普通稠油油藏聚合物驅(qū)合理井距研究
——以古城油田泌125區(qū)塊為例

高雙華，張連鋒，崔 燦，趙春旭，常曉平

(1.中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450000；2.中國石化河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院)

普通稠油油藏聚合物驅(qū)合理井距研究
——以古城油田泌125區(qū)塊為例

高雙華1，張連鋒1，崔 燦2，趙春旭1，常曉平1

(1.中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450000；2.中國石化河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院)

以古城油田泌125區(qū)塊為例,針對(duì)普通稠油油藏地下原油黏度高、地下原油流動(dòng)呈非牛頓流體特性，應(yīng)用油藏工程方法計(jì)算了注入能力、采液能力與油藏注采井距的關(guān)系；針對(duì)稠油油藏存在啟動(dòng)壓力梯度的情況開展了有效驅(qū)替對(duì)井距的研究，結(jié)果顯示，驅(qū)替壓力梯度在注采井周圍能量損耗最大，油水井中點(diǎn)處存在最小驅(qū)替壓力梯度，且井距越大，最小驅(qū)替壓力梯度越小?？紤]到經(jīng)濟(jì)因素，參考數(shù)值模擬研究結(jié)果，最終確定了泌125區(qū)塊合理的井距范圍為120～141 m。

古城油田；泌125區(qū)塊；合理井距；啟動(dòng)壓力梯度

開采普通稠油油藏的方法主要有兩種[1-2]：一種是蒸汽吞吐而后轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)，一種是常規(guī)的水驅(qū)開采。水驅(qū)開采存在注水利用率不高、采收率低的問題[3-4]。聚合物驅(qū)從20世紀(jì)90年代現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以來，已經(jīng)成為大慶、勝利、河南等油田提高采收率的主要技術(shù)之一[5-6]。目前國內(nèi)外聚合物驅(qū)主要應(yīng)用于地層原油黏度小于200 mPa·s的油藏[7]。近期隨著聚合物性能、調(diào)剖堵水等技術(shù)的進(jìn)步，勝利油田的聚合物驅(qū)實(shí)踐證明增油效果較好的井集中在地下原油黏度500～1000 mPa·s區(qū)域[8]。河南油田針對(duì)地下原油黏度600 mPa·s左右的泌125斷塊開展聚合物驅(qū)研究，其中選擇合理的井距是經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)油田的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

1 油藏基本情況

古城油田泌125斷塊位于古城油田中部，為東西相交的兩條反掉弧形正斷層形成的地壘式斷鼻油氣藏，含油面積1.12 km2，地質(zhì)儲(chǔ)量223×104t，地下原油黏度652.7 mPa·s。儲(chǔ)層主要由三角洲前緣亞相的水下分流河道、河口壩、前緣席狀砂等微相組成，平均孔隙度26.1% ，平均滲透率1.606 μm2，屬大中孔隙度、高中滲透儲(chǔ)層。油藏深度590 m，溫度40.9 ℃，油層厚度薄，平均有效厚度1.8 m，油砂體疊合程度高，為普通稠油邊水?dāng)鄩K油藏。

大量的物理模擬研究、數(shù)值模擬結(jié)果及工業(yè)化實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，五點(diǎn)法井網(wǎng)具有較高的水驅(qū)和化學(xué)驅(qū)采收率，國內(nèi)大慶、勝利以及河南油田，聚合物驅(qū)、復(fù)合驅(qū)普遍采用五點(diǎn)法井網(wǎng)。類比油藏條件相似的泌124斷塊稠油油藏聚合物驅(qū)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用狀況，確定單元采用五點(diǎn)法井網(wǎng)。

2 注入能力對(duì)井距的要求

聚驅(qū)注入壓力的變化與注采井距、注入速度、溶液黏度、地層系數(shù)等因素有關(guān)，對(duì)井距的選擇必須考慮注水時(shí)的注入壓力與油層破裂壓力之間的余量，即壓力回升值，注入壓力最大上升值可用下式計(jì)算：

(1)

在一個(gè)具體油層條件下，注入強(qiáng)度取決于每口井的日注入量。對(duì)于五點(diǎn)法井網(wǎng)，單井注入量可寫成：

(2)

令(1)、(2)式中的Q相等，可以得到：

(3)

式中:Δp——壓力上升值，MPa；Q——日注入量，m3/d；h——油層厚度，m；λ——SP溶液流度，μm2/(mPa·s)；l——SP前緣半徑，相當(dāng)于注采井距，m；rw——井筒半徑，m；φ——油層孔隙度，%；υ——注入速度，PV/a；t——每年有效生產(chǎn)時(shí)間，d。

在泌125斷塊油藏條件下，考慮到篩選的聚合物殘余阻力系數(shù)3.1，用上式分別計(jì)算了注采井距80、100、120、140、160、180、200 m條件下，聚驅(qū)不同注入速度時(shí)的注入壓力回升值，根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制注入壓力上升值與注入速度在不同井距條件下的關(guān)系圖(圖1)。結(jié)果表明：在相同井距條件下，聚合物驅(qū)注入速度與壓力回升值呈線性關(guān)系，注入速度越大，壓力回升值越大；相同聚合物驅(qū)注入速度條件下，井距越大，壓力回升值越大。

圖1 不同井距注入壓力回升值與注入速度的關(guān)系

3 采液能力對(duì)井距的要求

注入聚合物溶液以后，由于注入流體的黏度增加，流動(dòng)阻力增加，壓力傳導(dǎo)能力下降。雖然注入壓力增加了，但生產(chǎn)井流壓卻下降，產(chǎn)液能力隨之降低。油井產(chǎn)液能力降低主要發(fā)生在注聚初期，之后下降變得緩慢，降低注入濃度和后續(xù)水驅(qū)階段，生產(chǎn)井流壓又逐步回升，產(chǎn)液指數(shù)逐步增加。

井底流壓與注采井距、采液速度等因素的關(guān)系式為：

(4)

式中:pi——油井井底流壓，MPa；pe——油層壓力，MPa；l——注采井距，m；φ——油層孔隙度，%；Jmin——比采液指數(shù)，t/(d·m·MPa)；υ——采液速度，PV/a；t——每年有效生產(chǎn)時(shí)間，d。

根據(jù)泌125斷塊油藏地質(zhì)特征，井底流壓下限不低于泡點(diǎn)壓力3.2 MPa，計(jì)算了不同注采井距條件下的最大采液速度；結(jié)合泌125斷塊的現(xiàn)狀，考慮采液指數(shù)下降60%，依據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制井距與采液速度的關(guān)系圖(2)。結(jié)果表明：在相同井距條件下，采液速度與井底流壓呈直線關(guān)系，注入速度越大，井底流壓越低；相同采液速度條件下，井距越大，井底流壓越低。

4 開發(fā)井距界限

在井底流壓為3.2 MPa的條件下，計(jì)算出不同井距與最大采液速度對(duì)應(yīng)關(guān)系，在壓力回升上限為6 MPa的條件下，計(jì)算出聚合物驅(qū)注入速度與極限井距的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖3所示。

圖2 不同井距采液速度與井底流壓的關(guān)系

圖3 最大井距與注入速度的關(guān)系圖

根據(jù)注入能力與井距關(guān)系、采液能力與注采井距關(guān)系，可以看出，古城油田泌125斷塊油藏條件下，注入比采出困難，即井距極限應(yīng)該主要考慮注入能力。聚合物驅(qū)油體系不同注入速度下的極限井距，如表1所示。

表1 不同注入速度下的最大注采井距

5 有效驅(qū)替對(duì)井距的要求

由于稠油黏度高、滲流阻力大，液固界面及液液界面的相互作用力大，導(dǎo)致稠油的滲流規(guī)律產(chǎn)生某種程度的變化而偏離達(dá)西定律[9]。早在1960年前蘇聯(lián)學(xué)者就提出稠油的非牛頓性[10]，隨后很多專家指出稠油油藏具有啟動(dòng)壓力梯度現(xiàn)象，認(rèn)為當(dāng)壓力梯度較小時(shí)，稠油基本上不流動(dòng)或滲流速度極??；只有當(dāng)驅(qū)動(dòng)壓力梯度超過啟動(dòng)壓力梯度時(shí)，才會(huì)有滲流發(fā)生[11]。初始?jí)毫μ荻扰c油藏孔隙度及滲透率有關(guān)，其關(guān)系式為：

其中：τ0為屈服應(yīng)力，N/m2;φ為孔隙度，%；k為滲透率，μm2。

根據(jù)上式計(jì)算得古城油田泌125斷塊的啟動(dòng)壓力梯度0.0287 MPa/m。

根據(jù)滲流理論，在同一流線上，與匯、源等距離處的滲流速度最小[12]。本文從等產(chǎn)量一源一匯滲流理論出發(fā)，依據(jù)注采單元驅(qū)替壓力梯度公式計(jì)算了不同井距條件下各點(diǎn)的驅(qū)替壓力梯度值。結(jié)果顯示，單元的驅(qū)替壓力梯度在注采井周圍能量損耗最大，油水井中點(diǎn)處存在最小驅(qū)替壓力梯度，且井距越大，最小驅(qū)替壓力梯度越小。

各井距條件下最小驅(qū)替壓力梯度回歸公式(圖4)為y=7.1012x-0.8423, 若要油水井中點(diǎn)處的油流動(dòng)，驅(qū)動(dòng)壓力梯度至少應(yīng)等于油藏的啟動(dòng)壓力梯度0.0287 MPa/m，計(jì)算有效驅(qū)替的最大注采井距為141 m。

圖4 最小驅(qū)替壓力梯度與井距關(guān)系

6 最小井距的確定

對(duì)不同井距的聚合物驅(qū)效果數(shù)值模擬結(jié)果顯示(表2)，在水驅(qū)至含水90%時(shí)，注入0.5PV的聚合物后水驅(qū)至含水98%，期間注入速度保持0.12PV/a。從三個(gè)模型提高采收率幅度可見，小井距的聚驅(qū)增油幅度比大井距高，說明對(duì)于高黏油藏小井距有利于發(fā)揮聚驅(qū)效果。因此，泌125斷塊在聚合物驅(qū)前，通過井網(wǎng)完調(diào)整進(jìn)一步縮小注采井距，對(duì)提高聚合物驅(qū)效果十分必要。但井距越小，投資越大，需考慮經(jīng)濟(jì)因素。類比油藏條件相似的泌123斷塊和泌124斷塊現(xiàn)場(chǎng)聚合物驅(qū)井網(wǎng)井距，確定泌125斷塊聚合物驅(qū)合適的井距為120～141 m。

表2 泌125斷塊不同井距下聚合物驅(qū)效果

7 結(jié)論

(1)相同聚合物驅(qū)注入速度條件下，井距越大，壓力回升值越大；相同采液速度條件下，井距越大，井底流壓越低。

(2)單元的驅(qū)替壓力梯度在注采井周圍能量損耗最大，油水井中點(diǎn)處存在最小驅(qū)替壓力梯度，且井距越大，最小驅(qū)替壓力梯度越小。單元最小驅(qū)動(dòng)壓力梯度應(yīng)大于油藏的啟動(dòng)壓力梯度，地下原油黏度652.7 mPa·s時(shí)，計(jì)算有效驅(qū)替的最大注采井距為141 m。

(3)數(shù)值模擬結(jié)果顯示高黏油藏小井距有利于發(fā)揮聚驅(qū)效果。

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編輯：李金華

1673-8217(2015)04-0087-03

2015-02-06

高雙華，工程師，1985年生，2009年畢業(yè)于重慶科技學(xué)院石油工程專業(yè)，現(xiàn)從事三次采油開發(fā)技術(shù)研究工作。

TE357

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