海上油田疏水締合聚合物驅(qū)分級(jí)控制歷史擬合方法研究

劉英 羅憲波 李金宜 張迎春 蘇彥春

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司渤海油田勘探開(kāi)發(fā)研究院，天津 300452)

渤海海域油田提高采收率較為現(xiàn)實(shí)的途徑是基于聚合物驅(qū)的化學(xué)驅(qū)提高采收率技術(shù)，該技術(shù)是構(gòu)成海上油田高效開(kāi)發(fā)新模式的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，在海上油田開(kāi)發(fā)新模式中具有十分重要的地位和作用［1］。新模式模糊了第一、二、三次采油的界限，對(duì)于聚合物驅(qū)為主的提高采收率技術(shù)，提出早期注水、注水即注聚、注水注聚相結(jié)合的措施，在最短的時(shí)間內(nèi)采出更多的原油，達(dá)到最大采收率。

綏中36－1油田是海上首次開(kāi)展聚合物驅(qū)的油田，針對(duì)綏中36－1油田注入水礦化度高，尤其是鈣鎂離子濃度高等特點(diǎn)，選用了抗鹽的疏水締合聚合物。綏中36－1油田經(jīng)過(guò)單井注聚階段、井組注聚階段并進(jìn)入擴(kuò)大井組注聚階段歷時(shí)已超2 a，有一定的增油降水效果，達(dá)到了注聚礦場(chǎng)試驗(yàn)的目的。

疏水締合聚合物驅(qū)礦場(chǎng)試驗(yàn)中，對(duì)注聚油藏的認(rèn)識(shí)以及注聚方案的優(yōu)化需要借助于數(shù)值模擬歷史擬合，其關(guān)鍵點(diǎn)是聚合物物化參數(shù)的選取［2］。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)條件和地下油藏滲流條件的差異，導(dǎo)致室內(nèi)實(shí)驗(yàn)得到的聚合物物化參數(shù)偏理想化。根據(jù)7年間的注聚礦場(chǎng)試驗(yàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)得到一套油藏規(guī)模的物化參數(shù)，使歷史擬合修正的模型更加接近地下真實(shí)油藏。

1 注聚區(qū)歷史擬合研究

1.1 數(shù)值模擬模型

本次研究采用角點(diǎn)坐標(biāo)，在平面上劃分網(wǎng)格75×117，共8775個(gè)網(wǎng)格，縱向上共分為56個(gè)模擬層，總網(wǎng)格數(shù)為8775×56，共計(jì)491400。模型X方向步長(zhǎng)7～115 m，Y方向步長(zhǎng)39～70 m，Z方向步長(zhǎng)0.4～29 m;模型滲透率平均值為 1750 ×10－3μm2，孔隙度平均值為0.289。在注聚井組試驗(yàn)階段A7井組采用4口注聚井，在擴(kuò)大井組注聚階段新增7口注聚井，形成A7擴(kuò)大井組注聚和B7井組注聚。

由于模擬范圍內(nèi)包含注聚單井試驗(yàn)、注聚井組試驗(yàn)和擴(kuò)大井組注聚，因此歷史擬合分為水驅(qū)歷史擬合及聚合物驅(qū)歷史擬合兩部分。水驅(qū)歷史擬合采用綏中36－1油田生產(chǎn)項(xiàng)目隊(duì)研究結(jié)果，聚合物驅(qū)歷史擬合至2009年6月。

1.2 注聚歷史擬合新觀點(diǎn)

1.2.1 新的階段劃分

分三個(gè)階段進(jìn)行歷史擬合，即單井注聚階段、井組注聚階段和注聚擴(kuò)大階段，強(qiáng)調(diào)分級(jí)控制理念。

(1)一級(jí)控制:單井注聚階段。聚驅(qū)只在油田小范圍內(nèi)發(fā)揮作用，受效井單一，效果顯著。此階段歷史擬合過(guò)程中，重點(diǎn)考慮如黏度、殘余阻力系數(shù)等對(duì)聚驅(qū)影響顯著的物化參數(shù)，暫不考慮吸附量、不可及孔隙體積的影響(不可及孔隙體積和吸附量對(duì)聚驅(qū)效果影響小)。

(2)二級(jí)控制:井組注聚階段。聚驅(qū)從單井?dāng)U大到井組，聚驅(qū)效果在井組生產(chǎn)中得以動(dòng)態(tài)體現(xiàn)。此階段歷史擬合中，要充分考慮各物化參數(shù)對(duì)擬合參數(shù)的影響，需要做聚合物物化參數(shù)敏感性分析，并進(jìn)行聚合物物化參數(shù)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)精細(xì)的歷史擬合。

(3)三級(jí)控制:注聚擴(kuò)大階段。隨著聚驅(qū)范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，聚驅(qū)效果在油田生產(chǎn)過(guò)程中逐漸顯現(xiàn)。在井組擬合的基礎(chǔ)上，充分結(jié)合注聚區(qū)域內(nèi)各井的吸水剖面、產(chǎn)液剖面、飽和度測(cè)井、小層水淹圖、生產(chǎn)井產(chǎn)聚濃度等資料，細(xì)化研究聚合物溶液地下滲流情況，以聚合物物化參數(shù)調(diào)整為主、靜態(tài)模型調(diào)整為輔的手段進(jìn)行聚驅(qū)歷史擬合。

1.2.2 新的擬合思路

與黑油模型相比，聚驅(qū)模型多了一套聚合物物化參數(shù)。聚合物物化參數(shù)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)是最確定的參數(shù)，然而在礦場(chǎng)使用中是最不確定的參數(shù);因此，一方面是根據(jù)動(dòng)態(tài)認(rèn)識(shí)對(duì)模型的修改，另一方面是通過(guò)修改聚合物物化參數(shù)達(dá)到擬合的目的，同時(shí)根據(jù)6年間的注聚礦場(chǎng)應(yīng)用得到一套聚合物物化參數(shù)。

1.2.3 新的擬合參數(shù)

它的“新”，體現(xiàn)在“多”。不僅需要擬合井組含水、單井含水、靜壓、流壓、而且更需要擬合見(jiàn)聚濃度、聚合物物化參數(shù)，通過(guò)上述參數(shù)與實(shí)測(cè)值吻合程度，檢查歷史擬合的精度。

1.3 歷史擬合過(guò)程

1.3.1 聚合物驅(qū)跟蹤擬合步驟

基于水驅(qū)歷史擬合油藏模型，利用ECLIPSE軟件的POLYMER模塊，從2003年9月 —2005年5月擬合J03井注聚試驗(yàn)，2005年10月 —2009年6月擬合注聚試驗(yàn)井組和井組擴(kuò)大的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)。

首先在水驅(qū)歷史擬合建立的油藏模型基礎(chǔ)上，加載聚合物驅(qū)注入、產(chǎn)出生產(chǎn)數(shù)據(jù);然后通過(guò)調(diào)整模型中聚合物參數(shù)，計(jì)算含水的變化，認(rèn)識(shí)模型中不同聚合物溶液參數(shù)的敏感性;最后在油井定液量、水井定注入量的條件下通過(guò)調(diào)整聚合物驅(qū)參數(shù)、地層傳導(dǎo)率和注入井吸水剖面等擬合生產(chǎn)井含水、靜壓和見(jiàn)聚濃度，從而建立有效可靠的聚合物驅(qū)油藏模型。

1.3.2 跟蹤擬合參數(shù)調(diào)整

調(diào)整原則:在井組聚合物驅(qū)方案設(shè)計(jì)的聚合物參數(shù)基礎(chǔ)上，以調(diào)整聚合物溶液參數(shù)為主、調(diào)整地質(zhì)模型參數(shù)為輔，通過(guò)擬合含水變化達(dá)到最終擬合的目的。

調(diào)整的參數(shù)包括:

(1)調(diào)整虛擬井的注水量以便擬合注入井吸水剖面。

(2)聚合物溶液參數(shù)主要是黏度、殘余阻力系數(shù)和吸附量。

(3)井間滲透率和傳導(dǎo)率，結(jié)合小層水淹圖及動(dòng)態(tài)認(rèn)識(shí)進(jìn)行調(diào)整。

1.3.3 聚合物物化參數(shù)敏感性分析

在一級(jí)控制階段，主要針對(duì)黏度和阻力系數(shù)進(jìn)行敏感性分析(圖1、圖2)。

圖1 單井注聚階段注入黏度敏感性分析

圖2 單井注聚階段阻力系數(shù)敏感性分析

在二、三級(jí)控制階段，從模型中切出注聚井組，進(jìn)行聚合物物化參數(shù)敏感性分析(圖5—圖6)。

圖3 聚合物地下工作黏度敏感性分析

圖4 聚合物吸附量敏感性分析

圖5 聚合物不可及孔隙體積敏感性分析

圖6 聚合物殘余阻力系數(shù)敏感性分析

從敏感性分析的結(jié)果可以看出，以累產(chǎn)油為觀測(cè)數(shù)據(jù)，聚合物的黏度和殘余阻力系數(shù)對(duì)累產(chǎn)油量很敏感，不可及孔隙體積和吸附量不敏感。敏感性排序?yàn)?黏度＞殘余阻力系數(shù)＞吸附量、不可及孔隙體積。

1.4 歷史擬合結(jié)果

1.4.1 含水?dāng)M合結(jié)果

由圖7可知，在一級(jí)控制階段通過(guò)對(duì)聚合物黏度和殘余阻力系數(shù)的調(diào)整，在聚驅(qū)階段油井含水?dāng)M合更符合實(shí)際情況。

圖7 單井注聚階段油井含水?dāng)M合常規(guī)方法與新方法效果對(duì)比

從圖8可知，二級(jí)和三級(jí)控制階段，在井組聚合物驅(qū)方案設(shè)計(jì)的聚合物參數(shù)基礎(chǔ)上，以調(diào)整聚合物溶液參數(shù)為主，調(diào)整地質(zhì)模型參數(shù)為輔，通過(guò)擬合含水變化達(dá)到最終擬合的目的。

圖8 井組注聚及擴(kuò)大注聚階段含水?dāng)M合常規(guī)方法與新方法效果對(duì)比

1.4.2 靜壓擬合結(jié)果

地層靜壓的觀測(cè)值與數(shù)值模擬計(jì)算值基本重合，吻合程度高，說(shuō)明油藏的能量擬合與目前認(rèn)識(shí)一致。

1.4.3 產(chǎn)聚濃度擬合結(jié)果

單井的見(jiàn)聚濃度的趨勢(shì)、數(shù)值模擬計(jì)算值和觀測(cè)值相一致，局部出現(xiàn)觀測(cè)值跳動(dòng)。在歷史擬合過(guò)程中見(jiàn)聚濃度的擬合比較困難，其原因除了地層吸附滯留之外，還有實(shí)驗(yàn)室測(cè)量誤差。

2 單井防砂段注聚量?jī)?yōu)化方案研究

綏中36－1油田注聚區(qū)縱向上I油組注聚，II油組注水，受益油井采用合采的方式?？v向上注聚受注水的影響，平面上受周邊注水的影響?，F(xiàn)提出聚驅(qū)調(diào)整的建議方案，協(xié)調(diào)注水與注聚的關(guān)系，降低注水對(duì)注聚的干擾。

I期注聚方案共設(shè)計(jì)26口注聚井，聚合物用量約7.5萬(wàn)t。設(shè)計(jì)A7井組、B7井組注聚濃度1750 mgL;AI平臺(tái)及J平臺(tái)邊部2250 mgL。方案預(yù)計(jì)I期增油555萬(wàn)m3，提高采收率6.0%。在基礎(chǔ)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化注聚方案研究，保持原方案的單井注聚量不變，設(shè)計(jì)4套方案。

在聚合物驅(qū)歷史擬合的基礎(chǔ)上，利用數(shù)值模擬技術(shù)，進(jìn)行4套方案的指標(biāo)對(duì)比。根據(jù)聚驅(qū)增油量(圖9)，按照防砂段的剩余儲(chǔ)量劈分注(水)聚量的結(jié)果最優(yōu)。截至注聚結(jié)束，與水驅(qū)開(kāi)發(fā)方式相比，通過(guò)數(shù)值模擬預(yù)測(cè)按照防砂段的剩余儲(chǔ)量劈分注(水)聚量的累增油為 592.42萬(wàn) m2，提高采收率6.85%。

圖9 注聚方案累產(chǎn)油量對(duì)比

3 結(jié)論

(1)根據(jù)綏中36－1油田的注聚礦場(chǎng)應(yīng)用情況，摸索出全新的注聚歷史擬合方法，從含水、靜壓、流壓、見(jiàn)聚濃度以及增油量等指標(biāo)綜合考核，認(rèn)為該歷史擬合方法得到的模型符合目前的認(rèn)識(shí)。

(2)通過(guò)注聚歷史擬合得到符合目前礦場(chǎng)認(rèn)識(shí)的聚合物物化參數(shù)，豐富了海上聚合物驅(qū)理論與實(shí)踐。

(3)在注聚區(qū)歷史擬合的基礎(chǔ)上，進(jìn)行優(yōu)化注水注聚方案研究，分別設(shè)計(jì)了4套方案，從數(shù)值模擬預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)看，按照防砂段的剩余儲(chǔ)量劈分注(水)聚量的結(jié)果最優(yōu)。

［1］Wang D M，Zhang J C，Meng F R，et al.Commercial Test of Polymer Flooding in Daqing Oil Fields［G］.SPE 29902，1995.

［2］Ming H，Xiang W T，Zhang J.Application of EOR Technology by Means of Polymer Flooding in Bohai Oil Fields［G］.SPE 104432，2006.