優(yōu)化注聚濃度提高采收率非均質界限研究

翟 亮（中國石化股份勝利油田分公司地質科學研究院，山東 東營257015）

優(yōu)化注聚濃度提高采收率非均質界限研究

翟 亮（中國石化股份勝利油田分公司地質科學研究院，山東 東營257015）

聚合物驅在一定程度上能改善注入剖面，提高波及體積，但在非均質嚴重情況下，層間層內矛盾依然比較突出。根據建立的非均質模型，運用數值模擬方法研究了注聚濃度對低、中、高滲層采收率的影響，剖析了各層采收率對總采收率的貢獻程度，明確了改善聚驅效果的方向，確定了優(yōu)化注聚濃度提高采收率的非均質界限，這對認識聚合物在各層中的驅油規(guī)律、改善聚驅開發(fā)效果具有積極的意義。

注聚濃度；分層采收率；非均質性界限；數值模擬

聚合物驅（簡稱“聚驅”）是改善流度比、提高注入水的波及體積，改善非均質油田開發(fā)效果的一種有效方法，聚驅已在我國大慶、勝利、大港、河南等油田廣泛應用［1～4］。在聚驅開發(fā)過程中發(fā)現，聚驅在一定程度上使注入剖面得到改善，但層間矛盾依然沒有從根本上得以解決。在籠統(tǒng)注入方式下，層間矛盾依然比較突出。

針對聚驅開發(fā)過程中暴露出來的聚合物溶液在高滲層低效注入以及低滲層聚驅動用程度低等問題，在三維非均質模型基礎上，利用VIP－POLYMER模型［5，6］對聚合物驅油過程中注聚濃度變化對模型分層采收率的影響進行了研究，剖析了各層采收率對總采收率的貢獻程度，確定了優(yōu)化注聚濃度有效提高采收率的非均質界限。

1 模型的建立

針對層內層間非均質情況，設計了2種模型，一種是三維非均質模型（圖1），縱向上平均分為3層，分為低、中、高滲層，各層之間縱向傳導系數為零，模擬實際地層中各層之間存在隔層的情況。另一種為平面非均質模型（圖2），縱向上只有1個層，平面上根據滲透率不同分為低、中、高不同的滲透帶。模型采用五點法井網的四分之一，對角線上分別有1口注入井和1口生產井。

圖1 三維地質模型

圖2 平面非均質模型

2 縱向非均質模型

2.1 總采收率的影響

在三維模型基礎上，取聚合物用量為450mg/（L·PV），聚合物濃度分別為0（即水驅）、1000、1200、1500、1700、2000和2500mg/L，在這7種濃度下研究了模型在變異系數分別為0.31、0.53、0.66、0.72和0.76情況下聚驅的開發(fā)效果。模型在水驅到含水90%時注聚，注聚完成后繼續(xù)水驅到98%時計算結束。

圖3 0.72變異系數模型含水與注聚濃度關系曲線

圖4 不同變異系數模型采收率與注聚濃度關系曲線

由圖3可以看出，在注入聚合物量一定情況下，含水變化規(guī)律是隨注入段塞濃度增大，含水漏斗的谷底越低，含水漏斗面積越??；而注入段塞濃度越小，含水漏斗的谷底越高，含水漏斗面積越大。這主要是因為在聚合物用量一定的情況下，濃度越高，粘度越高，油水粘度比越小，含水越低；但段塞體積越小，含水漏斗面積也越小，反之成立。

由圖4可以看出，在聚合物用量一定情況下，無論地層非均質性強弱，模型采收率都隨聚合物濃度的提高而先增大后減小。其原因是當聚合物段塞濃度由低向高變化時，段塞的粘度增加，油水粘度比降低，波及能力增強，采出程度增加，在相應的優(yōu)化濃度附近，采出程度達到最大值；在此之后，進一步提高段塞濃度，雖然段塞粘度繼續(xù)增加，但段塞的體積進一步變小，容易被后續(xù)水驅段塞過早突破，形成竄聚，采出程度出現下降趨勢。當然最佳濃度與地質特征、原油物性以及聚合物性質有關，即不同油藏對應一個最佳濃度，其中存在著最優(yōu)化的問題。

聚合物的最佳注入濃度隨地層非均質性的增強而增大。當地層變異系數分別為0.31、0.53和0.66時，聚合物的最佳注入濃度分別為1500、1700和2000mg/L，這主要是因為聚驅相對水驅提高采收率的一個重要機理就是其調剖作用，當地層非均質性增大時，需要聚合物溶液的粘度增大才能起到更好的調剖作用，因此其對應的采收率最大值的最佳注入濃度也隨之增大，但當地層變異系數大于0.66時，通過優(yōu)化注聚濃度提高采收率的幅度大大減小。

2.2 分層采收率的影響

根據建立的三維地質模型，計算了不同聚合物濃度下低、中、高滲層的分層采收率的情況，結果見圖5～7。剖析了各層采收率對總采收率的貢獻程度，明確了提高潛力方向。

由圖5可以看出，在低滲層，優(yōu)化聚合物濃度對采收率的影響在地層變異系數小于0.66時是存在的，當地層變異系數大于0.66時注聚濃度變化對采收率基本沒有影響。這主要是由于當聚合物用量一定的情況下，隨著非均質性的增強，聚合物溶液進入低滲層的量會越來越少，在聚合物侵入量越來越少的情況下，無論怎么優(yōu)化濃度，對其采收率的影響都不大。

由圖6和圖7可以看出，對于中、高滲層，其分層采收率均會隨注聚濃度的增加而先增大后減小，并且受地層非均質性的影響不大，這主要是因為在中、高滲層分流量差不多的情況下，隨地層非均質性增加，中、高滲層的聚合物進入量雖然都同時有所增加，但增加不大（主要是低滲層可供分配的量本來就很少），這就造成了兩種結果，一是中、高滲層的采收率受地層非均質影響減弱，二是地層非均質性強的中、高滲層的采收率比非均質性弱的要略大一些。

當在地層變異系數小于0.66時，可以通過優(yōu)化聚合物溶液濃度來提高采收率，當地層變異系數大于0.66時優(yōu)化聚合物濃度雖然也可以小幅度提高采收率，但這部分采收率的提高主要是來自于中、高滲地層，而采出程度最低的低滲層，由于低滲層的分流量本來就少，無論如何優(yōu)化聚合物濃度，其采收率基本不變。因此通過注聚濃度來提高聚驅開發(fā)效果在地層變異系數小于0.66時是比較有效的，當地層變異系數超過0.66，這種做法效果不明顯。

圖5 低滲透層采收率隨濃度的變化曲線

圖6 中滲透層采收率隨濃度的變化曲線

圖7 高滲透層采收率隨濃度的變化曲線

3 平面非均質模型

在平面非均質模型基礎上，取聚合物用量為450mg/（L·PV），聚合物濃度分別為0（即 水 驅 ）、1000、1500、2000、2500 和3000mg/L，在這6種濃度下研究了平面非均質模型在變異系數分別為 0.31、0.53、0.66、0.72和0.76情況下聚驅的情況。模型在水驅到含水90%時注聚，注聚完成后繼續(xù)水驅到98%時計算結束，結果見圖8。

圖8 不同變異系數模型采收率與注聚濃度關系曲線

由圖8可以看出，在聚合物用量一定情況下，平面非均質模型采收率隨注聚濃度的變化規(guī)律與縱向上非均質模型基本一致，都是隨聚合物注入濃度的提高，采收率呈先增大后減小的趨勢，但優(yōu)化注聚濃度有效提高采收率的非均質界限減小為0.53的變異系數，即變異系數小于0.53的平面非均質地層通過優(yōu)化注聚濃度可有效提高采收率，當變異系數大于0.53后非均質性的影響變小，無論如何優(yōu)化注聚濃度，提高采收率幅度不大。

另外，在相同非均質系數下，平面非均質模型最佳注入濃度比三維模型要大，原因是平面非均質模型注入的聚合物相對于三維模型中的低滲透層，注入聚合物量相對較多，在注入聚合物量多的情況下，提高聚合物濃度有利于減小水油流度比，降低含水，提高開發(fā)效果。

4 結 論

1）要想獲得好的聚驅開發(fā)效果，在聚合物注入量一定的情況下，優(yōu)化注聚濃度是非常重要的，注聚濃度與段塞體積之間有相互制約關系，濃度過大，段塞體積過小或者濃度小，段塞體積過大，這都是不合適的，這其中存在著最優(yōu)化的問題。

2）在聚合物注入量較大時，在保證一定聚合物段塞體積的前提下，應盡量增加聚合物的注入濃度才能保證較好的開發(fā)效果。另外，在非均質性較強的地層，相同的聚合物注入量，注入高濃度、小段塞的方式比注入低濃度、大段塞的方式其開發(fā)效果要好。

3）低滲層采收率隨注聚濃度變化的影響受地層非均質性的控制。隨著非均質性的增強，低滲層采收率受注聚濃度變化的影響會逐漸減弱；隨著非均質性的增強，聚合物溶液進入低滲層的量會越來越少，在聚合物侵入量越來越少的情況下，無論怎么優(yōu)化濃度，對其采收率的影響都不大。

4）對于縱向非均質和平面非均質地層，優(yōu)化聚合物濃度提高采收率的非均質界限分別為0.66和0.53的變異系數，當地層變異系數小于該界限，優(yōu)化聚合物溶液濃度可有效提高開發(fā)效果，否則，單純靠優(yōu)化注聚濃度提高開發(fā)效果作用不大。

［1］楊懷軍.聚合物驅防竄技術研究及礦場應用［J］.天津地質學會志，1996，14（1）：35～41.

［2］何鮮，朱維耀.大港油田港西四區(qū)交聯聚合物防竄驅油數值模擬研究［J］.石油勘探與開發(fā)，1997，24（3）：41～44.

［3］朱維耀.交聯聚合物防竄驅油組分模型模擬器［J］.石油勘探與開發(fā)，1996，23（1）：43～46.

［4］朱維耀，鞠巖，何鮮.多重交聯聚合物防竄驅油組分模型模擬器［J］.西南石油學院學報，1998，13（3）：20～24.

［5］胡博仲.聚合物驅采油工程［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1997.

［6］劉慧卿.油藏數值模擬方法專題［M］.東營：石油大學出版社，2001.

TE319

A

1000－9752（2010）05－0289－04

2010－07－20

中國石油化工股份有限公司科技攻關項目（YKC0409）。

翟亮（1978－），男，2000年大學畢業(yè)，碩士，工程師，現主要從事油藏工程研究工作。

［編輯］ 蕭 雨