準(zhǔn)噶爾盆地西北緣白堿灘段油藏聚合物驅(qū)效果評價

劉雪峰

(中國石油集團(tuán)西部鉆探工程有限公司測井公司，新疆 克拉瑪依 834000)

劉剛，高陽，張慶偉

(中石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000)

艾博

(中石化江漢油田分公司江漢采油廠，湖北 潛江 433123)

曹丹丹

(西安石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，陜西 西安 710065)

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準(zhǔn)噶爾盆地西北緣白堿灘段油藏聚合物驅(qū)效果評價

劉雪峰

(中國石油集團(tuán)西部鉆探工程有限公司測井公司，新疆 克拉瑪依 834000)

劉剛，高陽，張慶偉

(中石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000)

艾博

(中石化江漢油田分公司江漢采油廠，湖北 潛江 433123)

曹丹丹

(西安石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，陜西 西安 710065)

通過準(zhǔn)噶爾盆地西北緣白堿灘段油藏的開發(fā)動態(tài)研究了該油藏的聚合物驅(qū)適應(yīng)性，應(yīng)用暫堵轉(zhuǎn)壓裂、機(jī)械選層壓裂技術(shù)對其壓裂作業(yè)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，并對油藏的聚合物驅(qū)采油效果進(jìn)行評價。推薦了開發(fā)方案，部署采用五點法井網(wǎng)，預(yù)測聚合物驅(qū)可增產(chǎn)油量96.1×104t，提高采收率11.7%，最大含水率下降18.4%，聚驅(qū)年產(chǎn)油最大可達(dá)31.5×104t。結(jié)果表明，聚合物驅(qū)采油能夠大幅度提高該油藏的產(chǎn)量和采油速度，降低含水率，為油藏的下一步開發(fā)調(diào)整提供依據(jù)。

準(zhǔn)噶爾盆地；西北緣白堿灘段油藏；聚合物驅(qū)；適應(yīng)性；壓裂

在低滲透油田開發(fā)的過程中，通常進(jìn)行儲層改造進(jìn)一步提高壓裂裂縫導(dǎo)流能力，從而達(dá)到提高原油采收率的目的。聚合物的驅(qū)油機(jī)理是向水中加入高分子聚合物，提高水相黏度和降低水相滲透率，從而降低水相的流動性能，達(dá)到使水驅(qū)油流度比下降，減弱黏性指進(jìn)，提高波及系數(shù)的目的[1]。我國應(yīng)用的提高采收率技術(shù)主要為熱采和化學(xué)驅(qū)2類[2～5]。

目前克拉瑪依油田七東一區(qū)白堿灘段油藏屬于礫巖油藏，處于高含水、高采出程度階段，控制遞減難度較大。從油藏實際情況出發(fā)，有必要進(jìn)行聚合物驅(qū)采油。而聚合物驅(qū)在我國的規(guī)?；瘧?yīng)用分布格局尚不平衡，實際效果差異大，整體上在砂巖油藏應(yīng)用較多，在礫巖油藏的應(yīng)用研究較少。因此有必要對七東一區(qū)白堿灘段聚合物驅(qū)效果進(jìn)行評價，為我國今后的礫巖油藏開發(fā)提供參考[6]。

1 油田開發(fā)現(xiàn)狀

七東一區(qū)克拉瑪依組下亞組(克下組)油藏1958年發(fā)現(xiàn)， 2013年開始全面進(jìn)入注聚合物階段， 是克拉瑪依油田第一個聚合物驅(qū)工業(yè)化推廣區(qū)塊[7]。試驗油藏處于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣克-烏逆掩斷裂帶白堿灘段的下盤，是一個四周被斷裂切割成似菱形的封閉斷塊油藏，其構(gòu)造形態(tài)簡單，內(nèi)部斷層不發(fā)育。油藏基本性質(zhì)見表1。

表1 油藏基本參數(shù)表

儲層巖性主要以礫巖、巨粗砂巖和中細(xì)砂巖為主，巖性粗、分選差、層理構(gòu)造、沉積序列和粒度特征具洪水濁流性質(zhì)，屬于洪積相扇頂亞相沉積，由下向上呈現(xiàn)為正韻律的沉積特征。填隙物主要為黏土礦物、粉砂和泥級的陸源碎屑及碳酸鹽礦物(方解石、菱鐵礦)，另有少量的黑云母等。對取心井樣品進(jìn)行X衍射試驗分析，黏土礦物中伊蒙混層礦物相對含量為22%，伊蒙混層比36%，伊利石相對含量為30%，高嶺石相對含量為44%，綠泥石相對含量為3%。高嶺石以蠕蟲狀或板狀自形晶體形態(tài)分布于碎屑顆粒粒間孔隙中；伊蒙混層多為似蜂巢狀或襯墊式分布在碎屑顆粒表面；伊利石為片狀或定向片狀分布于粒間。其中高嶺石含量較高，說明儲層速敏性較強(qiáng)，黏土礦物易于產(chǎn)生顆粒運(yùn)移和膨脹，并堵塞喉道，從而降低有效滲透率，因此在進(jìn)行聚合物驅(qū)時要適當(dāng)控制流速[8,9]。

2 聚合物驅(qū)工業(yè)化適應(yīng)性分析

該適應(yīng)性分析主要利用老井開展驅(qū)油試驗(未通過對原油設(shè)備性能、尺寸等參數(shù)的調(diào)查)，按照聚合物驅(qū)采油工藝的要求，盡可能利用原油設(shè)備以節(jié)約成本，對于不適應(yīng)的設(shè)備，需進(jìn)行調(diào)整。

2.1 完井工程適應(yīng)性

試驗井均采用套管固井后射孔方式完井。完井結(jié)構(gòu)中影響聚合物驅(qū)采油工藝的主要因素是完井管柱的尺寸，采油井完井結(jié)構(gòu)在保證設(shè)備排液能力的前提下，還要滿足環(huán)空測試等配套工藝要求。

試驗區(qū)16口采油井原井完井套管尺寸滿足排液要求的同時滿足其環(huán)空測試等配套工藝要求。其中，中心井采用?70mm的抽油泵(配產(chǎn)70～95t/d)，配備?88.9mm生產(chǎn)油管；其他井采用?57mm以下的抽油泵，配備?73mm生產(chǎn)油管。試驗區(qū)采用?177.8mm套管作為油層套管是為了滿足高排液和試驗監(jiān)測雙重要求，對于無需監(jiān)測的常規(guī)生產(chǎn)井?139.7mm套管完全可以滿足要求。

2.2 壓裂工藝適應(yīng)性

表2 壓裂措施效果對比

在油井上實施壓裂有利于驅(qū)油劑均勻推進(jìn)，提高驅(qū)油效果。隨著油井逐漸見效，聚合物對長期水流沖刷的高滲通道形成了有效堵塞，流動阻力日益增加，產(chǎn)液下降幅度大、產(chǎn)液量低。根據(jù)調(diào)整需要，對物性相對差和剩余油富集區(qū)實施有效的壓裂改造提高單井產(chǎn)液量有其必要性。壓裂規(guī)?？刂品浅Ｖ匾?，聚合物工業(yè)化試驗階段實施壓裂11井次，因其目的不同，轉(zhuǎn)向壓裂采取的規(guī)模偏大(二次加砂)，壓裂設(shè)計半縫長主體上控制在井距(200m)的1/4，實際單井加砂量為15～30m3，壓裂后產(chǎn)液量明顯提升(見表2)。

為增加體積波及程度，在常規(guī)壓裂工藝基礎(chǔ)上有針對性的應(yīng)用暫堵轉(zhuǎn)壓裂、機(jī)械選層壓裂技術(shù)，以期達(dá)到均衡油水矛盾和挖潛剩余油的目的。2008年實施的3井次轉(zhuǎn)向壓裂提液增油效果尤為突出。

3 聚合物驅(qū)工業(yè)化采油設(shè)計

為滿足開發(fā)中可能進(jìn)行的分層作業(yè)及有效的控制開采過程，并考慮到生產(chǎn)過程中需進(jìn)行儲層改造、分層注聚等需要，確定油藏采用固井后射孔完井方式，該油藏聚合物驅(qū)油井配產(chǎn)液量36.8t/d，與?73mm油管匹配的最大泵徑為57mm的系列抽油泵完全能夠滿足目前和開發(fā)中、后期的排液量要求。該油藏中部深度1228m，根據(jù)油管強(qiáng)度校核，采用?73mm×5.51mm的N80平式油管能夠滿足生產(chǎn)要求，所選油管尺寸配套選用?139.7mm套管為油層套管。監(jiān)測井采用偏心測試工藝，生產(chǎn)管串采用?57mm及以下型號的抽油泵配套?73mm的平式油管，其油套環(huán)空間隙可滿足測試儀器下入要求。為了便于采油生產(chǎn)和井下作業(yè)，要求所有接到套管柱上的短節(jié)、接箍等必須和所在的管柱同鋼級、同內(nèi)徑，井口必須采用套管法蘭連接。油藏中部深度1228m，原始地層壓力16.8MPa，原始壓力系數(shù)為1.34，天然氣相對密度0.719。根據(jù)理論計算，井筒中充滿氣體時的井口壓力為15.03MPa。因此，推薦該區(qū)油井選用工作壓力為25MPa的KY65-25B型井口裝置。

3.1 射孔工藝

根據(jù)完井總結(jié)，按地層實際條件對區(qū)塊鉆井過程中油層的鉆井污染厚度和污染程度進(jìn)行模擬計算，七東一區(qū)克下組油藏鉆井污染深度89.3mm，污染程度0.3。據(jù)該條件對采油井射孔產(chǎn)率比的主要影響因素進(jìn)行敏感性分析。

1)壓實厚度、壓實程度與產(chǎn)率比關(guān)系 以DP41RDX-1彈為例計算射孔孔眼壓實厚度(YH)及壓實程度(YC)，結(jié)果如圖1和圖2所示。由圖1和圖2可以看出，隨著壓實厚度和壓實程度的增加，產(chǎn)率比變小。

圖1 DP41RDX-1彈孔眼壓實厚度與產(chǎn)率比關(guān)系 圖2 DP41RDX-1彈孔眼壓實程度與產(chǎn)率比關(guān)系

2)孔深、孔密及孔徑與產(chǎn)率比關(guān)系 以DP41RDX-1彈為例對射孔孔徑(KJ)、孔密(KM)進(jìn)行模擬計算，結(jié)果如圖3和圖4所示。由圖3和圖4可以看出，隨著孔徑、孔密的增加，產(chǎn)率比增大，但孔密超過16孔/m后，產(chǎn)率比增幅較小。

圖3 DP41RDX-1彈孔徑與產(chǎn)率比關(guān)系 圖4 DP41RDX-1彈孔密與產(chǎn)率比關(guān)系

針對油藏的地質(zhì)特點，從孔徑、產(chǎn)率比和套降系數(shù)等方面綜合比較，射孔效果由好到壞依次為YD-102槍裝SDP43RDX-52彈、YD-102槍裝BH48RDX-1彈、YD-89槍裝DP41RDX-1彈和YD-89槍裝DP36RDX-2彈，孔眼直徑與孔密2個參數(shù)同等效剪切速率比成正比，即孔眼直徑與孔密越大聚合物溶液的剪切降解程度越低。聚合物溶液在多孔介質(zhì)中的剪切程度，通常用等效剪切速率[10]來表示。等效剪切速率用式(1)計算：

(1)

式中，γep為等效剪切速率，s-1；n為聚合物的冪律指數(shù)；v為流速，m/s；kw為巖石滲透率，mD；Φ為孔隙度，%。

由式(1)導(dǎo)出相同地層條件下不同孔眼直徑的等效剪切速率比：

(2)

式中，x為孔密，孔/m；D為孔徑，mm。

圖5 注聚專用偏心分注管柱

經(jīng)過對比計算發(fā)現(xiàn)，采用BH48RDX-1彈完井是聚合物溶液的剪切降解程度最優(yōu)的射孔彈。

3.2 注入井工藝

工業(yè)化試驗區(qū)單井注入量80～120m3/d，注入壓力在未采取措施的情況下始終維持在油層破裂壓力14.6MPa以下，該試驗推薦方案單井配注量56.3m3/d，而且注入年限低于試驗區(qū)(注入時間為56mon)，預(yù)計注入壓力不超過14.6MPa。

該油藏的3個主力層具備很好的分注條件，為了滿足油藏分層注聚需求，推薦采用注聚專用偏心分注管柱，可有效降低對聚合物的剪切。注入管柱整體采用偏心分注形式，主要由封隔器和壓力調(diào)節(jié)器(壓力調(diào)節(jié)器在偏心配注器里面)等組成(見圖5)，使用時不受級數(shù)限制，可實現(xiàn)任意層的投撈、控制，適合于層間矛盾大、分注層段多的油層。配注器單層控制注入量10～70m3/d。物理模擬試驗在70m3/d流量范圍內(nèi)最大控制壓差3.5MPa，黏損率低于10%(見圖6)，能夠滿足該油藏分層注聚的要求。

圖6 注聚專用偏心分注管柱流量-節(jié)流壓差-黏損率關(guān)系(不同直徑配注芯)

3.3 壓裂工藝設(shè)計

根據(jù)工業(yè)化試驗區(qū)和國內(nèi)其他油田聚合物驅(qū)表現(xiàn)出的特點[11～16]，伴隨聚驅(qū)逐漸見效，聚合物對長期水流沖刷的高滲通道形成了有效堵塞，聚合物流動阻力日益增加，產(chǎn)液下降幅度大、產(chǎn)液量低(見圖7)。

圖7 工業(yè)化試驗區(qū)中心井區(qū)產(chǎn)液量變化趨勢

該油藏埋深淺，儲層巖性偏軟，支撐劑嵌入可能比較嚴(yán)重，同時考慮井距較小，為了取得較好的措施增產(chǎn)效果且又不至于溝通注入井，應(yīng)盡可能增加裂縫支撐縫寬，更好提高裂縫導(dǎo)流能力，控制裂縫延伸長度為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計。施工參數(shù)按照地層參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(見表3)。

表3 施工參數(shù)優(yōu)化設(shè)計中的地層參數(shù)取值表

經(jīng)過計算和對比得出壓裂設(shè)計優(yōu)化結(jié)果，見表4。

表4 壓裂設(shè)計參數(shù)

從油藏開發(fā)歷史來看，該油藏已經(jīng)有50多年的注水開發(fā)歷史，2007年開始進(jìn)行二次開發(fā)調(diào)整，該油藏的30×104t聚合物驅(qū)開發(fā)部署如圖8所示。該部署采用五點法井網(wǎng)，北部142m、南部125m注采井距布井，整個區(qū)塊實施聚合物驅(qū)，通過數(shù)值模擬計算和經(jīng)濟(jì)效益對比，推薦方案開發(fā)指標(biāo)如表5所示。

圖8 油藏開發(fā)部署圖

年份年產(chǎn)液量/104t年產(chǎn)水量/104t年產(chǎn)油量/104t年增油量/104t年平均含水率/%單井產(chǎn)液量/(t·d-1)單井產(chǎn)油量量/(t·d-1)年注入量/104m3單井注入量/m3201317121569143009163683122505632014165914382211388673574822505632015158612713152358013416822505632016155412962581728343345522505632017152313371861438783284022505632018146813411271279133162722505632019148613959191093932020225056320201095104055550950235121450363合計12083106871396961---17200-

從表5可知，該油藏于2013年10月開始聚合物驅(qū)，注入0.7PV，平均聚合物濃度1800mg/L，注入速度0.15PV/a，歷時56mon。預(yù)測到含水率95%，聚合物驅(qū)可增產(chǎn)油量96.1×104t，提高采收率11.7%，增油45.8t/t。階段產(chǎn)油139.6×104t，階段采出程度17.02%，最大含水率下降18.4%，聚驅(qū)年產(chǎn)油最大可達(dá)31.5×104t。

4 結(jié)論和認(rèn)識

1)聚合物驅(qū)采油能明顯提高該區(qū)塊的產(chǎn)量，延緩油井見水時間，有效降低含水率，從而提高采油速度。

2)伴隨聚驅(qū)逐漸見效，聚合物對長期水流沖刷的高滲通道形成了有效堵塞，聚合物流動阻力日益增加，產(chǎn)液下降幅度大、產(chǎn)液量低，有必要在適當(dāng)時機(jī)對物性相對差和剩余油富集區(qū)實施有效的壓裂改造，提高聚合物驅(qū)體積波及系數(shù)，從而提高單井產(chǎn)量。

3)要結(jié)合生產(chǎn)實際情況，優(yōu)化驅(qū)油用聚合物的生產(chǎn)條件，使聚合物的合成生產(chǎn)成本有效降低，同時還可以利用多相驅(qū)、混合驅(qū)等方式，并加強(qiáng)聚合物驅(qū)采油動態(tài)分析監(jiān)測，以保證聚合物的最大驅(qū)替效率。

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[編輯] 辛長靜

2016-05-27

陜西省教育廳科研計劃項目(16JS087)。

劉雪峰(1981-)，男，工程師，現(xiàn)主要從事射孔工藝技術(shù)方面的研究工作；E-mail：39518037@qq.com。

TE357.46

A

1673-1409(2016)25-0036-06

[引著格式]劉雪峰,劉剛，高陽，等.準(zhǔn)噶爾盆地西北緣白堿灘段油藏聚合物驅(qū)效果評價[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版)，2016,13(25)：36～41.