浅谈如何确定油田聚合物驱注入方案

摘 要：油田开发后期，一般会进入高采出程度、高含水期，此时采用新的采油技术十分必要。聚合物驱油技术机理相对简单，增油效果较为明显，聚合物驱现在已经成为老油田增产挖潜的主要技术。在聚合物驱实施过程中，影响其增油幅度的因素很多，聚合物驱注入方案的合理与否就是一个重要的影响因素。本文对如何确定聚合物驱注入方案加以介绍。

关键词：物驱 注入方案 注入段塞 注入浓度 分子量

一、前言

聚合物驱注入方案在聚合物地质油藏工程方案中占有首要的位置。如何确定聚合物驱的注入方案，应从聚合物的相对分子质量、聚合物用量、注入段塞和浓度及注入方式等各项指标出发，利用室内驱油试验、数值模拟和经济评价等手段，对比技术和经济两种指标来筛选方案。方案筛选的过程是首先进行室内驱油试验，初步确定聚合物溶液浓度、段塞大小和用量，然后设计不同注入用量、浓度和注入方式，利用数值模拟进行计算，确定各项技术指标和经济指标。最终综合室内研究试验、数值模拟和经济优化结果，考虑现场实际，选取提高采收率的幅度和经济效益两者都相对较高时的各项参数作为最佳的注入方案。

二、聚合物驱注入方案的确定

1、聚合物相对分子量的优选

由于聚合物分子的纤维特性，加上它的延伸和缠绕能力，使得相对分子质量成为其性能的重要影响因素，相对分子质量越大，分子间的作用越强，增粘效果越好。当然相对分子质量过大，对油层的注入带来困难；相对分子质量太小，聚合物的增粘效果又会大大降低。因此，在进行聚合物矿场设计时，必须事先研究聚合物相对分子质量与油层渗透率的匹配关系。

室内试验表明，在相同的剪切速率下，虽然聚合物相对分子质量越大，其溶液通过炮眼剪切降粘损失越大，但其保留粘度仍比低相对分子质量的高。另外，由于在相同的浓度下，高分子质量聚合物的增粘效果好于低相对分子质量聚合物。因此，要达到相同的驱油效果所需的聚合物的量，高相对分子质量聚合物要少于低相对分子质量聚合物。因此，在注入能力允许的情况下，只要聚合物相对分子质量与油层的渗透率匹配，就应该采用高相对分子质量聚合物。

2、聚合物的合理用量

聚合物的用量的确定是聚合物驱中一个比较重要的问题。聚合物的用量一般用聚合物溶液注入油层空隙体积的倍数和注入质量浓度的乘积来表示。在确定用量时不仅要考虑到增油效果，还要考查整个项目的经济效益。

聚合物用量的确定比较早的方法是前苏联的一种方法，即采用采收率增值与吨聚合物增油量的乘积作为综合指标，来衡量聚合物的合理用量。在一定的油层条件和聚合物增粘效果下，聚合物的用量越大，提高采收率越高。但当用量达到一定程度之后，提高采收率幅度随用量的增加变化不大。虽然吨聚合物增油始终是降低的，但是综合指标呈现出上升，后下降的过程，在390pv*mv/L时候出现峰值。

由于上述方法所确定的聚合物用量只能反映聚合物用量本身的技术效果，没有全面反映聚合物驱油的经济消息，因此，近年来人们主要使用经济评价的方法来优化合理用量。主要是因为，在进行聚合物驱时，化学剂的消耗只是总投入中的一部分，总投入中还包括地面建设投资、前期井网调整费、各项税收及其其它费用。经济评价表明，聚合物驱项目具有前期投入高，后期产出多的特点：在聚合物驱的初期，增油量很少，但各项费用已经支出，累计净现金流量为负值；随着增油量的增加，累计净现金流量逐步达到最高。

3、聚合物溶液的注入质量浓度

室内研究表明，随着质量浓度的增加，聚合物溶液的粘度增大，流度比改善的程度越大，聚合物驱的波及体积越大，提高采收率的幅度越大。特别是油层渗透率的变异系数越大，即油层的非均质越严重，采用高质量浓度聚合物溶液，对扩大波及体积的作用就越大，驱油效果就越好。室内试验和数值模拟的研究结果都表明，随着聚合物溶液注入质量浓度的提高，采收率增加幅度增大，当达到某一质量浓度后，再增加质量浓度采收率的增加幅度变小。

在相同的用量下，随着聚合物质量浓度的提高，聚合物驱提高采收率值增加。当聚合物溶液的质量浓度超过2000mg/L时，聚合物驱提高采收率值增幅减缓。这主要是由于聚合物的质量浓度较低时，提高聚合物的质量浓度，可以大大增加驱替相的粘度，改善水油流度比，从而提高聚合物驱的效果。当聚合物的质量浓度为2000mg/L时，水油流度比达到最佳值，因此再提高聚合物溶液的质量浓度，提高采收率的幅度不大。

4、聚合物溶液的注入段塞设计

聚合物溶液的注入段塞设计主要包括段塞尺寸和注入方式。段塞尺寸的设计主要考虑聚合物的滞留和段塞前后的粘度指进现象。段塞的大小可有多种选择：一种是聚合物再油井突破后再注入顶替水，可避免粘性指进对聚合物溶液段塞的破坏，但这可能就需要较多的聚合物量，影响经济效益；另一种调节段塞大小，使得在聚合物溶液前缘混合带在油井突破之后顶替水也随后到达，这就大大减少了聚合物段塞的尺寸。

通常在矿场实施中，都采用“阶梯型”段塞结构的注入方式，即聚合物溶液分几个连续的段塞，其浓度依次降低。主要基于随聚合物溶液浓度的增加，提高采收率随之增大这一观点。其设计方法是：第一级段塞为主力段塞，它的浓度略高于同量下的优化整体段塞质量浓度，其后各级段塞的质量浓度为前级段塞质量浓度的50%～80%。由于注聚合物段塞过程中，段塞前缘聚合物吸附和稀释，是质量浓度降低，而减弱驱替效果，因此可以考虑增设前缘段塞。前缘段塞的用量占总用量的20%～30%，质量浓度取同等用量下优化整体用量的60%左右，其质量浓度与优化的质量浓度相当；其余用量作为流度保护段塞，其质量浓度为主题段塞的50%左右，用量为总用量的10%～20%。当然各个油田的具体条件不同，可采用不同的段塞结构形式，但都以取得最佳的效果和好的经济效益为前提。

数值模拟研究结果表明，优化聚合物“三阶梯”段塞驱油效果优于相同条件下的聚合物整体段塞。在聚合物用量增加到500pv*mv/L时，不同的注入方式影响不大。这样就可根据矿场的具体情况进行注入方式的设计，从中优选出最佳的段塞结构设计方案。

在聚合物驱的注入方案中，还应该考虑到地层水矿化度的问题。为了防止地层水的矿化度引起聚合物溶液粘度的下降，应该在聚合物溶液段塞前后加入低矿化度水预冲洗段塞和聚合物溶液段塞后加入低矿化度水的保护段塞。

另外，由于地层发育、流体分布等原因，需要对注入井分类设计不同的注入参数，方法是一样的。

三、结语

当然，每个油田的地质条件、原油、水、气的性质和其它条件都有很大差别，不应拘泥于上述的经验数据，应该结合油田实际，调整具体参数以求达到利益最大化，达到最好的开发效果。