 mg/L；采出堿濃度在2 000～3 000 mg/L 之間的有4 口井，平均采出堿濃度2 386 mg/L；采出堿濃度在1 000～2 000 mg/L 之間的有3 口井，平均采出堿濃度1 467 mg/L；采出堿濃度小于1 000 mg/L的有9 口井，平均采出堿濃度672 mg/L。

（4）受油層吸附性影響，最后采出表面活性劑。三元體系在不同油層靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)研究表明：在該體系中油層類型不同，其對(duì)應(yīng)的屬性、特征也不同，主要表現(xiàn)在泥土含量、聚合物以及活性損失、堿損失等方面。在三類油層中，上述指標(biāo)均高于前兩類油層，尤其是表面活性劑吸附損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了前兩類油層（表3）。由于表面活性劑較強(qiáng)的吸附能力，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)油井采出液中最后采出表面活性劑。

從現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)看，表面活性劑采出相對(duì)集中。三元副段塞階段即注入三元液體積為0.23 PV 時(shí)，油井開始連續(xù)檢測(cè)到表面活性劑。注入三元液體積0.24～0.32 PV 時(shí)，為采出表面活性劑的高峰期，這期間采出表面活性劑的井?dāng)?shù)達(dá)到14 口，占全區(qū)總井?dāng)?shù)的70.0%，目前試驗(yàn)區(qū)20 口油井仍有6 口未檢測(cè)到表面活性劑。

同時(shí)采出表面活性劑濃度差異也比較明顯（圖2）。試驗(yàn)區(qū)三元主段塞平均采出表面活性劑濃度為147 mg/L，最高采出表面活性劑濃度為262 mg/L，三元副段塞階段平均采出表面活性劑濃度為644 mg/L，最高采出表面活性劑濃度為2 198 mg/L。其中采出表面活性劑濃度小于100 mg/L 的有9 口井，平均濃度22 mg/L；采出表面活性劑濃度在100～1 000 mg/L之間的有5口井，平均濃度508 mg/L；采出表面活性劑濃度大于1 000 mg/L 的有6 口井，平均濃度1 582 mg/L。

表3 三元復(fù)合驅(qū)體系靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.3 Satic adsorption test data of ASP flooding system

圖2 油井采出表面活性劑濃度變化曲線Fig.2 Changing curve of surfactant concentration produced from oil well

3 化學(xué)劑采出影響因素分析

3.1 油層條件

（1）受優(yōu)勢(shì)砂體影響。這是造成試驗(yàn)區(qū)南部井見劑濃度高的主要原因，其中有3 個(gè)井組出現(xiàn)采出聚合物濃度突進(jìn)現(xiàn)象[7]。

（2）油層不具有強(qiáng)均質(zhì)性，油層采出化學(xué)劑濃度普遍較高。喇嘛甸油田三類油層平均滲透率變異系數(shù)達(dá)到了0.604，即便在段塞設(shè)計(jì)上增加了前置聚合物進(jìn)行調(diào)整，加上個(gè)性化單井設(shè)計(jì)，注入了高濃度三元體系保持了穩(wěn)定性，但區(qū)域內(nèi)部高滲透層的注采能力依然較高?；瘜W(xué)劑沿高滲透層推進(jìn)，導(dǎo)致油層采出化學(xué)劑濃度普遍較高。這樣類型的油井多達(dá)7 口，其特征是：砂巖厚度平均達(dá)到8.4 m，有效厚度達(dá)到6.5 m，有效滲透率為0.248 μm2，對(duì)應(yīng)的變異系數(shù)0.753，采出聚合物濃度、采出堿濃度以及采出表面活性劑濃度分別達(dá)到1 782 mg/L、4 992 mg/L、1 149 mg/L。

（3）油層呈現(xiàn)多韻律發(fā)育，油層采出化學(xué)劑濃度較低[8]。這類油層滲透性會(huì)變差，各小層接替受效，化學(xué)劑推進(jìn)過程比較緩慢，油井采出化學(xué)劑濃度就會(huì)低。此類型油井有2 口，其特征是：砂巖厚度平均達(dá)到10.2 m，有效厚度達(dá)到8.3 m，滲透率為0.177 μm2，采出聚合物濃度、采出堿濃度分別為370 mg/L、265 mg/L，采出表面活性劑濃度為0。

3.2 注采連通關(guān)系

化學(xué)劑采出濃度隨著井體發(fā)育情況而發(fā)生變化，化學(xué)劑隨著注入井深入井體中，之后再從采油井被采出，在井體運(yùn)移過程中會(huì)發(fā)生濃度變化，這與井體的砂體發(fā)育、連通關(guān)系有相關(guān)性[9-10]。通常兩種井的連通方式主要有三種，具體類型及特征見表4。不同的連通結(jié)構(gòu)，采出化學(xué)劑濃度也有差異，甚至個(gè)別油井表面活性劑采出濃度為0。

表4 注采井不同連通類型采出化學(xué)劑情況Tab.4 Chemical agents produced from different connectivigy types of injection and production wells

喇8-3E2437 井組連通率為92.1%，對(duì)應(yīng)注入井喇8-S3E2402、喇8-3E2408 與采出井屬于河道砂體-主體席狀砂的連通類型，具有極強(qiáng)的注采能力，化學(xué)劑推進(jìn)快速。在2020 年10 月完成了三元液注入，體積達(dá)到了0.489 PV，與全區(qū)相比增加了0.039 PV。8-3E2437 井組于2020 年1 月檢測(cè)到表面活性劑采出，采出化學(xué)劑時(shí)間較早，濃度較高。

4 結(jié)論

（1）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，試驗(yàn)區(qū)最先采出聚合物，之后采出堿，最后采出表面活性劑，采出液中檢測(cè)到堿時(shí)的化學(xué)劑注入體積與采出液中檢測(cè)到表面活性劑時(shí)的化學(xué)劑注入體積相差0.14 PV。各化學(xué)劑采出濃度差異明顯，色譜分離明顯。

（2）表面活性劑在油層中競(jìng)爭吸附強(qiáng)導(dǎo)致其采出時(shí)間相對(duì)較晚，采出時(shí)間主要消耗在注入井至采油井運(yùn)移過程中。室內(nèi)研究表明，表面活性劑在油層中吸附量能達(dá)到28.8%。

（3）油層條件影響化學(xué)劑的采出。優(yōu)勢(shì)砂體采出化學(xué)劑濃度較高；油層均質(zhì)性差，內(nèi)部存在高滲透層的井注采能力較高，采出化學(xué)劑濃度較高；多韻律油層，各層接替受效，化學(xué)劑推進(jìn)過程比較緩慢，油層采出化學(xué)劑濃度不高。

（4）注采連通關(guān)系影響采出化學(xué)劑?，F(xiàn)場(chǎng)表明，河道-席狀砂連通、席狀砂-席狀砂連通井組采出化學(xué)劑濃度高，能達(dá)到1 000 mg/L 以上；表外-河道（席狀砂）連通井組采出化學(xué)劑濃度低，采出濃度不到400 mg/L。