一种调驱洗交替注入提高原油采收率的方法与流程

本发明实施例涉及石油开采技术领域，具体涉及一种调驱洗交替注入提高原油采收率的方法。

背景技术：

原油在世界经济发展中占有举足轻重的地位，总体需求呈增长态势，而全球发现新的原油储量进展较慢，一般油藏的最终原油平均采出程度低于50％，在此基础上，若每提高1％的原油采收率就相当于发现一个亿吨级油田，因此如何大幅度提高原油采收率的技术意义重大。我国大多数油田的油藏物性差，含油饱和度较低，产量递减快，且部分油田已进入三次采油阶段，投入大风险高，注采效率低，采出液处理困难，吨油成本大幅攀升等诸多问题长期存在。国家原油年进口量已超过60％，因此通过短平快、高效低成本的强化采油技术应用对减小我国原油对外依存度和提高油田经济效益具有现实意义。

现阶段，影响提高原油采收率的关键因素在于驱替流体扩大波及体积的程度和洗油效率的高低。在二次采油阶段，因长期注水导致层间层内矛盾突出，常发生油层水淹，油井含水率上升很快，注水效率降低，通常采用化学调剖调驱的方法来解决此问题。通过调整调剖体系性能，在温度130℃矿化度25000mg/l的油藏条件，目前的相关技术成功率高，施工时间可长可短，一般在一个月至六个月不等，施工简单，可快速扩大水驱波及体积，在施工后的有效期内一般提高原油采收率在2％以内，在扩大波及体积方面是一种效果好、措施后有效期长、风险低且较经济的技术。但该技术仅从有限的扩大波及体积出发，提高采收率幅度非常有限，且多轮次调剖调驱后效果明显变差，主要原因在于其起扩大波及体积的作用效果单一，且长期大剂量注入容易造成注入困难，如cn108661612a针对对高矿度油藏注入可膨胀颗粒后再注入低矿化度水的多次轮次调剖，以实现在高矿化度条件下用可膨胀颗粒、聚合物微球及可动凝胶颗粒能够起到膨胀作用从而达到较好的调剖效果，其技术实质仍属二次采油过程中仅通过调剖的方式来扩大波及体积，正如该专利描述的即使采用浓度高达0.4％～0.8％的多种粒径可膨胀颗粒累计注入近0.2pv时最高提高采收率7.2％。

在三次采油阶段，国内采用了聚合物驱、有碱三元复合驱和无碱二元复合驱，主要用于一类优质油藏，技术应用成熟。国外也曾开展过小范围矿场试验，主要用于技术储备。其中聚合物驱技术是向油层长期注入高粘度的聚合物溶液，通过调整水油流度比及利用聚合物溶液的粘弹性进行的强化驱油，也见到了较好效果，一般提高采收率幅度在5％～10％。有碱三元复合驱和无碱二元复合驱技术是在聚合物驱的基础上添加能够起到清洗剥离油膜的表面活性剂，一般注入5-10年，以期在扩大波及体积的同时提高洗油效率，其提高采收率幅度一般在8％～15％，该技术一般用于温度低于70℃，矿化度小于50000mg/l，渗透率大于100md的优质油藏，且温度和矿化度越高，所用的化学药剂成本和技术风险也越高。其存在的缺陷在于：①提高采收率幅度有限：其一，聚合物分子具有较大水力回旋半径，复合驱流体优先进入优势通道，通过聚合物的吸附累积和粘弹性以及表面活性剂分子和原油作用后形成的乳化液对低含油的高渗透区发挥了一定的封堵作用，但同时聚合物的大分子也污染了连接这些优势通道的高含油的低渗区和毛细孔道，具有超低界面张力的表面活性剂小分子又难通过自然分离作用进入这些低渗区域，具有改变毛细管润湿性、乳化洗油功能和拉伸油滴的表面活性剂主要在驱替液波及到的高渗透区域发挥作用，而这些高渗透区经过长期驱替后，所剩原油很少且基本趋于残余油状态，因此表面活性剂的洗油效率不高。其二、随着驱替液进入油藏深部，聚合物和表面活性剂由于地层的吸附作用，在油藏深部的浓度已大大降低，且聚合物经过地层剪切作用、热和生物降解作用后其分子量已变得很小，粘弹性很低的驱替液对油藏深部的优势通道起到的微观调封作用已经非常有限，因此即使长时间高浓度的连续注入其扩大波及体积的作用仍然有限。②易导致注入困难、采出液处理困难：由于聚合物驱和含聚合物的化学驱经长期的连续注入，注聚管线腐蚀结垢形成聚垢凝胶层，注入管线缩径严重，清理困难。注入井近井地带因聚合物吸附累积、含油含垢的凝胶体聚集导致注入困难，非压裂或氧化解堵不能解决，且存在解堵有效期短、易出安全事故等问题。长期处于注入高压注入状态，易致注采不平衡，在化学驱的中后期对应受益井液量下降严重且含水高，采出液含聚合物浓度高，且聚合物分子量降解到几万到几十万，这些分子量的聚合物在经过井下油泵时易产生较稳定的乳化液，造成水处理时间长费用高，解决难度大，尤其是三元复合驱由于强碱性的存在，水处理更加困难且采出端腐蚀结垢严重。在海上油田也因此已限制了此类技术的推广应用。③不适合高温、高盐、高粘度原油及特低渗油藏：聚合物驱及含聚复合驱对油藏条件要求苛刻。由于聚合物的耐温抗盐的范围有限，在高温高盐油藏应用受限，国外有大井距90～120℃油藏的矿场失败的报道。对原油粘度大于3000mpa.s即使低温低矿化度的油藏用聚合物驱和含聚复合驱技术优势也难以发挥。由于聚合物分子尺寸远大于水分子尺寸，对特低渗透注水都困难的油藏更是无能为力。

目前国内陆上油田能开展化学驱的一类油藏也基本到开采后期，二三类油藏如果进行化学驱还存在技术难度和经济风险。海上油田尤其是渤海油田基于上述原因也未继续扩大。综上所述，亟需一种新的提高原油采收率的技术方案。

技术实现要素：

为此，本发明实施例提供一种调驱洗交替注入提高原油采收率的方法，解决二次采油时调剖提高采收率幅度小，三次采油含聚合物化学驱技术的不足，如聚合物对富含剩余油的低渗透率区域产生潜在伤害从而导致提高采收率不高、长期注入导致注采困难、施工时间长、采出液处理难度大、难以用于高温高盐或高粘稠油油藏等问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种调驱洗交替注入提高原油采收率的方法，包括以下步骤：

s1)将油田注入水和渗透率调整材料进行混合，混合后配成渗透率调整剂；

s2)将所述渗透率调整剂注入目标油藏，形成第一级次渗透率调整段塞a1；

s3)将油田注入水和胶束驱洗材料混合，混合后配成胶束驱洗剂；

s4)将所述胶束驱洗剂注入所述目标油藏，形成第一级次的胶束驱洗剂段塞b1；

s5)重复步骤s1)和步骤s4)i次，形成所述目标油藏第i级次的渗透率调整段塞ai和胶束驱洗剂段塞bi。

作为调驱洗交替注入提高原油采收率的方法的优选方案，提高原油采收率的方法包括以下步骤：

t1)将油田注入水和胶束驱洗材料混合，混合后配成胶束驱洗剂；

t2)将所述胶束驱洗剂注入所述目标油藏，形成第一级次的胶束驱洗剂段塞b1；

t3)将油田注入水和渗透率调整材料进行混合，混合后配成渗透率调整剂；

t4)将所述渗透率调整剂注入目标油藏，形成第一级次渗透率调整段塞a1；

t5)重复步骤t1)和步骤t4)i次，形成所述目标油藏第i级次的胶束驱洗剂段塞bi和渗透率调整段塞ai。

作为调驱洗交替注入提高原油采收率的方法的优选方案，所述渗透率调整段塞的渗透率调整材料采用聚丙烯酰胺类聚合物和金属离子或非金属离子的有机延缓交联剂所形成的聚合物凝胶体系、纳米或微米预交联体膨颗粒、无机纳米或微米固相物sio2、油井水泥及膨润土中的一种或多种，所述渗透率调整材料的质量百分比浓度为0.05％～5％。渗透率调整材料的选择需依据具体油藏的温度、矿化度和渗透率及完井方式等条件，当温度30～130℃时优选为非金属离子有机延缓交联的聚合物凝胶体系、纳米或微米预交联体膨颗粒、纳米聚合物微球、无机纳米或微米固相物如sio2、油井水泥及膨润土等，或者上述材料的组合物；温度为30～70℃时也可选用金属离子延缓交联的聚合物凝胶体系、纳米或微米级可膨胀微球、无机纳米或微米固相物如sio2、油井水泥及膨润土等，或者上述材料的组合物，使用质量百分比浓度为0.05％～5％。所述的聚丙烯酰胺类聚合物为以下可聚合的单体组成：丙烯酰胺，丙烯酸，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，n-甲基吡咯烷酮，n-羟甲基丙烯酰胺，n-羟乙基丙烯酰胺，ch2＝c(cnh2n+1)-coo-(cmh2m+1)，苯乙烯，ch2＝ch-(ckh2k)-n-(ch3)3,ch2＝ch-(ckh2k)-n-(ch2)p-ch3其中n＝1～10，m＝1～10，k＝0～4,p＝0～15，其中的丙烯酰胺单体质量百分比为30％～95％，其它聚合单体占0～50％。

作为调驱洗交替注入提高原油采收率的方法的优选方案，所述胶束驱洗材料和油水形成10^-2～10^-5mn/m超低界面张力并和原油形成乳化液，同时改变所述目标油藏的润湿性。

作为调驱洗交替注入提高原油采收率的方法的优选方案，所述胶束驱洗材料包括表面活性剂和助剂，所述表面活性剂采用c10-c26石油磺酸盐、c14-c28的重烷基苯磺酸盐、c12-c22的脂肪醇硫酸盐及脂肪醇酰胺、c8-c22叔胺的羧基甜菜碱及羟基磺基甜菜碱、c10-c22的羟基丙基磺基甜菜碱、c12-c20脂肪酸酯，c8-c20的烷基糖苷及其衍生物，c8-c18烷基三甲基氯化铵、c10-c20烷基二甲基氧化胺及工业造纸的碱性废液中的一种或两种以上形成的组合物，所述表面活性剂的质量百分比浓度为0.05％～5％，优选0.1～2％；

所述助剂采用c2～c10脂肪醇、醚类r1-o-r2、无机碱na2co3和naoh、一甲基胺、二甲基胺及异丙醇胺其中的一种或多种形成的组合物，其中r1为c2～c15的烷基，r2为c1～c6的烷基，所述助剂的质量百分比浓度为0％～10％，优选0.5％～1％。

作为调驱洗交替注入提高原油采收率的方法的优选方案，所述目标油藏为油层温度为30～130℃，优选40℃～120℃，矿化度≤280000mg/l，区块综合含水80％以上，目标油藏长期注水已形成优势通道，目标油藏渗透率大于10md或者存在裂缝的渗透率低于10md，地层原油粘度小于60000mpa.s。

作为调驱洗交替注入提高原油采收率的方法的优选方案，将所述渗透率调整剂和胶束驱洗剂采用油田注入水配成混合材料注入所述目标油藏，当所述渗透率调整剂为水不溶的颗粒型材料时，渗透率调整剂和胶束驱洗剂注入目标油藏的方式包括在线注入，所述在线注入过程中将渗透率调整剂和胶束驱洗剂直接注入注水管线。为简化施工流程还可以将渗透率调整剂和胶束驱洗剂用油田注入水配成混合材料注入目标油藏，尤其当渗透率调整剂为水不溶的颗粒型材料时可以将施工方式改为在线注入，即将渗透率调整剂和胶束驱洗剂直接注入注水管线，大大节约了施工场地和大型注入设备投入。

作为调驱洗交替注入提高原油采收率的方法的优选方案，重复步骤s1)和步骤s4)i次，或重复步骤t1)和步骤t4)i次形成所述目标油藏第i级次的胶束驱洗剂段塞bi和渗透率调整段塞ai过程中，所述渗透率调整材料或胶束驱洗材料分别采用相同或不同的组分。优选第一级次渗透率调整段塞a1中采用凝胶体系，第二级次渗透率调整段塞中采用颗粒型材料如可膨胀型颗粒材料，颗粒型材料的粒径大小根据油藏具体条件和完井方式而定。

作为调驱洗交替注入提高原油采收率的方法的优选方案，所述渗透率调整剂或胶束驱洗剂根据所述目标油藏的数据条件进行注入。本发明实施例提供的数据条件指的是以目标油藏地质数据和动态生产数据来判断，已经需要采取注水剖面或油层间或油层内的渗透率调整措施来扩大波及体积，同时因剩余油富集，仅用水驱已无法大幅度提供原油采收率，需要利用超低油水界面张力的驱洗材料来提高洗油效率。利用渗透率调整材料的具体技术指标要求和实施工艺参数，来确保扩大波及体积有效，根据具体胶束驱洗材料的技术指标要求和实施工艺参数来确保驱洗效果有效，两种材料的先后应用大大提高了扩大波及体积和洗油效率的可靠性。

本发明实施例具有如下优点：通过以渗透率调整段塞ai和胶束驱洗段塞bi，i＝1，2，3…，当i≥2时形成循环交替注入的化学驱油方式，能够很好地解决现有二次采油和三次采油技术存在的不足，解决了含聚合物化学驱过程中聚合物对油藏中低渗透含油毛管的污染而导致的提高采收率效果差，免除了因注采困难而需要频繁解堵的措施费用；能够更好地确保所注入的药剂能够实现最大程度的绕流，提高了化学材料的利用率，更好地实现降本增效，因注入的化学材料产出时间延缓、累积产出浓度更低，进而解决采出液处理的问题或减轻了水难处理的难度；本发明实施例的技术方案对大多数油藏具有较好的普适性，能够带来巨大的经济效益，尤其在促进节能减排、降费增效方面具有现实意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例中提供的调驱洗交替注入提高原油采收率的方法提高原油采收率原理图；

图2为本发明实施例中提供的调驱洗交替注入提高原油采收率的方法工艺流程图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例基于的微观技术原理如下：①调整油藏渗透率，扩大波及体积：通过渗透率调整剂对油藏目标层位进行渗透率调整，封堵优势通道，减轻或消除层间层内矛盾，之后注入胶束驱洗段塞，启动低渗透率的含油区域，有效扩大波及体积；②解除层内水淹区域：通过胶束溶液的增溶油水作用和润湿调整油藏至中性润湿状态，便于扩大油水同流区，将油藏中局部存在的水圈油变成可动油；③发挥驱洗作用：在胶束溶液的超低油水界面张力作用下，柔化油水界面、使油滴拉伸变形剥离原油，同时具有替换出具有盲端或凹陷中的原油，加上增溶及乳化作用最终实现较好驱洗效果。④乳液强化渗透率调节作用：乳化后的油滴在流动过程中在合适的孔喉处卡住短暂停留，进一步起到了微观动态的渗透率调节作用。⑤胶束溶液提高了毛管数和降低了毛管阻力，提高了注入剖面的渗流能力，试注入更容易。⑥渗透率调整剂和胶束驱油剂在油藏中吸附量比聚合物大，由于波及体积的扩大，其流经的通道的面积呈几何级增长，药剂的存留率明显提高，因此药剂产出相对较晚且产出浓度较低；又由于渗透率调整剂为油水都不溶的第三相组合物，很难向水溶性小分子聚合物那样进入油水乳液的界面处增厚增韧界面膜，从而从总体上减轻了采出液的乳化风险和处理难度。⑦现有渗透率调整剂和胶束剂技术可以适应矿化度250000mg/l、温度130℃以内的油藏条件，因此大大拓宽了化学驱技术的应用范围。

本发明实施例基于的宏观原理以“提高采收率＝扩大的波及体积×洗油效率”为依据，提出一种解决现有化学驱技术存在的诸多挑战性问题的方法：通过以(渗透率调整段塞ai+胶束驱洗段塞bi)为该发明的技术实施单元，i＝1，2，3…，当i≥2时形成循环交替注入的化学驱油方式。

参见图1，图1为本发明实施例技术方案提高原油采收率原理图。从图中可看出经多个注入单元交替注入后更好地扩大了波及体积，胶束驱洗段塞起到了很好的洗油效果，洗出的原油乳化液慢慢形成油带，富集后形成油墙，从而能够大幅度提高原油采收率。参见图2，可以看出本发明实施例的段塞设计灵活性。

具体的，本发明实施例采用的实验材料如下：实验用水：目标油藏注入水。

部分水解聚丙烯酰胺，分子量300～4000万，水解度0～25％，张家口万全生物有限公司提供；

纳米、微米和毫米预交联颗粒，参考文献(郭燕等，预交联颗粒调剖剂的合成与性能评价，精细石油化工进展2007.10.002)自制。

醋酸铬交联剂，参考文献(靳丽丽等，醋酸铬交联剂的合成评价及其成胶机理研究，精细化工2014年3月，第31卷第2期)自制。

酚醛醛树脂，参考文献(孙立梅等，水溶性酚醛树脂的合成与水化特性，应用化学2008年8月，第25卷第8期)自制。

纳米sio2,膨润土，化学试剂。

胶束驱洗剂，根据各目标油藏条件自制。

实施例1

目标油藏一：qhd32-6油藏渗透率50～18000md，油藏温度65℃左右，矿化度10000mg/l左右,区块综合含水90％以上，原油采出程度约18％，水驱存在优势通道，水驱效率低。

水驱饱和油岩心至含水98％，将注入水配制质量百分比0.2％分子量1700万水解度25％的聚丙酰胺溶液，加入质量百分比0.3％酚醛树脂交联剂，混合均匀后的渗透率调整材料t1，注入模拟油藏渗透率岩心0.05pv,候凝48h完成渗透率调整段塞a1；将注入水配制质量百分比0.3％的胶束驱洗材料s1继续注入0.1pv完成胶束驱洗段塞b1,完成一个注入单元，连续重复2个注入单元。最后水驱至含水98％，其提高采收率结果见表1。

实施例2

按照实施例1的方法，所不同的是将渗透率调整剂t1中加入质量百分比0.1％的纳米sio2，其结果见表1。

实施例3

按照实施例1的方法，所不同的是将渗透率调整剂t1换成质量百分比0.2％平均粒径15μm的预交联体膨颗粒，其提高采收率结果见表1。

实施例4

按照实施例1的方法，水驱饱和油岩心至含水98％，将注入水配制质量百分比0.2％分子量1700万水解度25％的聚丙酰胺溶液，加入质量百分比0.05％醋酸铬交联剂，混合均匀后的渗透率调整材料t1，注入模拟油藏渗透率岩心0.05pv,候凝48h完成渗透率调整段塞a1；将注入水配制质量百分比0.2％的胶束驱洗材料s1继续注入0.1pv完成胶束驱洗段塞b1,完成一个注入单元，连续重复2个注入单元。最后水驱至含水98％,其提高采收率结果见表1。

对比例1

按照实施例1的方法，所不同的是将渗透率调整段塞a1和a2注入量均为0.3pv,将a2胶束驱洗材料s1换成注入水，其提高采收率结果见表1。

对比例2

水驱饱和油岩心至含水98％，将注入水配制质量百分比0.2％分子量1700万水解度25％的聚丙酰胺溶液后加入质量百分比0.4％的胶束驱洗材料，混合后得二元复合驱溶液，注入岩心0.3pv后水驱至含水98％,其提高采收率结果见表1。

实施例5

目标油藏二：中原油田，油藏渗透率0.1～100md，油藏温度113℃，矿化度225039mg/l,区块综合含水96％，原油采出程度约23％，水驱存在优势通道，油藏亲油性强，水驱效率低。

水驱饱和油岩心至含水98％，将注入水配制质量百分比0.4％分子量500万水解度0.5％的聚丙酰胺溶液，加入质量百分比0.5％酚醛树脂交联剂，加入0.1％纳米预交联体膨颗粒，混合均匀后的渗透率调整材料t2，注入模拟油藏渗透率岩心0.05pv,候凝48h完成渗透率调整段塞a1；将注入水配制0.2％的胶束驱洗材料s2继续注入0.1pv完成胶束驱洗段塞b1,完成一个注入单元，连续重复3个注入单元。最后水驱至含水98％，其提高采收率结果见表1。

实施例6

油藏条件同实施例5，水驱饱和油岩心至含水98％，将注入水配制质量百分比0.2％的胶束驱洗材料s2注入0.1pv完成胶束驱洗段塞b1,将注入水配制质量百分比0.15％纳米预交联体膨颗粒，混合均匀后的渗透率调整材料t3，再注入岩心至0.05pv完成渗透率调整段塞a1，完成一个注入单元，连续重复3个注入单元。最后水驱至含水98％,其提高采收率结果见表1。

对比例3

按照实施例5的方法，所不同的是水驱饱和油岩心至含水98％，将注入水配制0.15％纳米预交联体膨颗粒，混合均匀后的渗透率调整材料t2，注入模拟油藏渗透率岩心0.3pv,最后水驱至含水98％，其结果见表1。

表1提高采收率结果

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。