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通过向油层注入介质驱替原油到井底直至地面的人工补充能量是开采油田的主要能量。注水驱油是目前最广泛的开发方式,即从采出液中分离出的油田污水处理合格后回注油层,实现注采的动态平衡。但油田污水配制稀释聚合物溶液,在相同的配制浓度下,其粘度大大低于清水聚合物溶液,降低了驱油效果。喇嘛甸油田从聚合物驱工业化推广以来,为保证聚合物的性能指标及驱油效果,采用的方法就是清水配制清水稀释聚合物溶液。但由此带来的清水消耗和污水外排的尖锐矛盾一直困扰着油田生产。因此,必须寻找提高污水聚合物驱油效果的方法。
本文从分析影响污水聚合物体系粘度的因素入手,总结提高污水聚合物体系粘度的方法。以此为依据,选取喇嘛甸油田适合油层条件的污水聚合物体系,并对其性能指标开展室内研究评价。对比室内岩心驱替结果,设计污水聚合物溶液参数。同时开展对开采油层的地质特征和聚合物驱不同阶段动用特点的认识,总结注聚不同阶段的综合调整方法,共同应用于现场试验。室内实验结果表明污水中高价离子、微生物和还原性物质是影响聚合物溶液粘度的主要因素,因此,本论文采用了四种方法改善污水聚合物溶液性能:一是使用清水配制聚合物溶液,保持母液具有较高的粘度;二是采用抗盐聚合物,降低污水中高价离子的影响;三是污水暴氧,减少污水中微生物和还原性物质的含量;四是通过提高聚合物分子量和注入浓度改善聚合物溶液性能指标。清水配制暴氧污水稀释聚合物溶液的室内研究结果表明:抗盐聚合物比普通聚合物可以提高溶液粘度20 mPa.s左右;污水暴氧后稀释清水聚合物母液,溶液粘度比普通污水稀释聚合物提高10mPa.s以上;随着聚合物分子量和浓度的增加,溶液体系的粘度进一步增大。试验采用了2500万超高分子量聚合物。对清水配制暴氧污水稀释2500万超高分子量聚合物溶液体系性能进行了室内研究评价,粘弹性、抗剪切性、稳定性、渗流特性等性能指标都优于清水稀释中分子聚合物溶液体系。在粘度相近的条件下,阻力系数和残余阻力系数高于清水中分子聚合物体系。室内岩心驱替实验结果表明:污水1000mg/L超高分子聚合物与清水1000mg/L中分子聚合物聚驱后提高采收率幅度接近,而将污水超高分子聚合物溶液浓度提高到1250mg/L,其聚驱后采收率幅度提高到18.89%,比前两者高2个百分点左右。
本文基于上述研究,在喇嘛甸油田北西块5#、6#注入站开展了清水配制暴氧污水稀释2500万超高分子量聚合物驱现场试验。试验中根据驱替油层的地质特点和注聚不同时期驱替主要对象的差异,以剖面调整方法为手段,通过适时的分层注聚和与油层动用状况相适应的分层方法扩大对中、低渗透层的波及,使试验区含水下降幅度大,有效控制了含水上升速度,延长了低含水期。实现了以注入参数与油层条件的匹配为途径的综合调整方法,提高了不同注聚阶段的驱油效果。聚合物驱结束后试验区核实累积增油117.75×104t,提高采收率16.13个百分点(归一法),比清水对比区块高4.28个百分点。累计节约清水498.99×104m3。现场试验取得了较好的增油效果和经济效益。主要创新点:⑴确定了微生物和还原性物质是影响污水聚合物溶液粘度的主要因素之一:⑵确定了暴氧污水是减少微生物和还原性物质含量、提高污水聚合物溶液粘度的效果显著和经济可行的方法;⑶总结了分层注聚的时机和不同注聚阶段与油层动用状况相适应的分层方法。嘛甸油田北西块5#、6#注入站清水配制污水稀释聚合物驱试验的增油效果和经济效益十分显著,暴氧污水稀释超高分子聚合物溶液在聚合物驱是首创,具有鲜明的创新性。试验解决了聚合物驱产出污水外排问题,节能环保成果突出,具有良好的社会效益。本文的研究成果对暴氧污水稀释超高分子聚合物驱的推广提供了坚实的依据,具有较强的指导意义。