聚丙烯酰胺作为三次采油用驱油剂,目前已经在大庆油田、胜利油田、大港油田,长庆油田、新疆油田、河南油田等投入使用,其中胜利油田每年投入干粉5万吨左右,大庆油田每年投入10万吨以上的聚合物,两个油田三次采油的增油量分别达到170万和1000万吨以上,为东部老油田增产稳产提供了保证,是目前国内聚丙烯酰胺使用量最大的应用领域。相对于其他三次采油技术。聚合物驱技术成熟、成本低廉、投入产出比低,比较适合国内油藏特点。下面介绍三次采油发展历程、聚合物驱机理,驱油用聚丙烯酰胺现状及存在问题、以及驱油用聚丙烯酰胺发展方向。
三次采油发展历程
1986 年,我国完成了“中国陆上注水开发油田提高采收率潜力评价及发展战略研究”,制定了“化学驱是我国东部油田提高采收率技术研究主攻方向”的方针,安排部署了聚合物驱化应用试验和多层次化学复合驱先导试验。自1996 年起,聚合物驱油技术相继在我国大庆、胜利、大港、中原、新疆等油田实现了工业化生产,1996 年为 359 万吨,到 2000 年首次突破1,000 万吨,2008 年已超过 1,500 万吨,约占我国当年产油量的 8%。
胜利油田上世纪60年代年开始聚合物驱室内研究,1992年开展先导性矿场试验,1994年开展扩大性矿场试验,1997年开始工业化推广应用,上世纪80年代到1997年进行聚合物-表面活性剂-碱三元复合驱的应用试验;二十一世纪开始进行聚合物-表面活性剂二元复合驱的室内研究,2003年开始进行先导性试验(1),2006年进行扩大试验。
“十一五”期间,根据 2008 年 1 月胜利油田“十一五”油气硬稳定工作计划对原“十一五”规划做出的调整,为了确保三次采油增油效果,减缓产量递减,一方面要加快覆盖剩余一、二类储量;另一方面要利用高油价有利条件,优化方案实施,延长注聚单元注聚段塞,扩大二元驱规模并优选油藏条件相对较好的三类油藏注聚。“十一五”三次采油覆盖地质储量 1.38 亿吨、使用聚合物干粉 22.9万吨。同时,要开展三次采油新区先导试验,为“十二五”做好技术储备。EOR资源评价结果表明,胜利油田适用化学驱总资源占已注水单元地质储量的45.4%,进行化学驱有丰富的物质基础,潜力巨大。截至 2009 年,胜利油田共动用地质储量 3.71 亿吨,占适用化学驱地质储量的 33%,占胜利油田地质储量的 9.3%。
聚合物驱油机理
聚合物的驱油机理主要是利用水溶性聚丙烯酰胺分子链的粘度,改善驱替液的流度比,提高驱替效率和波及体积,从而达到提高采收率的目的。
(1) 降低油水流度比,能够改变分流量曲线。聚合物驱的前沿含油饱和度和突破时的含油饱和度都明显高于水驱,这表明聚驱能降低产出液含水率,提高采油速度,具有更好的驱替效果。
(2) 聚合物驱通过改善水驱流度比,可以改善水驱在非均质平面的粘性指进现象,提高平面波及效率;在垂向非均质地层,聚合物段塞首先进入高渗层,利用高粘度特性“堵”住高渗层,使后续水驱转向进入低渗层.增加了吸水厚度,扩大了垂向波及效率。
(3) 聚合物在通过孔隙介质时发生吸附、机械捕集等作用而滞留,改变了聚合物所在孔隙处的渗透率。被吸附的聚合物分子链朝向流体的部分具有亲水性,能降低水相相对渗透率而不降低油相相对渗透率,即堵水不堵油;同时聚合物滞留能增加阻力系数和残余阻力系数,渗流阻力增加,引起驱动压差增大,有利于驱动原来不曾流动的油层,提高油层波及体积。
(4)由于聚合物溶液粘滞力的作用,使得其很难沿孔隙夹缝和水膜窜进,在孔道中以活塞式推进,克服了水驱过程中产生的“海恩斯跳跃”现象,避免了孔隙对油滴的捕集和滞留
另外,聚合物溶液具有改善油水接口粘弹性的作用,使得油滴或油膜易于拉伸变形,更容易通过狭窄的喉道,提高微观驱油效果,提高原油采收率