下二門油田聚合物驅(qū)實踐和認(rèn)識

孫 永,魏秀芹

(中國石化河南油田分公司開發(fā)事業(yè)部,河南南陽 473132)

下二門油田聚合物驅(qū)實踐和認(rèn)識

孫 永,魏秀芹

(中國石化河南油田分公司開發(fā)事業(yè)部,河南南陽 473132)

聚合物驅(qū)作為一種提高采收率的方法,宏觀上主要靠增加驅(qū)替液粘度,降低驅(qū)替液和被驅(qū)替液的流度比,擴大波及體積;微觀上由于聚合物固有的粘彈性,在流動過程中產(chǎn)生對油膜或油滴的拉伸作用,增加攜帶力,提高微觀洗油效率。下二門油田進入高含水開發(fā)后期,綜合含水上升,采油速度下降,為改善開發(fā)效果,自1996年開始對下二門油田的五個單元進行注聚開發(fā),通過不斷地探索,制訂完善注聚方案和相適應(yīng)的配套工藝技術(shù),加強注聚管理和調(diào)整,取得了較好的聚驅(qū)效果。

下二門油田;聚合物驅(qū);方案優(yōu)化;高含水期;開發(fā)效果

“九五”以來,河南油田先后在下二門 H2Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V、H3I油組共5個油組開展了聚合物驅(qū)工業(yè)化應(yīng)用,形成了聚合物篩選評價、斷塊油藏聚合物驅(qū)井網(wǎng)調(diào)整等系列三次采油配套技術(shù),現(xiàn)場實施效果顯著,注聚開發(fā)累積增油39.3×104t,提高采收率3～11個百分點[1-3]。

1 下二門斷塊油藏地質(zhì)特征

下二門油田含油面積7.5km2,地質(zhì)儲量2146×104t。平面上被6條主控正斷層切割,形成4個斷塊。油氣主要集中分布在II斷塊?？v向上分為8個油組,近50%的地質(zhì)儲量分布于10%的主力油砂體中。儲層孔隙度13.4%～24.7%,滲透率變化范圍0.08～2.174μm2,層內(nèi)滲透率變異系數(shù)0.68～0.94,級差 1.9～486.0,突進系數(shù) 1.41～6.45,層間滲透率變異系數(shù)0.41,級差3.9,突進系數(shù)1.7。層內(nèi)層間都存在較強的非均質(zhì)性。

2 水驅(qū)開發(fā)簡況及存在問題

下二門油田1978年投入開發(fā),水驅(qū)開發(fā)先后經(jīng)歷了初期合采階段、細分綜合調(diào)整階段、井網(wǎng)加密調(diào)整三個階段。開發(fā)初期含水上升速度快,開發(fā)指標(biāo)相對較差,開發(fā)中、后期通過層系細分調(diào)整、井網(wǎng)加密的手段進一步完善注采井網(wǎng),開發(fā)效果有所改善。

但隨著開采時間的延長,逐漸暴露出綜合含水上升、采油速度下降的問題,進一步提高采收率難度加大。主要原因:①是油層非均質(zhì)性嚴(yán)重,注水沿高滲透條帶突進,形成竄流,導(dǎo)致油井含水上升快,產(chǎn)量遞減快,且水驅(qū)難以均衡波及,剩余油分布在縱向及平面上差異較大,挖潛困難;②一些單元原油粘度偏高,油水粘度比值較高,常規(guī)注水驅(qū)油效率低。

3 下二門斷塊油藏聚合物驅(qū)實踐

下二門油田從1996年開始在 H2Ⅱ油組開展聚合物驅(qū)工業(yè)化應(yīng)用,經(jīng)過十多年的探索與發(fā)展,形成了一套完整的三次采油技術(shù)體系[2-4]。

3.1 斷塊油藏聚合物驅(qū)方案優(yōu)化設(shè)計技術(shù)

3.1.1 注入速度、注采比優(yōu)化

數(shù)模優(yōu)化結(jié)果顯示:隨著注入速度的增加,聚合物驅(qū)油作用增強,提高采收率幅度上升。當(dāng)達到0.13PV/a以上,注入速度增加造成相應(yīng)產(chǎn)液量增加和聚竄速度加快,不利于發(fā)揮中低滲層效果和擴大波及體積,提高采收率幅度下降。在工業(yè)化應(yīng)用中,優(yōu)化的注入速度為0.12～0.13PV/a,在此速度下,確定注采比為1.1～1.3,取得了較好的聚驅(qū)效果。

3.1.2 段塞優(yōu)化

數(shù)模結(jié)果表明,隨著段塞加大,提高采收率值增加,但噸聚合物增油下降,綜合指標(biāo)(提高采收率與噸聚合物增油量乘積)逐漸增加。在400～500mg/(L·PV)的段塞用量下,綜合指標(biāo)達到峰值。優(yōu)選段塞量為420mg/(L·PV)左右,對段塞結(jié)構(gòu)優(yōu)選認(rèn)為三級段塞結(jié)構(gòu)優(yōu)于二級段塞結(jié)構(gòu),前緣段塞濃度高于主體段塞濃度,段塞尺寸0.45PV左右。

通過段塞優(yōu)化采用三級段塞結(jié)構(gòu),前緣段塞采用超高分子量的高濃度聚合物可以起一定的降低滲透率、調(diào)整微觀剖面的作用;主體段塞以改善水油流度比為主;后尾段塞對主體段塞起保護作用(表1)。

表1 不同段塞結(jié)構(gòu)下聚合物驅(qū)開發(fā)效果

3.1.3 聚合物濃度優(yōu)化

研究結(jié)果表明,在聚合物用量相同條件下,隨著濃度的增加提高采收率幅度迅速增大。當(dāng)濃度在1000mg/L以上時,提高采收率達到最高值,繼續(xù)增加濃度提高采收率略有減小。因此,聚合物注入濃度選擇為1000mg/L。

3.2 斷塊油藏整體深度調(diào)剖技術(shù)

下二門油田層間、層內(nèi)非均質(zhì)性強,大孔道發(fā)育,因此在注聚前必須進行整體深度調(diào)剖,隨著聚合物驅(qū)的開展,已經(jīng)形成了注聚過程中和注聚轉(zhuǎn)后續(xù)水驅(qū)前的調(diào)剖技術(shù)和調(diào)剖劑體系。

下二門油田 H2Ⅱ油組在注聚前的深度調(diào)剖,使吸水指數(shù)下降53.2%,注水壓力上升1.9MPa,啟動壓力升高0.7MPa,吸水差的厚度由17.5%下降至11.5%,高吸水強度的厚度由37.8%下降至7.8%,下降30個百分點(表2)。注聚過程中的調(diào)剖使對應(yīng)油井產(chǎn)量由128t上升至143t,增產(chǎn)15t,并有效地控制了聚合物竄流,注聚三年尚未出現(xiàn)大面積的聚合物竄流現(xiàn)象。轉(zhuǎn)后續(xù)水驅(qū)前調(diào)剖,使吸水強度大于8m3/(d·m)的厚度由40.3%下降至20%(表3),有效防止了后期注入水突進,進一步擴大了聚合物驅(qū)效果。

表2 注聚前調(diào)剖吸水剖面變化表

表3 轉(zhuǎn)后續(xù)水驅(qū)前調(diào)剖吸水剖面變化表

3.3 聚合物驅(qū)井下分注工藝技術(shù)

盡管在注聚過程中采取了一系列的措施擴大波及體積,但是受層間非均質(zhì)性的影響,一些層仍然锝不到有效動用。通過注聚過程中的探索,形成了油套分注、單管多層低剪切分注技術(shù)。

技術(shù)指標(biāo):①分注層數(shù):2-4層;②聚合物剪切率小于6%;③壓降:1.5～3.5MPa;④單層排量范圍:25～180m3/d。

技術(shù)特點:①配注工具對聚合物剪切率低、壓降大、適應(yīng)排量范圍大;②分注管柱能夠徹底反洗井到油層底部,并具有憋壓泄流功能,可避免配注器因聚合物返吐堵塞問題;③分層密封可靠,配注器芯子投撈可靠,工藝成功率高;④采用外流式三參數(shù)電磁流量計分層測試,結(jié)果可靠。

開展現(xiàn)場試驗19井次,聚合物井11口,交聯(lián)聚合物井5口,截止2003年7月,累計增注4.1×104m3,累計控制無效注入12.6×104m3。

3.4 聚合物驅(qū)解堵工藝技術(shù)

(1)二氧化氯粉劑體系,由A、B兩種組份在地層條件下生成新生態(tài)的二氧化氯,具有高效的破膠、殺菌和除硫效力。

(2)采用多功能段塞組合解堵工藝,增壓段塞采用發(fā)氣劑提高解堵層的地層壓力,增強對解堵殘液驅(qū)動返排,降張段塞采用表面活性劑清洗解堵層的油污,使解堵劑能夠充分作用于堵塞物,提高解堵劑的利用率;表面活性劑可以降低油水界面張力,解除水鎖,提高油相滲透率;破膠段塞采用氧化劑,有效降解吸附、滯留在地層孔隙中的聚合物及交聯(lián)聚合物凝膠;擴孔段塞采用緩速酸,溶解巖石基質(zhì),擴大巖石的孔隙度,提高地層滲流能力。

室內(nèi)實驗中通過對 DOW、GLSA、GLSK、HGLS、GMSK、GYHN、GTJ、HNMS、HLS、HP、HCl、HCS、HJS、HFB和 H等十多種常見強氧化劑及助劑的解堵性能進行篩選評價,最終確定出解堵劑配方,試驗結(jié)果表明:該配方對聚合物及鉻交聯(lián)聚合物體系5小時降解率達到100%(表4)。

表4 解堵劑配方技術(shù)指標(biāo)

(3)小型壓裂技術(shù):針對深層堵塞的油井,在采取常規(guī)解堵措施無法達到配液要求時,采取小規(guī)模壓裂措施,并取得了較好的效果。

截止目前已累計施工9井次,工藝成功率100%,累計增油 2234t,增注 43854m3。

3.5 斷塊油藏聚合物驅(qū)動態(tài)調(diào)配技術(shù)

3.5.1 控制邊水浸入速度、擴大聚驅(qū)見效范圍

普遍認(rèn)為注聚開發(fā)中邊外注水可以平衡注聚,防止聚合物竄流和聚合物外溢。但在注聚一段時間后發(fā)現(xiàn),下二門油田邊水較活躍,邊外注水影響對應(yīng)油井的見效,因此采取控制邊外注水,加強內(nèi)部注聚,使注聚區(qū)塊內(nèi)部注采比稍高于外部水驅(qū)注采比,利于聚合物流體向外圍擴展。7口內(nèi)部注聚井配注由930m3/d提高到1070m3/d,外圍4口水井配注由150m3/d降低到45m3/d。調(diào)配后,新增注聚見效井3口,單元日產(chǎn)油由156t上升到172t,含水由77.3%下降到75.8%,擴大了聚合物驅(qū)的效果。

3.5.2 及時調(diào)配,保持地下注采動平衡

聚合物驅(qū)過程中要不斷打破原有的注采平衡,建立新的注采平衡,改變液流方向,擴大波及體積。下二門油田 H2IV油組 T5-2314井組自開采以來,長期未見聚驅(qū)效果。T5-2314井2000年8月開始注聚,油井雖檢測到聚合物濃度,但沒有見效。2002年10月 T5-2314井增加注入量20%,T5-235井日產(chǎn)油由4t上升到24t,含水由53%下降到22%。

3.6 聚合物驅(qū)剩余油分布跟蹤監(jiān)測技術(shù)

為了有效指導(dǎo)改善聚合物驅(qū)調(diào)整措施,增加措施的針對性,加強剩余油分布的跟蹤及監(jiān)測,主要采用室內(nèi)物模、數(shù)模跟蹤研究、集流型剖面測井、取心分析、示蹤劑及動態(tài)監(jiān)測等方法,能及時準(zhǔn)確地了解了地下剩余油分布及油水井工作狀況,為油水井的改造和挖潛措施提供準(zhǔn)確的資料。

4 下二門斷塊油田聚合物驅(qū)效果

4.1 改善水油流度比,提高了波及體積系數(shù)

聚合物注入油層后,將產(chǎn)生兩項基本作用機理:一是控制水淹層段中的水相流度,改善水油流度比,提高水淹層段的實際驅(qū)油效率;二是降低高滲透率水淹層段中流體總流度,縮小高、低滲透率層段間水線推進速度差,提高實際波及系數(shù)。下二門油田注水開發(fā)階段的水驅(qū)波及體積系數(shù)在75%以下,聚合物驅(qū)后波及體積系數(shù)達到83%[4-5]。

4.2 滲流阻力場建立,注入壓力上升,吸水剖面改善

注聚中,注入壓力上升和視吸水指數(shù)下降,說明調(diào)剖和注聚后注入井近井地帶滲流阻力增大,滲透率剖面得到調(diào)整,中、低滲透層得以啟動。如下二門油田 H2Ⅱ?qū)酉稻酆衔矧?qū)共有注聚井7口,注聚前、后對比,注入壓力由4.27上升到了5.57MPa,上升1.3MPa,視吸水指數(shù)平均由28.8下降到24m3/d·MPa,注聚井吸水剖面注聚后改善程度為60.6%。

4.3 油井見效率高,增油降水幅度大

下二門油田5個注聚區(qū)塊,聚合物驅(qū)控制地質(zhì)儲量704×104t,注聚井?dāng)?shù)40口,對應(yīng)油井98口。注聚以來累積增油39.3×104t,提高采收率3～11個百分點,噸聚合物增油46t。其中 H2Ⅱ油組注聚效果尤其明顯,聚合物驅(qū)注入孔隙體積0.43PV,對應(yīng)16口采油井全部見效,提高采收率11.02個百分點,噸聚合物增油158t。

5 認(rèn)識及建議

(1)根據(jù)下二門油藏特征,研究制定針對性的聚合物驅(qū)方案,確定合理的注入速度、注采比、段塞量、聚合物濃度、段塞結(jié)構(gòu)等參數(shù),是注聚開發(fā)取得成功的關(guān)鍵因素。原則上注入速度控制在0.12～0.13 PV/a左右,注采比1.1～1.3為宜。

(2)層間非均質(zhì)性嚴(yán)重的地層,需要通過對注聚井進行調(diào)剖改善剖面、抑制竄流,調(diào)剖技術(shù)貫穿于整個注聚開發(fā)的過程;當(dāng)調(diào)剖不足以解決剖面矛盾時,則應(yīng)實施分注,對高滲層和中低滲透層合理配注,充分發(fā)揮中低滲層的潛力。油套分注和單管多層低剪切分注工藝技術(shù)較好地解決了這一問題。

(3)注聚開發(fā)是一個動態(tài)的過程,在各個階段都需要及時的調(diào)配保持地下注采平衡,促進注聚見效、延長見效期。尤其對于邊水較為活躍的油藏,要加強監(jiān)控邊部見效情況,注意加強內(nèi)部注聚,適當(dāng)控制外圍注水井注水量甚至停注,使內(nèi)部聚合物流體向外圍擴展,提高總體效果。

(4)下二門注聚單元部分井組在聚驅(qū)開發(fā)過程中根據(jù)油井動態(tài)變化情況,提高了注聚濃度,油井見效明顯。因此,合理提高注聚濃度,進一步改善流度比是注聚開發(fā)中值得重視的一個方向。

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[2] 徐學(xué)品,黎錫瑜,鄔俠.提高聚合物驅(qū)開發(fā)效果的主要做法[J].新疆石油學(xué)院學(xué)報,2003,15(1):74-76

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[5] 王啟民,廖廣志,牛金剛.聚合物驅(qū)油技術(shù)的實踐和認(rèn)識[J].大慶石油地質(zhì)和開發(fā),1999,18(4):1-5

編輯:彭剛

TE357.431

A

2010-04-03;改回日期:2010-07-09

孫永,采油工程師,1969年生,1988年重慶石油學(xué)校畢業(yè),現(xiàn)從事油田開發(fā)工作。

1673-8217(2010)06-0079-03