聚驅(qū)井鉆?；謴?fù)期含水上升速度的控制方法探討

杜 強(qiáng)

(大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江大慶 163414)

隨著油田開發(fā)的不斷深入，為了不斷增加可采儲(chǔ)量，進(jìn)一步提高采出程度，盡可能的完善注采關(guān)系，提高對(duì)油層的控制程度。于是不同時(shí)期都會(huì)布一批新井，在鉆井的同時(shí)勢(shì)必就會(huì)將周圍幾十米甚至上百米范圍內(nèi)的注水井以及部分采出井實(shí)施關(guān)井，以此來(lái)配合新井的順利投產(chǎn)。關(guān)井就會(huì)影響產(chǎn)量，而鉆?；謴?fù)初期油井含水上升速度往往都會(huì)加快，為了降低鉆停對(duì)產(chǎn)量的影響，必須對(duì)控制鉆?；謴?fù)初期的含水上升速度的方法進(jìn)行研究。

為配合鉆井，從2008年4月18日開始鉆停。南四東聚驅(qū)區(qū)塊從4月18日到5月16日位于2注入站地區(qū)的第一批鉆停注入井共6口，該區(qū)塊10口連通油井受鉆停影響。鉆停前日產(chǎn)液833 t，日產(chǎn)油54.8 t，含水93.42%，月度含水上升速度0.19個(gè)百分點(diǎn)。鉆停期間日產(chǎn)液，日產(chǎn)油均大幅下降。鉆?；謴?fù)后產(chǎn)液量開始恢復(fù)，產(chǎn)油量繼續(xù)下降，含水大幅回升，月度含水上升速度0.96個(gè)百分點(diǎn)，鉆停恢復(fù)期含水上升速度明顯加快。

1 控制含水回升速度計(jì)算模型

1.1 流體在突縮流道內(nèi)的驅(qū)油模型

目前的老井，絕大多數(shù)都實(shí)施過(guò)增產(chǎn)措施，這就意味著近井地帶孔隙度增大，油層孔道也基本都是大孔道。壓裂液作用范圍外的地方孔隙度相對(duì)減小，這就形成了突縮流道，可簡(jiǎn)化為如圖1所示的規(guī)則突縮流道模型，在凸角內(nèi)就有剩余油存在。而這也就說(shuō)明近井地帶以外的地方還有剩余油的存在。

圖1 突縮流道模型

1.2 SPTT本構(gòu)方程

通過(guò)Phan-Thien-Tanner(PTT)SPTT本構(gòu)方程及數(shù)值模擬能定量地描述聚合物溶液的剪切豁度和法向應(yīng)力差，它是一個(gè)非線性微分型豁彈性本構(gòu)方程，其本構(gòu)方程的一般形式如式(1)，式(2)是單松弛時(shí)間SPTT模型的線性表達(dá)式。

式中:τ—應(yīng)力張量;λ—松弛時(shí)間;η0—零剪切黏度;trτ— 應(yīng)力的跡，且 trτ=τxx+τyy+τzz;ε — 與溶液拉伸特性有關(guān)的材料參數(shù);D—形變速率張量。當(dāng)ε=0時(shí)，PTT模型退化為上隨體麥克斯韋模型［2］。

1.3 數(shù)值模擬計(jì)算

利用上述計(jì)算方程，采用均勻網(wǎng)格的有限差分法對(duì)式(2)進(jìn)行離散數(shù)值求解［3］，選擇邊界條件，計(jì)算后得到的不同Re(雷諾數(shù))、We(表示黏彈性)、ε值組合下的流場(chǎng)合速度場(chǎng)，這里給出ε=0.02時(shí)的流函數(shù)和速度等值線圖(見圖2)。

圖2 流函數(shù)和速度等值線圖

從圖2可以看出:在凸角處都存在角渦［4］，而且渦流區(qū)的范圍隨著黏彈性的增強(qiáng)而增大。這是因?yàn)樵谟筒亓鲃?dòng)條件下(即雷諾數(shù)Re較小時(shí))，流體的黏彈性對(duì)流動(dòng)起主導(dǎo)作用，黏彈性越強(qiáng)(即We越大)在流動(dòng)截面突變處產(chǎn)生的黏彈性渦強(qiáng)越強(qiáng)。

渦流區(qū)隨著黏彈性的增加而不斷擴(kuò)大，那么與之對(duì)應(yīng)的渦強(qiáng)勢(shì)必得到加強(qiáng)，進(jìn)而增加凸角內(nèi)流體的流速和作用力。由此可知，黏彈性流體在驅(qū)替凸角類型的死油區(qū)時(shí)，渦強(qiáng)增加是提高凸角內(nèi)驅(qū)油量的一個(gè)重要原因，亦即是提高流體黏彈性可以提高凸角內(nèi)驅(qū)油量。

1.4 含水回升速度分析

提高濃度，增加黏度，延長(zhǎng)捕集時(shí)間和擴(kuò)大波及體積，同時(shí)有效控制含水回升速度，鉆停期間，停注注入井附近形成一個(gè)低壓區(qū)，油層液流方向會(huì)發(fā)生改變，一段時(shí)間內(nèi)還可能會(huì)形成倒流現(xiàn)象，當(dāng)壓力達(dá)到平衡點(diǎn)時(shí)倒流現(xiàn)象停止。而倒流就可能導(dǎo)致低滲透層位或區(qū)域孔道阻塞，以致鉆停恢復(fù)時(shí)，以前注入困難的層位注入更加困難，而相對(duì)于高滲透層和大孔道，這種阻塞現(xiàn)象并不明顯［5］。

如果在鉆?；謴?fù)初期提高注入聚合物溶液的濃度，黏度也就隨之提高，這樣在恢復(fù)注入初期的低壓環(huán)境下，相對(duì)比較容易注入。具有較高黏度的溶液在高滲透層中的流速自然就會(huì)降低，同時(shí)在中低滲透層中的渦強(qiáng)也會(huì)加大，將突縮流道處的原油驅(qū)替出來(lái)。這樣既能達(dá)到控制含水上升速度的目的，又能進(jìn)一步提高井區(qū)采出程度。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析

南四東區(qū)第一批鉆停注入井中的南4-31-P40井，4月18日鉆停關(guān)井，6月12日恢復(fù)開井，6月18日下發(fā)濃度調(diào)整方案，配比由3.5∶1調(diào)整為2.7∶1，20日按新方案注入。同時(shí)為了降低注入溶液在油層孔道中的滲流阻力，可對(duì)與間開高含水采油井連通注入井配比進(jìn)行調(diào)整，降低注入濃度、黏度，確保注入溶液的正常推進(jìn)。在經(jīng)歷幾個(gè)月的鉆停期后，地層壓力下降明顯，注入溶液容易沿大孔道形成單層突進(jìn)，通過(guò)周期注水可以有效的控制含水上升速度。南4-31-P40井注入數(shù)據(jù)見表1，該井連通油井生產(chǎn)曲線見圖3，該井連通油井與其他油井含水對(duì)比曲線見圖4，其他7口油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表2。

表1 南4-31-P40井注入數(shù)據(jù)表

表2 其他7口油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)表(測(cè)試時(shí)間2008年)

圖3 南4-31-P40井連通油井生產(chǎn)曲線

圖4 南4-31-P40井連通油井與其他油井含水對(duì)比曲線

從圖4中可以看出，南4-31-P40井連通油井鉆?；謴?fù)后，含水上升速度明顯低于其他未進(jìn)行濃度調(diào)整的井。由此可知，在鉆?；謴?fù)初期在現(xiàn)有聚合物類型基礎(chǔ)上進(jìn)行提高濃度方案調(diào)整，可有效控制含水回升速度。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)通過(guò)SPTT流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，得到本構(gòu)方程、流函數(shù)方程、采用均勻網(wǎng)格的有限差分法對(duì)式進(jìn)行離散數(shù)值求解，得出各種流速狀態(tài)下等值分布圖。

(2)在鉆?；謴?fù)初期，利用鉆停形成的地層低壓條件，通過(guò)提高黏度有效驅(qū)替突縮流道中的原油。在油藏條件下，隨著We的逐漸增大，凸角內(nèi)的漩渦則逐漸增大，并向凸角內(nèi)伸展，流動(dòng)區(qū)域明顯增大，滯留區(qū)域在逐漸減小，流動(dòng)的速度大大超過(guò)了牛頓流體的速度，流體的波及體積增加，波及效率增大。

(3)鉆?；謴?fù)初期提高注入濃度和黏度，延緩聚合物溶液在油層中的推進(jìn)速度可以有效控制含水回升速度。

［1］尹洪軍，姜海梅，鐘會(huì)影，等.SPTT黏彈性流體在突縮流道內(nèi)的流動(dòng)［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2008，27(2):56-59.

［2］Pinho F T，Oliveira P J.Analysis of Forced Convection in Pipes and Channels with the Simplified Phan Thien Tanner Fluid［J］.Inter J Heat and Mass Transfer，2000，43:227-228.

［3］Byars J A，Binnington R J，Boger D V.Entry Flow and Constitutive Modelling of Fluid S1［J］.J Non Newtonian Fluid Mechanics，1997:219-235.

［4］Azaiez J，Gunette R，Ait-Kadi A Numerical Simulation of Viscoelastic Flows Through a Planar Contraction［J］.J Non Newtonian Fluid Mechanics，1996:253-277.

［5］Wang Demin，Cheng Jiecheng，Yang Qingyan，et al.Viscoelastic Polymer Can Increase Microscale Displacement Efficiency in Cores［R］.SPE63227，2000.