海上油田水聚同驅(qū)干擾影響機理與改善方法

李保振,康曉東,唐恩高,王旭東,楊俊茹

(1.海洋石油高效開發(fā)國家重點實驗室，北京 100028；2.中海油研究總院有限責任公司，北京 100028)

聚合物驅(qū)目前已成為海上油田高效開發(fā)的一項重要支撐技術(shù)[1-3]。渤海W油田聚驅(qū)開發(fā)過程中出現(xiàn)原注聚區(qū)的油井(Z55/Z75/Z77/Z95/)轉(zhuǎn)注水情況(見圖1)。因原注聚井排間出現(xiàn)了注水井，造成水/聚驅(qū)干擾問題，調(diào)整后沒有達到預(yù)期的生產(chǎn)開發(fā)效果。目前對于聚驅(qū)油田水聚干擾對注聚效果的影響認識尚不統(tǒng)一，大慶油田薩北開發(fā)區(qū)研究認為水聚同驅(qū)可取，在保證壓力平衡的前提下水聚同驅(qū)不會影響聚驅(qū)效果[4-8]。其研究的前提是針對二類低滲油層難以聚驅(qū)動用的問題，實施注水開發(fā)，實現(xiàn)有效動用。其研究對象與渤海目前開展注聚的油田存在較大差別[9-10]。因此，有必要開展水聚同驅(qū)干擾問題研究，為現(xiàn)有開發(fā)區(qū)塊及其他海上油田聚驅(qū)后期開發(fā)方案調(diào)整提供技術(shù)支撐。本研究基于渤海注聚油田儲層、流體、聚合物等特征，采用油藏工程、動態(tài)分析和數(shù)值模擬等手段對聚驅(qū)過程中的水聚干擾機理、因素進行分析，并提出了控制水聚干擾程度的方法和措施，為渤海注聚方案的順利實施和增油上產(chǎn)效果的保障提供技術(shù)支持。

1 W油田聚驅(qū)現(xiàn)狀與問題

W油田儲層埋深約1 700 m，平均孔隙度約26%，平均滲透率約1 200 ×10-3μm2，原油地下黏度約20 mPa·s。油田縱向上油層組多，滲透率級差大，非均質(zhì)性嚴重，層間層內(nèi)矛盾突出。該油田1999年投產(chǎn)，2000年轉(zhuǎn)注水，2007年逐步實施井組注聚方案，并顯現(xiàn)較明顯的降水增油見效特征，取得了較理想的礦場應(yīng)用效果。截至2016年底，提高采收率約6%。

W油田原井網(wǎng)為反九點井網(wǎng)，基礎(chǔ)井網(wǎng)有8口注水井，分別于2008年前后陸續(xù)轉(zhuǎn)注聚，注聚量達0.3 PV后于2011年前后陸續(xù)轉(zhuǎn)注二元。2015—2016年期間對該區(qū)塊井網(wǎng)進行調(diào)整，先后打了12口加密水井，井網(wǎng)由反九點布井方式調(diào)整為排狀井網(wǎng)。調(diào)整后，沒有達到預(yù)期的生產(chǎn)開發(fā)效果，之前的受效井產(chǎn)液和產(chǎn)油明顯下降，表現(xiàn)出明顯的水聚干擾現(xiàn)象，因此有必要開展水聚同驅(qū)干擾問題研究(見圖1)。

圖1 W油田注聚井組

2 水聚干擾機理模擬研究

2.1 基本油藏模型

基于W油田油藏地質(zhì)、流體、相滲及動態(tài)資料，采用Eclipse軟件聚驅(qū)模塊建立了2注3采典型井組聚驅(qū)油藏模型，以直觀模擬分析聚驅(qū)過程中水聚干擾現(xiàn)象。模型網(wǎng)格劃分：X/Y/Z方向分別為31/31/3個；網(wǎng)格步長：DX=20 m，DY=20 m，DZ=5 m，三層滲透率分別為0.3，0.9，3 μm2。模型初始端和末端分別有2口注入井和3口生產(chǎn)井(見圖2)。模型聚合物特征參數(shù)見表1，之后引入聚合物驅(qū)試驗的驅(qū)替動態(tài)參數(shù)，包括注采制度和含水率、壓力等監(jiān)測指標。在該基礎(chǔ)上開展水驅(qū)、聚驅(qū)數(shù)值模擬工作研究。油藏先水驅(qū)至含水達60%，然后注聚0.3PV，最后轉(zhuǎn)水驅(qū)至含水98%結(jié)束。

圖2 典型聚驅(qū)油藏模型

2.2 水聚干擾機理分析

基于上述3層非均質(zhì)油藏模型，分析聚合物與水同步驅(qū)替時的水聚接觸帶分布、含油飽和度分布、階段采出程度以及不同位置生產(chǎn)井的含水率變化特征，以詳細剖析水驅(qū)干擾下的驅(qū)替與生產(chǎn)動態(tài)。研究制定了3個方案：①I1、I2兩井一直水驅(qū)，至綜合含水98%；②I1、I2兩井水驅(qū)至含水60%后I1轉(zhuǎn)注聚驅(qū)0.3 PV，直至綜合含水98%；③I1、I2兩井水驅(qū)至含水60%后同時轉(zhuǎn)注聚各0.15 PV(保證與方案②注聚量相同)，后續(xù)轉(zhuǎn)水驅(qū)至綜合含水98%。

圖3給出了兩井并排注聚和1聚+1水同時注入情況下的聚驅(qū)波及效果對比?？梢钥闯觯涸谒鄹蓴_下，聚驅(qū)前緣不穩(wěn)定，波及面積偏小，聚合物竄進到生產(chǎn)井較早，降低了聚驅(qū)增油的效果。

圖4給出了以上方案產(chǎn)油速度與累產(chǎn)油指標對比，3個方案生產(chǎn)統(tǒng)計指標見表2?？梢钥闯觯?/p>

(1)方案②和方案③兩個注聚方案采收率均較水驅(qū)方案①有所提高，分別提高了9.7%和12.2%。

(2)同聚合物用量下并排注聚方案③較1水+1聚方案②可提高采收率約2.5%。

圖3 水聚干擾(左)與排狀注聚(右)波及對比

圖4 方案①、②、③產(chǎn)油指標對比

3 水聚干擾改善技術(shù)研究

針對W目標油田聚驅(qū)現(xiàn)狀，結(jié)合前面的基礎(chǔ)認識，對改善水聚干擾影響的聚合物調(diào)整方案進行研究，主要包括注水/注聚速度、注水/注聚方式等內(nèi)容，以對油田現(xiàn)場減弱水聚干擾影響和提升聚驅(qū)效果提供技術(shù)支持。

3.1 注聚/注水速度調(diào)整

在水聚干擾已經(jīng)存在的情況下，影響水驅(qū)聚驅(qū)的主要因素是注聚/注水的速度[1-5]。采用上述1聚+1水+2采油井油藏模型分析水聚干擾情況下，通過調(diào)整注水/注聚速度對聚驅(qū)效果的影響。分別設(shè)計了方案②：注水速度與注聚速度比例1∶1；方案④：注水速度與注聚速度比例1.2∶0.8；方案⑤：注水速度與注聚速度比例0.8∶1.2。

圖5給出了以上3種方案中的產(chǎn)油指標?？梢钥闯觯核鄹蓴_時，在相同注聚量前提下，方案⑤通過適度增加注聚速度，降低注水速度，可以提高聚驅(qū)波及體積,增加聚驅(qū)效果，提高油藏采收率。

圖5 水聚干擾下注水/聚速度影響對比

3.2 注聚井/注水井注入介質(zhì)轉(zhuǎn)換

圖3展示了因方案②的1聚+1水方案兩種注入介質(zhì)顯著差異，注聚/注水前緣存在明顯的差異，造成注水受效井過早水淹，甚至關(guān)井停產(chǎn)，影響了聚驅(qū)區(qū)塊整體的波及和聚驅(qū)效果。針對以上情況，測試了在注水井/注聚井注入0.15 PV后，將二者的注入介質(zhì)進行轉(zhuǎn)換(方案⑥)，測試這種調(diào)整對聚驅(qū)效果的影響[7-10]。圖6給出了1聚+1水后期互換方案⑥與原來的1聚+1水方案②的產(chǎn)油指標對比?？煽闯觯核鄹蓴_時，方案⑥在注水與注聚相鄰區(qū)域通過轉(zhuǎn)換注聚和注水井的注入介質(zhì)，在相同注聚量下，能夠擴大注聚波及面積與體積，改善聚驅(qū)效果，較水聚干擾方案②提高油藏采收率約1.3%。

圖6 注聚/水井介質(zhì)互換下產(chǎn)油指標

3.3 水聚井互換交替注入

3.2小節(jié)在水/聚干擾情況下，通過對注聚井/注水井進行注入介質(zhì)互換，減弱了水聚干擾下的驅(qū)替前緣突破影響。參考以上成果，對注聚井和注水井轉(zhuǎn)換組合進行了進一步研究。將注聚井和注水井調(diào)整為2口(I1、I2)水聚交替注入井，I1注聚的時候I2注水，而I1注水的時候I2注聚，如此交替循環(huán)(周期1a)開展，總注聚量保持0.3 PV不變。

在對上述注水井/注聚井交替注水/注聚情況下，分別設(shè)置交替周期1 a(方案⑦)和0.5 a(方案⑧)進行模擬對比研究。

由圖7看出，通過注聚/注水井交替注水/注聚，可減弱水聚干擾影響，改善聚驅(qū)波及效率，提高油田聚驅(qū)采收率；通過縮短交替注入輪換周期(方案⑧)，可以在相同注聚量下獲得較好的聚驅(qū)效果。

圖7 注聚/水井交替注入時產(chǎn)油指標

4 渤海W油田實例研究

W油田注聚井區(qū)X55 / X75 / X95/ X86于2015年前后由油井轉(zhuǎn)注水(見圖1藍標井)，在原注聚區(qū)造成水聚交錯同注的現(xiàn)狀，影響了聚驅(qū)增油降水效果。結(jié)合前面的認識，對其目標區(qū)注聚方案調(diào)整與完善進行研究。分別模擬預(yù)測將上述4口井立即轉(zhuǎn)注聚(方案①)和保持目前水聚交錯注入(方案②)的驅(qū)油效果。為保證注聚量相同，將2個方案的停注聚時間分別設(shè)置為2019年6月30日和2018年9月30日。對2個聚驅(qū)方案的增油效果進行模擬對比。圖8給出了目前井網(wǎng)條件下和注聚核心區(qū)排狀注聚與水聚交錯情況下產(chǎn)油指標對比。

圖8 水聚交錯與整體排狀累產(chǎn)油

由圖8可以看出：通過方案①實施在注聚區(qū)實施排狀連片注聚，可以減少水聚干擾影響，提高采收速度速度，控制含水水平，可以在平臺有效生產(chǎn)周期內(nèi)提高目標井區(qū)的采收率約1.1%。

5 結(jié)論

(1)通過目標油田典型井組聚驅(qū)模型，明確了相比并排注聚，水聚干擾情況下聚合物驅(qū)前緣竄進突破較快，波及效率偏低，采收率下降2%。

(2)通過降低水/聚注入速度比、注水井/注聚井轉(zhuǎn)換注入介質(zhì)、注入井輪換交替注水/聚3種調(diào)整方法，可以減弱水聚干擾影響，提升注聚效果。

(3)實際模擬結(jié)果表明：原注聚驅(qū)出現(xiàn)油井轉(zhuǎn)注時，實施排狀注聚較水聚井交錯可減弱干擾，提高聚驅(qū)波及與驅(qū)替效率，提高井組采收率1.1%。