提高聚合物驅(qū)分層注入測調(diào)效率的措施研究

王 龍，楊志剛

中國石油大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院（黑龍江大慶163453）

提高聚合物驅(qū)分層注入測調(diào)效率的措施研究

王 龍，楊志剛

中國石油大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院（黑龍江大慶163453）

針對目前聚驅(qū)分注井測試效率低、測試時間長的問題，調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)影響單層調(diào)配時間長的要因：節(jié)流芯設(shè)計不完善、分質(zhì)工具易堵塞、可調(diào)堵塞器憋壓嚴重及低流量擬合精度低，并采取針對性措施。對策實施后現(xiàn)場統(tǒng)計結(jié)果表明，測調(diào)儀測調(diào)時間較常規(guī)測調(diào)縮短53%，達到預(yù)期目標(biāo)，有效地提升了電動測調(diào)儀測調(diào)效率，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

聚驅(qū)分注；測調(diào)儀；效率；正交試驗；數(shù)值模擬

大慶油田為陸相沉積的大型砂體油田，屬于非均質(zhì)多油層砂巖油藏，水驅(qū)聚驅(qū)開采都需要采取分層注入手段來緩解層間矛盾，以提高整體開發(fā)效果。隨著大慶油田聚合物驅(qū)的不斷深入,滲透率低、層間矛盾大的二、三類油層已成為油田開發(fā)的主要對象，油層縱向上層數(shù)多、層段長，非均質(zhì)性強，層間干擾嚴重，分層測試難度加大[1-2]。聚驅(qū)分注技術(shù)是三次采油應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，隨著聚驅(qū)分注井?dāng)?shù)和分注層段的增加，測試工作量大幅增加，聚驅(qū)電動測調(diào)技術(shù)是油田發(fā)展的一項新的分層測試技術(shù)。借助于先進的機電一體化控制技術(shù)，采用邊測邊調(diào)的方式進行流量、分子量測試和調(diào)配，極大地提高了測試效率和測試精度[3]，有效地減少了井下測試工具投放次數(shù)，縮短了測試時間，提高了整體測試效率，是大慶油田“低成本、高效率”油藏開發(fā)目標(biāo)的必備技術(shù)。

1 現(xiàn)狀和問題

統(tǒng)計表明，大慶油田2014年聚驅(qū)測調(diào)儀測調(diào)時間縮短幅度僅為33%，未達到聚驅(qū)項目部預(yù)期目標(biāo)50%；測試效率低、測試時間長會造成注入井對地層進行壓力補償不平穩(wěn)，與之相關(guān)聯(lián)的油井補給壓力不足，直接影響單井產(chǎn)量；另外，高效測調(diào)一次性投入成本高于常規(guī)測試，若測調(diào)效率低，無法達到縮短測調(diào)時間節(jié)約測試成本的目的，會對聚驅(qū)高效測調(diào)技術(shù)的推廣與應(yīng)用形成阻礙。對2015年3月之前利用聚驅(qū)測調(diào)儀進行測試的分注井資料進行搜集整理，統(tǒng)計出了現(xiàn)場所發(fā)生的五類問題：單層調(diào)配時間長72頻次，測調(diào)儀下放遇阻18頻次，電纜損壞10頻次，地面控制系統(tǒng)失靈4頻次，其他問題4頻次?？梢钥闯?，癥結(jié)問題來自單層調(diào)配時間長。

2 原因分析

2.1 節(jié)流芯設(shè)計不完善

由于油層地質(zhì)情況不同，造成注入壓力不同。通過節(jié)流芯所產(chǎn)生的節(jié)流壓差，可以達到壓力平衡的效果。據(jù)室內(nèi)實驗結(jié)果顯示，流量50m3/d,節(jié)流芯提供節(jié)流壓差1MPa，需要調(diào)節(jié)節(jié)流芯長度為63mm，電動測調(diào)儀進行調(diào)節(jié)所花費時間約為41min?，F(xiàn)場調(diào)查54口井測井資料，統(tǒng)計結(jié)果顯示：層間差異大導(dǎo)致節(jié)流壓差需要1MPa及更大壓差的29口井，占總數(shù)的53%。從室內(nèi)實驗和現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果來看：單位長度節(jié)流芯提供的壓差小，導(dǎo)致調(diào)節(jié)時間增加，從而增加了單層調(diào)配時間。因此，改進節(jié)流芯結(jié)構(gòu)，提高節(jié)流壓差，可大幅度減少單層調(diào)配時間。

2.2 可調(diào)堵塞器憋壓嚴重

部分聚驅(qū)分注井下入可調(diào)分壓注入工具后，井口注入壓力上升，接近破裂壓力，壓力調(diào)節(jié)空間減小，增大了調(diào)配難度，延長單層測調(diào)時間。

2.3 分質(zhì)工具易堵塞

現(xiàn)有可調(diào)分質(zhì)注入工具采用噴嘴結(jié)構(gòu)，中心過流通道較小。統(tǒng)計表明：高分高濃聚合物經(jīng)過時，一個月內(nèi)噴嘴發(fā)生堵塞概率50%，增加了測調(diào)不穩(wěn)定性，延長了單層測調(diào)時間。

2.4 低流量擬合精度低

低配注量下室內(nèi)流量擬合誤差達4%，測試精度低，導(dǎo)致重復(fù)測量和錯誤調(diào)節(jié)，增加單層調(diào)配時間。

3 對策實施

根據(jù)“5W1H”研究方法[4]，通過詳細分析，制定出以下對策。

3.1 完善節(jié)流芯結(jié)構(gòu)

3.1.1 利用數(shù)值模擬和正交試驗法確定節(jié)流芯結(jié)構(gòu)參數(shù)

首先利用FLUENT軟件對現(xiàn)有節(jié)流芯進行數(shù)值模擬計算得到節(jié)流壓差數(shù)據(jù)，并結(jié)合室內(nèi)實驗得到的數(shù)據(jù)進行對比，模擬得到的數(shù)據(jù)和室內(nèi)實驗數(shù)據(jù)相對誤差較小，趨勢相同，因此證明數(shù)值模擬的可靠性。然后運用正交試驗法確定需要利用數(shù)值模擬進行分析的節(jié)流芯參數(shù)組合（圖1）。

圖1 節(jié)流芯結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖

影響節(jié)流壓差的因素如圖1所示，即節(jié)流芯參數(shù)包括：槽前角（α）、槽距（H）、槽后角（β）和外徑（h）。根據(jù)該對策實施的目標(biāo)和生產(chǎn)實際情況設(shè)定節(jié)流芯參數(shù)評定標(biāo)準(zhǔn)，見表1。

根據(jù)因素位級，確定應(yīng)用正交試驗表L9（34）[5-6]，根據(jù)參數(shù)組合利用數(shù)值模擬進行分析，把模擬結(jié)果通過分值體現(xiàn)出來，并填入表2之中。

比較9個試驗的質(zhì)量得分，容易看出，3號試驗的質(zhì)量得分為109.5，最高。比較各列Ⅰ、Ⅱ、III數(shù)中的大小，確定槽距11mm、槽前角30°、槽后角30°和外徑13mm組合合理。同時從極差R的結(jié)果可以看出，外徑（R=24）和槽距（R=18）為重要因素，其余為次要因素。

表1 節(jié)流芯參數(shù)質(zhì)量評分表（流量50m3/d內(nèi)）

表2 確定節(jié)流芯參數(shù)正交試驗表L9（34）

3.1.2 加工完善后的節(jié)流芯并進行試驗

對完善后的節(jié)流芯進行工具制造，并進行室內(nèi)實驗，完善后的節(jié)流芯在流量50m3/d范圍時，提供節(jié)流壓差1MPa，調(diào)節(jié)時間僅為25min，調(diào)節(jié)時間縮短顯著?，F(xiàn)場試驗10口分注井需要節(jié)流壓差1MPa，應(yīng)用完善后的節(jié)流芯，節(jié)流芯調(diào)節(jié)時間平均為26.5min，因此該措施有效。

3.2 優(yōu)化結(jié)構(gòu)布局

數(shù)值模擬結(jié)果表明：定位銷釘、緩沖擋板及彈簧等組件導(dǎo)致進、出液口處過流面積較小，造成憋壓。通過取消擋板、減少定位銷釘個數(shù)等優(yōu)化工具結(jié)構(gòu)布局方式，增大進、出液口過流面積，改進后，進液口面積由44mm2擴大至78mm2，出液口面積由153mm2擴大至687mm2（圖2）。

圖2 可調(diào)分壓注入工具結(jié)構(gòu)圖

室內(nèi)及現(xiàn)場試驗表明：改進后，工具憋壓問題得到緩解，不管在室內(nèi)還是現(xiàn)場試驗，投入工具后，壓力上升控制都在0.2MPa以內(nèi)。

3.3 改變分質(zhì)工具噴嘴結(jié)構(gòu)

對噴嘴結(jié)構(gòu)進行了改變，確定采用環(huán)空過流方式取代中心孔道過流，過流面積由12.7mm2擴至26.2mm2，同時為了提高分質(zhì)效果，提升工具性能，采用了多級噴嘴串聯(lián)形式，增加剪切次數(shù)。通過有限元模擬分析，確定出最優(yōu)噴嘴間距，并進行加工試制。室內(nèi)實驗表明：流量50m3/d時，分子量調(diào)節(jié)范圍由50%擴大到55%，壓力損失由1.5MPa下降到0.8MPa，工具性能得到提升。之后開展的現(xiàn)場先導(dǎo)試驗3口井結(jié)果表明：工具使用4個月，仍未發(fā)現(xiàn)堵塞，超過預(yù)期目標(biāo)。

3.4 提高低流量擬合精度

采用“分段流量擬合法”取代“全量程流量擬合”，對高低流量采取不同的函數(shù)公式進行擬合，提高低配注量測試精度。室內(nèi)流量標(biāo)定結(jié)果表明：采用“分段流量擬合法”，低配注量（0～10m3/d）測試精度顯著提高?，F(xiàn)場對比試驗3口井，結(jié)果表明：流量計分段標(biāo)定后，測量精度得到提高，測量誤差減少。通過室內(nèi)和現(xiàn)場試驗表明，該措施實施后擬合精度超過預(yù)期目標(biāo)，因此該措施有效[7]。

4 實施效果

4.1 目標(biāo)完成情況

截至2015年12月底，統(tǒng)計了不同層段的78井次測調(diào)時間，結(jié)果表明，不同層段的測調(diào)時間縮短幅度由2014年的33%提高到53%。

4.2 經(jīng)濟效益

1）由于測調(diào)時間的縮短，測調(diào)班組由4個精簡到3個，每個測試班組設(shè)備按40萬、人員按4個人計算，人均工資按120元/天計算，可節(jié)省人員及設(shè)備成本88萬元。

2）與活動前相比，每井次影響注入量1.7天，按每天影響注入量10m3計算，平均含水按95.4%計算，影響產(chǎn)油0.78t；單井多注入聚合物0.019 5t，每噸聚合物增油70t，影響產(chǎn)油1.365t，共78井次，原油價格按2 800元/t計算，創(chuàng)造經(jīng)濟效益46.8萬元。

5 鞏固措施

為了使活動成果有效保持，制定了以下鞏固措施：

1）編寫了Q/SY DQ2015-153《聚驅(qū)電動測調(diào)分層流量測試操作規(guī)程》，規(guī)范了電動測調(diào)儀進行分層流量測試及測試資料的繪解、驗收。

2）編寫了《聚合物驅(qū)分注井電動測調(diào)工藝使用說明書》和《聚驅(qū)高效測調(diào)儀測試規(guī)范》，規(guī)定了施工所用工具的技術(shù)規(guī)范、檢驗方法、設(shè)計編寫的依據(jù)和原則、施工要求、試驗方法等。

6 結(jié)論

措施實施后，有效地縮短了電動測調(diào)儀測調(diào)時間，較常規(guī)測試縮短53%，提高了測試效率，有效節(jié)約了測試費用，為聚驅(qū)電動測調(diào)儀測調(diào)技術(shù)的全面推廣提供了有力的技術(shù)保障。

[1]柴方源,徐德奎,蔡萌.二、三類油層聚合物驅(qū)全過程一體化分注技術(shù)[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2013,32(2):92-95.

[2]劉合,閆建文,薛鳳云,等.大慶特高含水期采油工程研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2004,23(6):65-66.

[3]唐俊東.聚合物驅(qū)分注井直讀電動測調(diào)儀[J].內(nèi)蒙古石油化工,2014(20):72-73.

[4]劉稹.談5W1H在QC小組活動中的運用[J].科技與企業(yè), 2014(7):11.

[5]何為,薛衛(wèi)東,唐斌.優(yōu)化試驗設(shè)計方法及數(shù)據(jù)分析[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2012．

[6]李志西,杜雙奎.試驗優(yōu)化設(shè)計與統(tǒng)計分析[M].北京:科學(xué)出版社,2010.

[7]馬仁杰,王榮科,左雪梅.管理學(xué)原理[M].北京:人民郵電出版社,2013.

Aiming at the low test efficiency and long testing time of layered injection polymer flooding,based on survey analysis,it is held that the main reasons causing long single layer deployment time are the imperfect design of throttle core,the easy plugging of alloca?tion tool,the strict pressure-out of adjustable plugging device,and the low fitting precision of low flow rate.After the targeted measures are taken,the statistics result shows that,the measurement and adjustment time is shortened by 53%,which reaches to the desired goal of 50%.Therefore the measurement and adjustment efficiency of the measurement and adjustment instrument is effectively improved, and the good economic benefits and social benefits have been achieved.

layered injection of polymer flooding；measurement and adjustment instrument；efficiency；orthogonal test；numerical simu?lation

左學(xué)敏

2016-05-26

中國石油天然氣股份有限公司重大專項“二類油層聚合物驅(qū)進一步提高采收率配套技術(shù)”（編號：2008E-1207-1）。

王龍（1988-），男，現(xiàn)主要從事三次采油分注方面工作的研究。