超低滲透油藏減氧輔助空氣泡沫驅(qū)提高采收率技術(shù)試驗研究

戶 彬，陳春坤，胡方芳，蔡緒森，賈彬紅

（中國石油長慶油田分公司第九采油廠，寧夏銀川 750006）

1 試驗區(qū)概況

G271長X屬于超低滲油藏，長X1為主要含油層系，砂體以水下分流河道為主，砂體呈北西～南東向。油氣分布主要受巖性控制，儲層裂縫發(fā)育，非均質(zhì)性強。針對區(qū)塊井網(wǎng)適應(yīng)性差，2014-2015年在G269實施加密調(diào)整，由原來的480 m×130 m菱形反九點井網(wǎng)變成目前270 m×110 m反九點井網(wǎng)。試驗區(qū)位于加密區(qū)G269單元，油層平均有效厚度：11.1 m；孔隙度：11.0%；平均滲透率：0.38 mD；平均原始含油飽和度：56%；油面積：0.74 km2；地質(zhì)儲量：38.3×104t。

2 試驗區(qū)開發(fā)矛盾

（1）注水開發(fā)遞減大。試驗區(qū)符合指數(shù)遞減規(guī)律，加密后月度遞減率1.86%；2014年加密前采出程度4.3%，預(yù)測水驅(qū)采收率18.5%；加密后目前采出程度6.5%，預(yù)測水驅(qū)采收率21%。

（2）地層能量分布不均。試驗區(qū)2015年壓力保持水平79.7%，自實施加密調(diào)整后，主側(cè)向壓差逐步降低，但仍然有較大的差距。

（3）儲層裂縫較發(fā)育，平面水驅(qū)不均。2014年加密后，含水上升率逐年下降，但水驅(qū)優(yōu)勢方向未發(fā)生根本性的改變，平面水驅(qū)不均矛盾依然突出。

（4）調(diào)剖后水驅(qū)矛盾依然突出。持續(xù)跟蹤歷年調(diào)剖效果，調(diào)剖前后平均注水壓力上升2.1 MPa以上，措施平均有效期為7～8個月，失效后再次治理難度增大。

3 減氧輔助空氣泡沫驅(qū)試驗研究

3.1 減氧輔助空氣泡沫驅(qū)機理

空氣泡沫驅(qū)兼具氣驅(qū)和泡沫驅(qū)的優(yōu)點[1-8]，可邊調(diào)邊驅(qū)，空氣補充地層能量；發(fā)泡劑界面活性提高驅(qū)油效率；泡沫封堵作用擴(kuò)大波及體積（見圖1～圖3）。

（1）補充地層能量：氣體能夠快速補充地層能量，保持和提高油藏壓力。對于超低滲透油藏可以快速補充地層能量，建立有效驅(qū)替壓力系統(tǒng)，改善開發(fā)效果。

（2）擴(kuò)大波及體積：泡沫在相對高滲、水竄孔道形成有效的封堵作用，改變平面上注水流向，增加薄差層的吸水量，調(diào)整吸水剖面，可以改善和提高油藏開發(fā)效果。

圖1 空氣泡沫驅(qū)提高采收率機理

圖2 空氣泡沫驅(qū)作用機理

圖3 空氣泡沫驅(qū)擴(kuò)大波及體積示意圖

（3）洗油作用：泡沫劑能大幅降低油水界面張力利于提高驅(qū)油效率。實現(xiàn)封堵與洗油的協(xié)同作用，提高富集油地帶的動用程度。

（4）空氣泡沫與原油多次接觸：膨脹降黏和抽提作用，提高驅(qū)油效率。

3.2 精細(xì)試驗區(qū)油藏特征認(rèn)識

（1）建立精細(xì)三維地質(zhì)模型：采用分層數(shù)據(jù)建立G271區(qū)構(gòu)造模型，選用序貫高斯模擬法建立巖向和屬性模型[9]。通過建立精細(xì)三維地質(zhì)模型，對井間滲透率非均質(zhì)特征認(rèn)識更加準(zhǔn)確直觀。順物源方向，砂體連通性較好，但滲透率差異較大；垂直物源方向，砂體橫向連續(xù)性相對較差，儲層非均質(zhì)性更強（見圖4，圖5）。

圖4 試驗區(qū)順物源方向砂體（上）、滲透率（下）剖面圖

圖5 試驗區(qū)垂直物源方向砂體（上）、滲透率（下）剖面圖

（2）剩余油分布規(guī)律研究：結(jié)合動靜態(tài)資料，建立數(shù)值模擬模型，擬合生產(chǎn)歷史，量化剩余油分布。平面上：主力層整體采出程度較低，剩余油飽和度較高；剖面上：剩余油呈“互層式”分布，主要分布于物性相對較差，注入水仍未波及區(qū)域和油井射開程度低，水驅(qū)儲量動用程度較低區(qū)域。

（3）儲層非均質(zhì)性導(dǎo)致水驅(qū)不均：G271長X油藏滲透率高值區(qū)沿北西～南東向或南北向呈橢圓狀、透鏡狀分布。通過加密井取心巖心觀察和巖心分析，區(qū)域縱向非均質(zhì)性強，巖性變化快，剖面滲透率差異大。通過產(chǎn)出剖面分析，油井水淹僅為層內(nèi)高滲層見水。

3.3 試驗區(qū)注入?yún)?shù)確定

3.3.1 注入體系優(yōu)化 根據(jù)G271區(qū)長X油藏儲層物性差、微裂縫發(fā)育的特點，著重考察泡沫體系的起泡能力、穩(wěn)定性、耐油性、抗吸附性等指標(biāo)，使用注入體系為發(fā)泡劑：FP1688（濃度 0.4%）；穩(wěn)定劑：WP-322（濃度0.05%）（見表1，表2）。該泡沫體系裂縫條帶微調(diào)、對低滲基質(zhì)具有降壓增注作用，F(xiàn)P1688體系能有效降低驅(qū)替壓力梯度（5%～21%），比常規(guī)水驅(qū)可提高驅(qū)油效率16.3%。

表1 油藏條件下的穩(wěn)定劑性能評價結(jié)果

表2 油藏條件下的發(fā)泡劑性能評價結(jié)果

3.3.2 試驗注入?yún)?shù)設(shè)計 試驗初期的注入?yún)?shù)在考慮本區(qū)塊地質(zhì)油藏特征的基礎(chǔ)上，后期經(jīng)過不斷的現(xiàn)場試注摸索調(diào)整優(yōu)化（見表3）。

（1）發(fā)泡方式：采用地面發(fā)泡（氣液同注+井筒發(fā)泡）方式試注。數(shù)值模擬結(jié)果表明：注劑量相同的條件下，氣液同注起泡效果最好，開發(fā)效果也最好（見表4）。

表3 G271減氧輔助空氣泡沫驅(qū)注入?yún)?shù)表

表4 注入方式與產(chǎn)油量數(shù)值模擬結(jié)果表

（2）總注入量優(yōu)化，通過數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)：在氣液比一定的條件下，注入量越高，累產(chǎn)油越高；但當(dāng)注入量高于0.5 PV后，累產(chǎn)油增幅減緩，推薦注入量為0.5 PV，注入時間也從原來的2.2～3.6年變?yōu)?.3～9年。

（3）G271區(qū)長X油藏微裂縫相對發(fā)育，為延緩氣驅(qū)前緣推進(jìn)速度防止氣竄，經(jīng)過現(xiàn)場試驗反復(fù)摸索，下調(diào)注氣速度 15 m3/d～30 m3/d 至 15 m3/d～23 m3/d。

（4）G271長X油藏地面平均破裂壓力為37 MPa，油藏中深2 650 m，當(dāng)井筒完全被泡沫充滿時，密度0.5 g/cm3～0.33 g/cm3（氣液比1:1～1.5:1），計算出該區(qū)注空氣泡沫時注入井井口壓力在27.0 MPa～31.4 MPa，考慮到注入管線的耐壓極限及安全因素，試驗區(qū)注入壓力保持在30 MPa以下。

4 應(yīng)用效果分析

4.1 試驗開展情況

現(xiàn)場試驗分三個階段實施：單井試注試驗、先導(dǎo)試驗和工業(yè)推廣試驗。目前處于5注26采先導(dǎo)試驗階段，平均單井日注液15.0 m3，日注氣21.0 m3（地下體積），氣液比1:1～1.5:1，累計完成注入0.088 PV，完成率17.7%。

4.2 試驗取得的效果

4.2.1 空氣泡沫體系具有較好的注入性 相比注水開發(fā)階段，實施空氣泡沫驅(qū)后，5口試驗井注入壓力上升5 MPa～11 MPa，實現(xiàn)了空氣泡沫在超低滲透油藏的成功注入。對比試驗前，J42-39井注水壓力由19.0 MPa上升到25.9 MPa，目前最高注氣壓力29.0 MPa，最低壓力25.9 MPa。

4.2.2 空氣泡沫體系對裂縫具有一定的封堵作用J43-38于2017年7月開始試注，注入280 m3后J44-38氣竄，通過調(diào)剖J44-38井氣竄得到控制；累計注入1 756 m3后J42-38氣竄，調(diào)整氣液比由1.4下降到1.1（氮氣：28m3下降到16.8 m3，泡沫液：由20 m3下降到15 m3），J42-38含水由100.0%下降到57.2%，液面由井口下降到2 007 m，見到了封堵效果。

4.2.3 注氣井組遞減減緩，開發(fā)效果得到改善 對比注氣前，注氣井組階段自然遞減由8.3%下降到-1.3%，含水上升率由3.3%下降到-3.5%，含水與采出程度關(guān)系曲線右偏，預(yù)計較注水開發(fā)可提高采收率5.0%以上，整體開發(fā)形勢得到改善。

4.2.4 裂縫側(cè)向井見效明顯，但主向井見水未得到改善通過近兩年注入，試驗區(qū)NE108°裂縫側(cè)向井見效明顯，但主向井見水仍未得到有效改善（見圖6）。

主向井：受天然裂縫和人工裂縫貫通影響，9口主向井中投產(chǎn)初期水淹6口。試驗后明顯見氣井8口（NE108°方向7口）。通過對J41-38等4口井實施深部治理后，3口氣竄井得到控制，其余5口治理效果不佳。對比注氣前后含水分布情況，裂縫主向見水有進(jìn)一步連通的趨勢。目前空泡區(qū)氣竄風(fēng)險依然較大，泡沫體系封堵性能需進(jìn)一步優(yōu)化。

側(cè)向井：明顯見效6口，生產(chǎn)形勢穩(wěn)定8口，液量由24.4 m3上升到27.9 m3，油量由16.7 t/d上升到18.6 t/d，含水由19.3%上升到21.6%，注氣前后平均月度遞減由1.5%下降到-0.5%。

4.2.5 注氣區(qū)壓力保持水平提升明顯 對比試驗前，注氣區(qū)裂縫側(cè)向5口可對比井平均地層壓力由14.6 MPa上升到18.3 MPa，壓力保持水平由78.1%上升到98.3%，主側(cè)向壓差由16.1 MPa下降到9.5 MPa，側(cè)向井平均流壓由6.7 MPa上升到7.1 MPa。注氣區(qū)可對比井解釋滲透率由0.18 mD上升到0.5 mD，滲流能力增強；注氣區(qū)側(cè)向井壓力保持水平98.3%高于注水區(qū)88.8%。

4.2.6 剖面吸水狀況改善，有效驅(qū)替系統(tǒng)逐步建立試驗區(qū)4口可對比井吸水厚度由9.6 m上升到10.2 m，水驅(qū)動用程度由70.9%上升到75.8%，剖面水驅(qū)得到改善；J42-39微地震注氣前緣顯示2口側(cè)向井（J42-393、J42-391）受效明顯，表明有效驅(qū)替系統(tǒng)逐步建立。

5 結(jié)論及認(rèn)識

（1）對比注氣前，試驗井組階段自然遞減由8.3%下降到-1.3%，含水上升率由3.3%下降到-3.5%，壓力保持水平由78.1%上升到98.3%，主側(cè)向壓差由16.1 MPa下降到9.5MPa，水驅(qū)動用程度由70.9%上升到75.8%。

（2）注入系統(tǒng)壓力總體平穩(wěn)，水驅(qū)波及范圍不斷增大，有效壓力驅(qū)替系統(tǒng)逐步建立，地層能量得到有效補充。

（3）空氣泡沫驅(qū)油技術(shù)可有效提高采收率，預(yù)計采收率可提高5%。

（4）區(qū)域裂縫方向復(fù)雜，平面驅(qū)替不均仍然存在，下步需從油水井兩方面實施封堵治理；同時對裂縫側(cè)向井實施措施引效，提高單井產(chǎn)能。

圖6 減氧輔助空氣泡沫驅(qū)試驗前（左）、后（右）含水分布圖