聚合物驅(qū)后瀝青調(diào)剖方式優(yōu)選及數(shù)值模擬研究

王福林

（中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712）

聚合物驅(qū)后瀝青調(diào)剖方式優(yōu)選及數(shù)值模擬研究

王福林

（中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712）

瀝青調(diào)剖是聚合物驅(qū)后進(jìn)一步提高采收率的有效方法之一，具有調(diào)剖強(qiáng)度大、封堵效率高、對(duì)地層選擇性強(qiáng)、成本低廉、無(wú)設(shè)備腐蝕、無(wú)地層污染等特點(diǎn)，但對(duì)其開(kāi)發(fā)方式尚無(wú)一個(gè)完善、系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。文中利用數(shù)值模擬方法，對(duì)典型井區(qū)進(jìn)行精細(xì)數(shù)值模擬研究，針對(duì)瀝青調(diào)剖井組在不同瀝青質(zhì)量濃度、注入速度、調(diào)剖半徑、調(diào)剖時(shí)機(jī)及段塞組合方式下的驅(qū)油效果進(jìn)行評(píng)價(jià)及優(yōu)選，并詳細(xì)闡述了瀝青調(diào)剖的機(jī)理。結(jié)果表明，采用瀝青調(diào)剖能夠達(dá)到較好的開(kāi)發(fā)效果，可為厚油層聚合物驅(qū)后開(kāi)展調(diào)剖提供開(kāi)發(fā)依據(jù)。

瀝青調(diào)剖；聚合物驅(qū)；開(kāi)發(fā)方式；數(shù)值模擬

0　引言

隨著油田進(jìn)入特高含水期開(kāi)發(fā)，無(wú)論水驅(qū)還是聚合物驅(qū)，油田均面臨因地層非均質(zhì)性造成注入流體縱向或橫向突進(jìn)的問(wèn)題［1-7］。調(diào)剖作為一種有效封堵高滲層、擴(kuò)大中低滲層波及體積、改善開(kāi)發(fā)效果的方法，已經(jīng)成為油田開(kāi)發(fā)不可或缺的一種手段［8-12］。

隨著油田開(kāi)發(fā)的精細(xì)化，對(duì)調(diào)剖的要求也越來(lái)越高，由此出現(xiàn)了各種調(diào)剖方法，以適應(yīng)不同油層或開(kāi)發(fā)方式，瀝青調(diào)剖方法［13-16］便是其中之一。瀝青來(lái)源于地層，對(duì)地層的傷害比較小，有利于后續(xù)儲(chǔ)層改造［17-18］，其調(diào)剖的作用已被室內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明，并在大慶油田率先得到應(yīng)用，取得了一定的成效，但對(duì)其開(kāi)發(fā)方式尚無(wú)一個(gè)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。為此，本文利用數(shù)值模擬方法，對(duì)典型井區(qū)瀝青調(diào)剖井組的驅(qū)油效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)及開(kāi)發(fā)方式優(yōu)選。

1　瀝青調(diào)剖

1.1數(shù)值模擬模型

研究區(qū)Z4井區(qū)（12注16采），儲(chǔ)層有效厚度14.6 m，平均滲透率820×10-3μm2，采用250 m×250 m的斜行列井網(wǎng)開(kāi)發(fā)。2004年1月開(kāi)始注聚合物，2009年12月，陸續(xù)轉(zhuǎn)入后續(xù)水驅(qū)，停注聚合物后，綜合含水率94.40%，采出程度51.8%，階段提高采收率12.5百分點(diǎn)。至本次瀝青調(diào)剖研究時(shí)，含水率為96.25%，采出程度為53.4%。

選用Eclipse軟件開(kāi)展注瀝青調(diào)剖效果數(shù)值模擬預(yù)測(cè)，為確保模擬和預(yù)測(cè)的精度，采用25 m×25 m的平面網(wǎng)格，縱向上采用0.5 m細(xì)分，劃分40個(gè)小層，網(wǎng)格數(shù)共計(jì)62×62×40＝153 760。

1.2調(diào)剖方案設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際研究的需要，共設(shè)計(jì)了不同瀝青質(zhì)量濃度、注入速度、調(diào)剖半徑、調(diào)剖時(shí)機(jī)及段塞組合方式共5類(lèi)25個(gè)正交調(diào)剖方案（見(jiàn)表1），均于2013年11月—2014年6月調(diào)剖，預(yù)測(cè)至2018年12月。

表1　5類(lèi)瀝青調(diào)剖正交方案

1.3優(yōu)選步驟

首先根據(jù)礦場(chǎng)實(shí)際注入速度，優(yōu)選注入的瀝青質(zhì)量濃度，按優(yōu)選出的質(zhì)量濃度再優(yōu)選注入速度。然后以最優(yōu)質(zhì)量濃度和注入速度為依據(jù)，優(yōu)選調(diào)剖半徑并預(yù)測(cè)最佳調(diào)剖時(shí)機(jī)。最后利用5種段塞組合，優(yōu)選段塞組合方式，并確定技術(shù)上可行的調(diào)剖方案。

1.4不同開(kāi)發(fā)方式效果分析

1.4.1注入質(zhì)量濃度

隨著瀝青注入質(zhì)量濃度的增加，含水率呈下降趨勢(shì)，累計(jì)產(chǎn)油量呈增加趨勢(shì)。但是，當(dāng)質(zhì)量濃度從1 000 mg/L增至5 000 mg/L時(shí)，含水率下降幅度逐漸減小，累計(jì)產(chǎn)油量增加幅度也逐漸減小，4 000 mg/L以后，含水率及累計(jì)產(chǎn)油量基本保持不變；故推薦采用4 000 mg/L質(zhì)量濃度注入。

1.4.2注入速度

以?xún)?yōu)選出的質(zhì)量濃度4 000 mg/L瀝青注入，設(shè)計(jì)注入速度分別為0.10，0.12，0.13，0.15，0.17 PV/a。隨著注入速度增大，含水率下降幅度減小，累計(jì)產(chǎn)油量增加。當(dāng)注入速度增至0.15 PV/a以后，含水率及累計(jì)產(chǎn)油量基本保持不變，故推薦采用0.15 PV/a的速度注入。

1.4.3調(diào)剖半徑

在注入瀝青質(zhì)量濃度為4 000 mg/L，注入速度為0.15 PV/a條件下，預(yù)測(cè)調(diào)剖半徑為0.33，0.50，0.67倍井距的含水率及累計(jì)產(chǎn)油量，對(duì)比優(yōu)選調(diào)剖半徑。含水率隨調(diào)剖半徑增大逐漸降低，但降低幅度呈減小趨勢(shì)；累計(jì)產(chǎn)油量隨調(diào)剖半徑加大而增加，幅度同樣呈減小趨勢(shì)，而0.50與0.67倍井距的含水率及累計(jì)產(chǎn)油量都比較接近，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，推薦0.50倍井距為調(diào)剖半徑。

1.4.4調(diào)剖時(shí)機(jī)

針對(duì)區(qū)塊實(shí)際含水率為96.40%的情況，為明確瀝青調(diào)剖的最佳時(shí)機(jī)，分別在含水率為95.00%，96.00%，97.00%時(shí)，利用最優(yōu)調(diào)剖方案預(yù)測(cè)，確定技術(shù)可行的調(diào)剖時(shí)機(jī)。與以往對(duì)聚合物驅(qū)后注高質(zhì)量濃度聚合物驅(qū)的觀點(diǎn)（即注入時(shí)機(jī)越早越好）不同，此次瀝青調(diào)剖的結(jié)果表現(xiàn)為含水率95.00%，97.00%時(shí)的調(diào)剖效果均比96.00%時(shí)的差。不同含水率時(shí)調(diào)剖，含水率下降幅度相差不大，但在含水率為96.00%時(shí)，調(diào)剖后的含水率上升幅度最小。含水率為97.00%時(shí)調(diào)剖，初期含水率比96.00%時(shí)的低，但在后期，調(diào)剖效果降低。尤其是在油墻突破后，含水率上升速度加快，預(yù)計(jì)在2018年底，其含水率與95.00%時(shí)的相當(dāng)。從產(chǎn)油量角度來(lái)看，在含水率為96.00%時(shí)調(diào)剖，其累計(jì)產(chǎn)油量一直高于95.00%和 97.00%時(shí)調(diào)剖，所以推薦在含水率為96.00%時(shí)進(jìn)行調(diào)剖。

1.4.5段塞組合方式

根據(jù)優(yōu)選的4 000 mg/L瀝青最佳質(zhì)量濃度，又從經(jīng)濟(jì)角度考慮，設(shè)置了4 000，2 000，1 000 mg/L 3種質(zhì)量濃度，并分別組成 “高—低—高”、“低—高—低”、“低—中—高”、“高—中—低”、“中—低—高”等5種段塞組合方式。自2013年11月至2014年7月，共計(jì)9個(gè)月，以3個(gè)月為時(shí)間點(diǎn)，進(jìn)行質(zhì)量濃度交替。以“高—中—低”方式為例，前3個(gè)月注入高質(zhì)量濃度4 000 mg/L段塞，中間3個(gè)月注入中質(zhì)量濃度2 000 mg/L段塞，后3個(gè)月注入低質(zhì)量濃度1 000 mg/L段塞。最后對(duì)比不同組合的含水率及累計(jì)產(chǎn)油量，優(yōu)選段塞組合方式。

結(jié)果表明，“高—低—高”組合方式含水率下降幅度最大，“低—高—低”組合方式含水率下降幅度最小。分析認(rèn)為：“高—低—高”組合方式，初期注入高質(zhì)量濃度段塞，有效封堵了高滲層，提高了中、低滲層動(dòng)用狀況，中期注入低質(zhì)量濃度段塞，在中低滲層內(nèi)部進(jìn)行剖面調(diào)整，后期注入高質(zhì)量濃度段塞，鞏固了調(diào)剖的效果，使高中低滲層均得到了有效動(dòng)用；所以，其含水率最低，累計(jì)產(chǎn)油量最高?！暗汀小摺狈绞阶⑷霑r(shí)，初期采用低質(zhì)量濃度段塞，對(duì)高滲層封堵不明顯，其含水率在初期的下降幅度高于“低—高—低”方式，后期隨著段塞質(zhì)量濃度增加，對(duì)高滲層的封堵作用提高；所以后期含水率上升幅度最小。而“高—中—低”方式恰恰相反，初期含水率下降幅度僅次于“高—低—高”方式，但后期段塞質(zhì)量濃度逐漸減小，封堵作用減小，含水率回升幅度加大，僅比“低—高—低”方式略低。在累計(jì)產(chǎn)油量方面，“高—低—高”方式最大，“低—高—低”方式最小，推薦采用“高—低—高”段塞組合方式進(jìn)行調(diào)剖。

2　瀝青調(diào)剖增產(chǎn)機(jī)理

2.1調(diào)剖與未調(diào)剖開(kāi)發(fā)指標(biāo)對(duì)比

在進(jìn)行調(diào)剖方式優(yōu)選后，又進(jìn)行了瀝青調(diào)剖增產(chǎn)機(jī)理研究。調(diào)剖后的最低含水率為95.43%，較現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)剖前的96.40%下降了0.96百分點(diǎn)。截至2018年底，預(yù)測(cè)調(diào)剖后累計(jì)產(chǎn)油量為66.38×104m3，較未調(diào)剖前的62.10×104m3增加了4.28×104m3。

2.2調(diào)剖與未調(diào)剖平面滲流場(chǎng)特征

依據(jù)平面滲流特征，開(kāi)展了調(diào)剖增產(chǎn)機(jī)理研究，以調(diào)剖過(guò)程中及調(diào)剖結(jié)束后的2個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行了滲流場(chǎng)分布對(duì)比（見(jiàn)圖1、圖2）。

圖1　2014年6月流體介質(zhì)滲流場(chǎng)

圖2　2018年12月流體介質(zhì)滲流場(chǎng)

2.2.1調(diào)剖過(guò)程中

圖1為調(diào)剖與未調(diào)剖方案2014年6月的滲流場(chǎng)對(duì)比，前者注入調(diào)剖劑8個(gè)月后，調(diào)剖區(qū)明顯見(jiàn)瀝青調(diào)剖介質(zhì)，而后者的滲流場(chǎng)中，調(diào)剖區(qū)不見(jiàn)瀝青介質(zhì)；瀝青介質(zhì)注入過(guò)程中，調(diào)剖區(qū)以注入井為中心呈徑向分布，明顯對(duì)原有滲流場(chǎng)進(jìn)行分割，對(duì)近井及井間地帶有效封堵，擴(kuò)大了注入劑波及體積，增油降水作用明顯。而未調(diào)剖區(qū)域，2個(gè)方案的滲流場(chǎng)相同，高滲水淹條帶一致，未得到改善。

2.2.2調(diào)剖結(jié)束后

圖2為調(diào)剖與未調(diào)剖方案2018年12月（注入調(diào)剖劑結(jié)束4 a后）的滲流場(chǎng)對(duì)比。從圖2可以看出：未調(diào)剖方案中，注采井間水體連片分布，油井間大多處于高水淹區(qū)域，明顯不利于開(kāi)發(fā)；而調(diào)剖方案中，注采井間明顯有瀝青介質(zhì)分割，有效地阻止了注采井間水淹通道形成，擴(kuò)大了注水波及面積。

2.3調(diào)剖與未調(diào)剖縱向滲流場(chǎng)特征

為了更詳細(xì)地觀察調(diào)剖區(qū)與未調(diào)剖區(qū)縱向滲流場(chǎng)特征的差異，本文選取了研究區(qū)塊平面圖上北西—東南方向7口井（3注4采）的井點(diǎn)位置，繪制多井聯(lián)合剖面，其中調(diào)剖區(qū)域內(nèi)2口注入井（W7，W9），未調(diào)剖區(qū)域內(nèi)1口注入井（W2）。將2014年7月調(diào)剖過(guò)程中的平面特征與2018年（調(diào)剖結(jié)束4 a后）的剖面進(jìn)行了對(duì)比（見(jiàn)圖3）。

圖3　平面特征與連井剖面對(duì)比

2.3.1調(diào)剖過(guò)程中

2014年7月調(diào)剖過(guò)程中的剖面反映出，調(diào)剖方案中的2口注瀝青顆粒井近井地帶注入情況良好，剖面動(dòng)用較未調(diào)剖方案要均勻得多，縱向上高低滲透層均得到有效動(dòng)用，而未調(diào)剖區(qū)域2個(gè)方案的情況相同，突進(jìn)現(xiàn)象均較嚴(yán)重。

2.3.2調(diào)剖結(jié)束后

將2018年12月調(diào)剖與未調(diào)剖的剖面進(jìn)行對(duì)比，可以看出：調(diào)剖后水層突進(jìn)的現(xiàn)象消失了，而且沿單方向注水突破的情況及縱向剖面的動(dòng)用狀況均得到了改善，擴(kuò)大了縱向的波及體積，提高了油層動(dòng)用程度（見(jiàn)圖4）。

圖4　2018年12月剖面

3　結(jié)論

1）對(duì)典型井區(qū)進(jìn)行了精細(xì)數(shù)值模擬研究，并在不同的瀝青質(zhì)量濃度、注入速度、調(diào)剖半徑、調(diào)剖時(shí)機(jī)等條件下對(duì)驅(qū)油效果進(jìn)行評(píng)價(jià)及開(kāi)發(fā)方式優(yōu)選。研究認(rèn)為：?jiǎn)味稳麠l件時(shí)，應(yīng)采用4 000 mg/L的質(zhì)量濃度，0.15 PV/a的注入速度，調(diào)剖半徑在0.5倍井距，含水率在96.00%時(shí)，進(jìn)行調(diào)剖；多段塞條件下，應(yīng)采用“高—低—高”的段塞注入方式。

2）調(diào)剖區(qū)瀝青介質(zhì)注入過(guò)程中，平面上，注采井間明顯有瀝青介質(zhì)分割，有效地阻止了注采井間水淹通道；縱向上，調(diào)剖井近井地帶注入情況良好，剖面動(dòng)用較未調(diào)剖方案均勻，沿單方向注水突破的情況及縱向剖面的波及體積均得到了大幅改善。瀝青調(diào)剖方法有效封堵了注聚過(guò)程中未能有效封堵的優(yōu)勢(shì)滲流通道，擴(kuò)大了注入劑的波及體積，改善了中、低滲層動(dòng)用程度，能夠?qū)崿F(xiàn)聚合物驅(qū)后厚油層的有效開(kāi)發(fā)。

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（編輯高學(xué)民）

Numerical simulation research of asphalt profile development mode and mechanism after polymer flooding

Wang Fulin
（Exploration and Development Research Institute，Daqing Oilfield Company Ltd.，PetroChina，Daqing 163712，China）

Asphalt profile control is one of the effective methods to further improve the recovery of after polymer flooding，which has the characteristics of strong profile control，high efficiency seal，selectivity of strata formation，low cost，no corrosion and no pollution，but there is not a systematic evaluation for the development.In this paper，numerical simulation method is applied to the Oilfield L5-29 well-block for fine numerical simulation study，the asphalt profile control effect for well group is evaluated and optimized under different asphalt concentration，injection rate，the radius of profile control，slug combination way and the timing of different profile，the mechanism of profile control is explained.Results show that the asphalt profile control can achieve better development effect and provides effective development basis for the thick oil reservoir after polymer flooding.

asphalt profile；polymer flooding；development mode；numerical simulation

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“聚合物驅(qū)后熱化學(xué)復(fù)合驅(qū)提高原油采收率理論研究”（51074035）

TE34

A

10.6056/dkyqt201503021

2014-12-20；改回日期：2015-03-30。

王福林，男，1980年生，工程師，博士，2010年畢業(yè)于東北石油大學(xué)，主要從事油藏工程及開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略方面的研究。E-mail：wangfulin0408@163.com。

引用格式：王福林.聚合物驅(qū)后瀝青調(diào)剖方式優(yōu)選及數(shù)值模擬研究［J］.斷塊油氣田，2015，22（3）：364-368. Wang Fulin.Numerical simulation research of asphalt profile development mode and mechanism after polymer flooding［J］.Fault-Block Oil& Gas Field，2015，22（3）：364-368.