聚合物驅(qū)數(shù)值模擬技術(shù)在莊一斷塊的應(yīng)用

宋舜堯，周 瑩

(大港油田勘探開發(fā)研究院，天津 300280)

隨著國內(nèi)主要油田水驅(qū)開發(fā)逐漸進(jìn)入高含水和特高含水期，聚合物驅(qū)因具有采收率增幅大的特點而受到了廣泛重視，并已在大港、大慶、勝利、遼河、新疆和渤海等油田進(jìn)行了礦場試驗，增油降水效果明顯［1］。

制訂最佳的油藏聚合物驅(qū)開發(fā)方案需要進(jìn)行精細(xì)的數(shù)值模擬研究，定量分析注入方式、參數(shù)等對提高采收率產(chǎn)生的影響。為此，結(jié)合室內(nèi)實驗結(jié)果和礦場動態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)莊一斷塊的油藏特征，采用FACS數(shù)值模擬軟件，設(shè)計聚合物驅(qū)數(shù)值模型，對聚合物驅(qū)各參數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬優(yōu)化研究［2－4］。

1 基本地質(zhì)特征

1.1 油藏概況

羊二莊油田莊一斷塊為羊二莊油田主力開發(fā)斷塊，該斷塊為一向西北傾斜的半背斜構(gòu)造，東部被斷層切割，西部敞開與邊水相連，為一構(gòu)造油藏。NmⅢ4油組位于莊5－18－1井?dāng)鄬由仙P，地層傾角為 4°～5°，油層埋藏深度為 1563.3～1632.0m。含油面積為1.3km2，平均有效厚度為8.1m。根據(jù)沉積旋回、巖性特征、油氣水分布規(guī)律，結(jié)合巖礦特征和電性特點，將NmⅢ4油組細(xì)分為3個單砂層，即NmⅢ4－1、NmⅢ4－2和NmⅢ4－3，連續(xù)分布在30～40m井段內(nèi)。

1.2 存在問題

(1)受儲層非均質(zhì)影響，層內(nèi)、層間及平面矛盾突出。

(2)高含水后期水驅(qū)效果變差，水淹程度較高。

(3)局部井區(qū)注采井網(wǎng)欠完善，水驅(qū)控制程度較低。

(4)歷史上采油井大段合采，常規(guī)產(chǎn)量劈分方法存在偏差，導(dǎo)致可采儲量采出程度偏高。

1.3 水驅(qū)剩余油飽和度場分布研究

應(yīng)用數(shù)值模擬技術(shù)能夠深刻認(rèn)識油藏的水驅(qū)油過程，全面研究油藏水淹特征及剩余油分布規(guī)律。為了解該斷塊油藏剩余油的分布狀況，本研究應(yīng)用美國LandMark－VIP油藏數(shù)值模擬軟件進(jìn)行了剩余油模擬［5］。

數(shù)值模擬結(jié)果表明，NmⅢ4油組剩余油飽和度場分布具有以下特點:

(1)主力油層注采井網(wǎng)完善，水淹嚴(yán)重，剩余油飽和度較低。

(2)部分油層受到砂體展布的限制，局部不能形成良好注采井網(wǎng)，剩余油飽和度較高。

目前NmⅢ4油組已進(jìn)入特高含水開采階段(綜合含水率為96.5%)，主力油層水淹狀況嚴(yán)重，依靠常規(guī)二次采油很難大幅度提高開發(fā)效果。因此，有必要實施聚合物驅(qū)三次采油技術(shù)，以進(jìn)一步改善開發(fā)效果，提高最終采收率［6］。

2 聚合物驅(qū)地質(zhì)方案研究

2.1 注聚合物層位及井網(wǎng)篩選

2.1.1 注聚合物層位篩選

莊一斷塊NmⅢ4油組NmⅢ4－1砂層原始含油飽和度較低，平均含油飽和度為23.35%，結(jié)合地質(zhì)條件和生產(chǎn)情況分析，NmⅢ4－1砂層的單井生產(chǎn)能力普遍比較低，剩余油潛力較小。NmⅢ4－2、NmⅢ4－3兩個單砂層歷史上注采井網(wǎng)較為完善，單砂層吸水狀況好，目前水淹狀況嚴(yán)重，剩余油飽和度比較低，一般為30%～48%，但相對于NmⅢ4－1砂層要高。因此，確定莊一斷塊NmⅢ4油組NmⅢ4－2和NmⅢ4－3兩個單砂層為注聚合物目的層位。

2.1.2 注聚合物層位目前注采完善情況

注聚合物層位目前有7口油井、8口水井，水驅(qū)控制程度為69.6%。由于大部分油水井因套管變形而停產(chǎn)或報廢，造成目前生產(chǎn)井對儲量的控制程度較低。因此必須進(jìn)一步完善注采井網(wǎng)，提高水驅(qū)控制程度，確保聚合物驅(qū)效果。

2.1.3 注聚合物井篩選

莊一斷塊NmⅢ4油組共篩選注聚合物井11口，受益井13口。其中單向受益井1口，雙向受益井4口，多向受益井8口。注采井網(wǎng)完善后水驅(qū)控制程度由目前的69.6%上升至89.2%，提高了19.6%。

2.2 聚合物驅(qū)注入?yún)?shù)設(shè)計

在前期水驅(qū)數(shù)值模擬研究計算出的末階段壓力場和含水飽和度場的基礎(chǔ)上，利用美國Grand公司的FACS三元化學(xué)驅(qū)數(shù)值模擬軟件，根據(jù)油田生產(chǎn)實際，結(jié)合實驗室提供的聚合物相關(guān)實驗參數(shù)［7］，進(jìn)行了聚合物驅(qū)方案參數(shù)的優(yōu)化與篩選研究，篩選出效果最佳、經(jīng)濟(jì)最好的參數(shù)組合，為礦場實施方案的編制提供了理論依據(jù)［8］。

2.2.1 注入孔隙體積

首先，在固定注入聚合物濃度為1000mg/L、注入速度為0.1PV/a的基礎(chǔ)上，設(shè)計了注入孔隙體積為0.2PV、0.3PV、0.49PV、0.5PV和0.6PV 5個方案，并與相應(yīng)水驅(qū)開發(fā)指標(biāo)進(jìn)行綜合對比，通過計算可以看出，隨著注入孔隙體積的增加，提高采收率值逐漸增大 (表1)。但由于注入孔隙體積增大，聚合物用量隨之增加，導(dǎo)致相應(yīng)的噸聚合物增油量逐漸降低。

通過篩選，在注入孔隙體積為0.4PV時，產(chǎn)生的效果最好，具有比較高的采收率 (6.89%)和噸聚合物增油量 (63.46t)，因此推薦注入孔隙體積為0.4PV。

表1 不同注入孔隙體積10年末開發(fā)指標(biāo)預(yù)測表Table 1 The development index prediction of different volume ratio at the end of 10 years

2.2.2 注入聚合物濃度

針對不同聚合物濃度對驅(qū)油效果的影響，根據(jù)實驗室提供的黏度數(shù)據(jù)設(shè)計了 500mg/L、1000mg/L、1500mg/L、2000mg/L和 2500mg/L 5種不同聚合物濃度方案，注入孔隙體積定為0.4PV，注入速度定為0.1PV/a。

計算結(jié)果 (表2)顯示，隨著注入聚合物濃度的增加，提高采收率值逐漸增大，效果顯著;但噸聚合物增油量在聚合物濃度為1500mg/L時最高(63.46t)，綜合考慮推薦注入聚合物濃度為1500mg/L。

2.2.3 注入速度

根據(jù)注入孔隙體積、注入聚合物濃度的結(jié)果，選定了注入孔隙體積為0.4PV、注入聚合物濃度為1500mg/L，分別對 0.1PV/a、0.11PV/a、0.12PV/a、0.13PV/a和0.14PV/a 5個注入速度方案進(jìn)行優(yōu)化篩選。

由結(jié)果 (表3)可以看出，在不考慮油藏壓力極限的情況下，實施效果隨注入速度的增加而變好，見效時間也越來越早;但通過模擬油藏平均壓力曲線可以看出，在注入速度超過0.12PV/a時，經(jīng)預(yù)測10年末油藏平均壓力發(fā)生了激變，達(dá)到20MPa以上。為了避免對地層造成傷害，綜合考慮，推薦0.12PV/a的注入速度為聚合物注入方案。

表2 不同注入濃度10年末開發(fā)指標(biāo)預(yù)測表Table 2 The development index prediction of different polymer concentration at the end of 10 years

表3 不同注入速度10年末開發(fā)指標(biāo)預(yù)測表Table 3 The development index prediction of differentInjection speed at the end of 10 years

2.2.4 注入方式

根據(jù)其他油田礦場注聚合物經(jīng)驗，結(jié)合本區(qū)塊的實際情況，對注入方式進(jìn)行了篩選。根據(jù)前面篩選推薦結(jié)果，聚合物濃度為1500mg/L、注入孔隙體積為0.4PV，總的聚合物用量為600PV·mg/L。在總用量不變的前提下，以0.12PV/a的注入速度，設(shè)計了4種注入方式進(jìn)行優(yōu)化篩選。

從計算結(jié)果 (表4)可以看出，各種注入方式對提高采收率結(jié)果影響差異不是很大，考慮到現(xiàn)場的復(fù)雜性和方案實施的可操作性［9，10］，推薦采用一級段塞注入方式，預(yù)計提高采收率6.89%。

表4 不同注入方式10年末開發(fā)指標(biāo)預(yù)測表Table 4 The development index prediction of different injection pattern at the end of 10 years

2.3 聚合物驅(qū)方案設(shè)計

綜合各項研究成果，設(shè)計羊二莊油田莊一斷塊NmⅢ4油組聚合物驅(qū)的方案為:研究區(qū)塊控制孔隙體積為190.1×104m3，共需注入聚合物溶液76.4×104m3，設(shè)計注入孔隙體積為0.4PV，采用一級段塞注入方式，注入聚合物濃度為1500mg/L，日注入量為645m3，年注入速度為0.12PV，注入時間為3.4年，需要注入聚合物純干粉1141t。

2.4 聚合物驅(qū)開發(fā)指標(biāo)預(yù)測

根據(jù)數(shù)值模擬計算結(jié)果，羊二莊油田莊一斷塊NmⅢ4油組實施聚合物驅(qū)后可以獲得顯著的增油降水效果。在前面確定的調(diào)整后的注采井網(wǎng)上，聚合物驅(qū)與常規(guī)水驅(qū)相比，10年末預(yù)計可提高采收率6.89%，含水最低可降低20個百分點以上。

3 結(jié)束語

(1)三次采油技術(shù)結(jié)合了常規(guī)油藏研究方法與油藏數(shù)值模擬技術(shù)，能充分挖掘老油田剩余油潛力，進(jìn)一步提高采收率。

(2)三次采油技術(shù)研究需要對油藏地質(zhì)特點有深入的認(rèn)識，離不開地質(zhì)、油藏工程的基礎(chǔ)研究。

(3)聚合物驅(qū)數(shù)值模擬涉及參數(shù)較多，調(diào)整各項參數(shù)組合將產(chǎn)生不同的結(jié)果，由于實驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)可能存在差異，有待于繼續(xù)優(yōu)化參數(shù)組合，為后期預(yù)測的準(zhǔn)確性提供依據(jù)。

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