沈150區(qū)塊空氣驅(qū)數(shù)值模擬研究

趙雨希， 楊海玉

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沈150區(qū)塊空氣驅(qū)數(shù)值模擬研究

趙雨希1， 楊海玉2

（1. 東北石油大學(xué)，石油工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163000； 2. 大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江 大慶 163000）

沈150區(qū)塊經(jīng)過近二十年的大規(guī)模水驅(qū)開發(fā)，油田早已進(jìn)入中高含水期。在地質(zhì)建模和水驅(qū)歷史擬合的基礎(chǔ)上，開展了氣驅(qū)數(shù)值模擬研究,優(yōu)選出最佳驅(qū)油方案，從而降低了現(xiàn)場試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)，為特低滲透油藏實(shí)施注空氣驅(qū)油提供借鑒。沈150區(qū)塊注空氣驅(qū)油具有一定的可行性，可以有效動(dòng)用部分難采儲(chǔ)量，改善區(qū)塊開發(fā)效果。

空氣驅(qū)；室內(nèi)實(shí)驗(yàn)；數(shù)值模擬；方案優(yōu)化；沈150塊

沈150區(qū)塊為低滲透油藏，采出程度低地質(zhì)儲(chǔ)量1 015.6×104t。油層具有縱向上非均質(zhì)性強(qiáng)，油層厚度小的特點(diǎn)。截至2012年，區(qū)塊累計(jì)產(chǎn)油77.5×104t，采出程度為6.79%。在開發(fā)的中后期出現(xiàn)注水困難，部分油水井無法正常投入使用的情況。由于地層能量不能得到及時(shí)補(bǔ)充，采收率很低。

許多研究表明，注空氣是改善低滲油藏開發(fā)效果的有效方法，可以解決低滲油藏注水開發(fā)有效壓力系統(tǒng)難以建立的問題[1]。國外部分低滲油藏采用注氣方式成功開發(fā)，開發(fā)效果較注水開發(fā)明顯改善[2]，國內(nèi)部分油田也開展了現(xiàn)場試驗(yàn)，取得初步的效果[3]。注空氣成本低且不受氣源的限制，是較為理想的開發(fā)方式[4]。

1 空氣驅(qū)可行性預(yù)測

在空氣驅(qū)項(xiàng)目決策前都要經(jīng)過嚴(yán)格的可行性研究，但由于油價(jià)和投資等其他因素，篩選方法以及參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)無法定量化[5]。沈150區(qū)塊油藏溫度96℃左右，深度在2700~3100 m，含油飽和度60%左右，原油粘度在油藏狀態(tài)下低于10 mPa·s，原油的氧化動(dòng)力學(xué)性能較好。適用注水困難的低滲輕質(zhì)油藏的二次采油，及注水后剩余油飽和度高的區(qū)塊的三次采油，研究區(qū)塊符合空氣驅(qū)適用條件。

井組選擇

空氣驅(qū)預(yù)測方案要篩選合理的井組進(jìn)行預(yù)測，主要根據(jù)沈150區(qū)塊的井網(wǎng)及注采關(guān)系來進(jìn)行篩選。注氣井的篩選原則是：

（1）注氣井的注氣層位盡量在高部位高層位，能利用氣頂?shù)臍鈮貉a(bǔ)充地層能量進(jìn)行驅(qū)油；

（2）注采井距不易太近，防止氣體突破過早，形成氣竄，防止竄到油井造成安全事故。

（3）剩余油飽和度高，注采井之間聯(lián)通性好[6]。

3 開發(fā)方式對(duì)比

模擬對(duì)比水驅(qū)與空氣驅(qū)不同驅(qū)替介質(zhì)下的生產(chǎn)效果，預(yù)測時(shí)間為20年。不同開發(fā)方式的開發(fā)效果如圖1-2所示。

圖1 不同開發(fā)方式產(chǎn)油曲線

圖2 不同開發(fā)方式含水率變化曲線

由不同開發(fā)方式下的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線（圖1、圖2）可以看出，空氣驅(qū)時(shí)日產(chǎn)油量明顯高于水驅(qū)，并且注空氣時(shí)油層含水出現(xiàn)明顯下降，注空氣比注水開發(fā)采油速度和采收率提高了1倍以上。由于150區(qū)塊儲(chǔ)層非均質(zhì)性嚴(yán)重，注入水沿大孔道流動(dòng)，造成無效注水，開發(fā)效果差；空氣驅(qū)能夠很好地建立壓力驅(qū)替系統(tǒng)，加上溫度效應(yīng)與CO2氣體作用，開采效果最好。

4 注空氣參數(shù)優(yōu)化

4.1 注氣量優(yōu)化

隨著注入空氣中的氧氣逐漸與原油發(fā)生反應(yīng)，后期采出氣體中會(huì)逐漸出現(xiàn)氧氣，影響油田的安全生產(chǎn)，因此在空氣驅(qū)后期要定期檢測氧氣含量，若有氧氣采出則應(yīng)該考慮進(jìn)一步的轉(zhuǎn)換方式。對(duì)于沈150區(qū)塊，注氣量為10 000 m3/d時(shí)，開發(fā)效果最好（表1）。

4.2 水氣交替周期優(yōu)化

保持氣液比（500:1）和總的注入量不變，分別模擬交替周期為30、60、90、120和180 d，預(yù)測不同水氣交替周期的開發(fā)效果。從模擬結(jié)果可以得知，不同交替周期下的日產(chǎn)油量有所不同，但累產(chǎn)油量、含水率的變化趨勢均保持一致。因此，周期長短對(duì)模擬結(jié)果影響甚小。另外交替周期的縮短有利于加大水氣兩相分散的程度，有利于提高驅(qū)替效果，但較短的交替周期對(duì)現(xiàn)場的操作要求較為繁瑣，不利于油田管理，在選擇交替周期時(shí)要綜合考慮，不能交替太頻繁。故交替周期為30 d最優(yōu)。

表1 不同注氣量生產(chǎn)效果對(duì)比

4.3 水氣交替氣液比優(yōu)化

利用模型分別模擬氣液比為50:1、100:1、200:1、500:1和1000:1的開采情況，預(yù)測不同氣液比時(shí)的開發(fā)效果（圖3、圖4）。

圖3 沈150塊不同氣液比時(shí)累產(chǎn)油量對(duì)比

圖4 沈150塊不同氣液比時(shí)含水率對(duì)比圖

Fig.4 Comparison of Water Contents under Different Gas/Liquid Ratio of Block Shen 150

沈150塊地層物性差，注水效果差，注水啟動(dòng)壓力大，因此注水量不宜過大。后期開采應(yīng)注入大量空氣來補(bǔ)充地層壓力，注空氣啟動(dòng)壓力小，并且空氣會(huì)與地層中原油發(fā)生氧化反應(yīng)，地層溫度升高降低原油的粘度，產(chǎn)生化學(xué)驅(qū)的效果，因此注氣量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于注水量。但是過大的氣液比，驅(qū)替更趨向于氣驅(qū)特征，而且成本增加。綜合考慮產(chǎn)油量及含水率等指標(biāo)，沈150塊最佳氣液比為500:1。

5 沈150塊注空氣方案預(yù)測

根據(jù)沈150塊井組優(yōu)化的結(jié)果，確定150區(qū)塊最佳注氣參數(shù)：水氣交替周期30 d，氣液比500:1，單井日注氣量10 000 m3/d。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行模擬運(yùn)算5 a，得到各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)如表2所示。

表2 各項(xiàng)指標(biāo)預(yù)測情況

6 結(jié) 論

（1）根據(jù)所提供的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果及數(shù)值模擬研究成果，制訂了井組遴選的原則，從而為今后的油田空氣驅(qū)數(shù)值模擬研究提供了參考；優(yōu)選了區(qū)塊空氣驅(qū)參數(shù)，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果對(duì)區(qū)塊進(jìn)行了5 a的生產(chǎn)預(yù)測，采出程度達(dá)到預(yù)期。

（2）在調(diào)研國內(nèi)外注空氣成功案例的基礎(chǔ)上，確定了油藏篩選標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合沈150區(qū)塊實(shí)際油藏特征，說明了區(qū)塊空氣驅(qū)的可行性。對(duì)于特低滲透油藏，空氣驅(qū)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益明顯好于水驅(qū)，注空氣開發(fā)技術(shù)可作為一項(xiàng)戰(zhàn)略性技術(shù)儲(chǔ)備，為提高特低滲透油藏最終采收率提供技術(shù)支撐。

［1］ 蔣有偉，張義堂，劉尚奇，關(guān)文龍，陳亞平，劉雙卯. 低滲透油藏注空氣開發(fā)驅(qū)油機(jī)理[J]. 石油勘探與開發(fā)，2010(4)：471-476.

［2］ 顧永華，何順利，田冷，呂志凱. 注空氣提高采收率數(shù)值模擬研究[J]. 重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010(5)：82-84+87.

［3］ 王艷秋，宋考平，孫建松. 特低滲透油田注空氣驅(qū)油調(diào)研及認(rèn)識(shí)[J]. 中外能源，2012(4)：59-63.

［4］ 王志永. 空氣泡沫驅(qū)提高采收率技術(shù)[D]. 中國石油大學(xué)，2009.

［5］ 于連俊，吳信榮，關(guān)建慶，張慶生. 氣舉優(yōu)化配氣技術(shù)及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)[J]. 江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2003(2)：87-88+10.

［6］ 李艷婷，藺美麗，杜鑫，俱煒龍. 貝301斷塊開發(fā)指標(biāo)變化趨勢研究[J]. 石油化工應(yīng)用，2010(1)：39-41.

Numerical Simulation Research on Air flooding of Shen 150 Block

ZHAO Yu-xi1，YANG Hai-yu2

（1. College of Petroleum Engineering, Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163000，China;2. Daqing Oilfield Co. Heilongjiang Daqing 163000，China）

After nearly 20 years of large-scale water flooding development, the oilfield of Shen 150 block has entered into high water cut stage. On the basis of geological modeling and water flooding history fitting, numerical simulation research on air flooding was carried out, the best oil displacement scheme was determined to reduce the risk of field test and provide reference for air flooding of low permeability oil reservoirs. The results of simulation show that air injection displacement of Shen 150 block has certain feasibility, and can improve development effect.

Air injection；Indoor experiment；Numerical simulation；Scheme optimization；Shen 150 block

TE 357

A

1671-0460（2016）06-1219-03

2016-04-01

趙雨希（1991-），女，黑龍江省大慶市人，碩士研究生，在讀于東北石油大學(xué)油氣田開發(fā)工程專業(yè)，研究方向：油氣田開發(fā)理論與技術(shù)。E-mail：1170553127@qq.com.