海上油田水聚干擾影響因素分析及礦場試驗研究

王 剛，劉 斌，王欣然，張國浩，張 偉

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300459）

海上油田聚驅(qū)開發(fā)過程中，往往分批次轉(zhuǎn)注，短期內(nèi)注水、注聚驅(qū)井網(wǎng)交叉情況不可避免，水聚交叉井網(wǎng)易造成水聚干擾現(xiàn)象。注入水與聚合物溶液在流動能力上有較大的差異，導(dǎo)致聚合物段塞與注入水在驅(qū)替過程中發(fā)生分子擴(kuò)散和機(jī)械彌散的互溶驅(qū)替過程，這樣不僅加大了注水、注聚接觸帶上協(xié)調(diào)平面注采關(guān)系的難度，也使區(qū)塊的聚合物驅(qū)潛力不能得到有效發(fā)揮，從而影響聚驅(qū)效果。經(jīng)調(diào)研文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)[1-9]，現(xiàn)更多地集中于對單獨水驅(qū)或者聚驅(qū)開發(fā)效果影響因素的分析及優(yōu)化進(jìn)行研究，而針對水聚同驅(qū)的研究相對較少，對水聚干擾的機(jī)理及其影響因素缺乏明確的認(rèn)識。針對此問題，本文結(jié)合海上典型注聚油田地質(zhì)油藏特征，利用數(shù)值模擬軟件開展水聚干擾機(jī)理及影響因素研究，并在此基礎(chǔ)上制定相應(yīng)的調(diào)整策略，以達(dá)到改善聚驅(qū)開發(fā)效果。

1 水聚干擾機(jī)理

水聚干擾是在注水與注聚井共同驅(qū)替情況下，聚驅(qū)效果不能得到有效發(fā)揮的現(xiàn)象。為了分析水聚干擾機(jī)理，根據(jù)海上地質(zhì)油藏參數(shù)，建立兩注兩采行列井網(wǎng)的特征模型。模型中I1、I2 為注入井，P1、P2 為采出井，通過改變注入井的注入類型對不同的開發(fā)方案進(jìn)行對比（表1）。

表1 水聚干擾機(jī)理研究方案

單井注聚和水聚同驅(qū)都具有明顯的增油效果，但在相同聚合物用量條件下，單井注聚的增油量明顯大于水聚同驅(qū)的增油量，這說明注水井在一定程度上限制了聚驅(qū)效果的發(fā)揮（表2）。

表2 單井注聚和水聚同驅(qū)增油量結(jié)果 m3

對比單井聚驅(qū)和水聚同驅(qū)時P1 井含水率及日產(chǎn)油量（圖1），可以看出，單井聚驅(qū)和水聚同驅(qū)情況下，其含水率均呈現(xiàn)上升的趨勢，且含水率曲線均存在下降漏斗，單井聚驅(qū)時含水率上升幅度更大。兩種驅(qū)動方式下，其日產(chǎn)油量均降低，且水聚同驅(qū)時下降幅度更大。從單獨聚驅(qū)和水聚同驅(qū)時聚合物波及系數(shù)示意圖（圖2），可以看出，單獨聚驅(qū)時聚合物具有更大的波及體積，水聚同驅(qū)時由于注水井的作用，聚驅(qū)的波及體積被壓縮，且接觸帶附近的聚合物被注入水稀釋，黏度降低，降低水油流度比的作用被減弱，因此聚驅(qū)受效井增油量減少。

圖1 單井聚驅(qū)和水聚同驅(qū)時P1 井含水率、日產(chǎn)油量

圖2 單獨聚驅(qū)和水聚同驅(qū)時聚合物波及系數(shù)示意圖

2 水聚干擾影響因素分析

2.1 儲層韻律性

分別設(shè)置正韻律（滲透率為500×10-3，1 000×10-3，1 500×10-3μm2）、反韻律（滲透率為1 500×10-3，1 000×10-3，500×10-3μm2）和復(fù)合韻律（滲透率為1 000×10-3，1 500×10-3，500×10-3μ m2）三種儲層，總結(jié)不同儲層韻律條件下水聚干擾程度的強(qiáng)弱。根據(jù)不同的儲層韻律性設(shè)置，分別得到單井聚驅(qū)和水聚同驅(qū)情況下的聚驅(qū)增油量，進(jìn)而得到水聚干擾影響程度（表3）。從表3 可以看出，單井注聚和水聚同驅(qū)的增油量關(guān)系均是正韻律儲層最大，其次是復(fù)合韻律儲層，最后是反韻律儲層。這說明水聚干擾程度的強(qiáng)弱受儲層韻律性影響明顯，水聚干擾影響程度依次正韻律儲層、復(fù)合韻律儲層，反韻律儲層，同時說明正韻律儲層更有利于聚驅(qū)效果的發(fā)揮。

表3 不同的儲層韻律水聚干擾影響程度

2.2 儲層有效厚度

設(shè)置不同的儲層有效厚度，總結(jié)不同的厚度條件下水聚干擾程度的強(qiáng)弱，結(jié)果如表4 所示。從表4 可以看出，儲層有效厚度對水聚干擾影響程度影響明顯，隨著儲層厚度的增加，水聚干擾影響程度逐漸增強(qiáng)。這是因為儲層有效厚度增加，水聚接觸面積就會增大，導(dǎo)致水驅(qū)和聚驅(qū)互溶驅(qū)替現(xiàn)象更加嚴(yán)重。

2.3 儲層滲透率

設(shè)置不同的儲層滲透率，總結(jié)不同的滲透率條件下水聚干擾程度的強(qiáng)弱，結(jié)果如表5 所示。從表5 可以看出，隨著滲透率的增大，單井注聚的增油量逐漸增加，水聚同驅(qū)的增油量遞增后出現(xiàn)下降趨勢。這是因為隨著滲透率的增加，水聚之間的竄流作用增加，水驅(qū)與聚驅(qū)的互溶稀釋作用增強(qiáng)，從而增大了水聚干擾影響程度。

表4 不同的儲層有效厚度水聚干擾影響程度

表5 不同的儲層滲透率水聚干擾影響程度

2.4 儲層非均質(zhì)性

設(shè)置儲層滲透率級差分別為1，3，4，9，19，總結(jié)不同儲層非均質(zhì)性條件下水聚干擾程度的強(qiáng)弱。根據(jù)不同的儲層滲透率級差設(shè)置，分別得到單獨聚驅(qū)和水聚同驅(qū)情況下的聚驅(qū)增油效果，同時得到水聚干擾對聚驅(qū)效果的影響程度，結(jié)果如表6 所示。從表6 可以看出，隨著滲透率級差的增大，儲層非均質(zhì)性增強(qiáng)，聚驅(qū)增油量及水聚干擾程度沒有明顯的規(guī)律可循。

2.5 開發(fā)動態(tài)參數(shù)

開發(fā)動態(tài)參數(shù)主要包括注入井井距、注水強(qiáng)度、注聚濃度、注聚時機(jī)等。

2.5.1 注入井井距

設(shè)置注入井井距分別為80，120，160，200，240 m，總結(jié)不同井距條件水聚干擾程度（表7）。從表7可以看出，隨著注入井井距的增加，水聚干擾的影響程度逐漸降低。因此，在油田加密調(diào)整過程中應(yīng)避免水聚同驅(qū)。

2.5.2 注水強(qiáng)度

保持注聚井的注入量及注聚濃度不變，注水強(qiáng)度分別取10，20，30，40，50 m3/d 進(jìn)行模擬，得到單獨注聚和水聚同驅(qū)時的增油量及水聚干擾程度（表8）。從表8 可以看出，隨著注水強(qiáng)度的增大，水聚同驅(qū)增油量明顯降低，水聚干擾對聚驅(qū)效果的影響程度逐漸增強(qiáng)。這是因為增大注水強(qiáng)度，會限制聚驅(qū)波及體積，增強(qiáng)水聚之間的互溶驅(qū)替現(xiàn)象。為提高后續(xù)聚驅(qū)開發(fā)效果，可以采取適當(dāng)降低注水強(qiáng)度的方法。

2.5.3 注聚濃度

設(shè)置聚合物的注入濃度分別為1 500，1 750，2 000，2 250，2 500 mg/L-1，總結(jié)不同的注聚濃度條件下水聚干擾程度的強(qiáng)弱（表9）。從表9 可以看出，隨著注聚濃度的增大，單井注聚和水聚同驅(qū)的增油量都有明顯的增加，但水聚干擾對聚驅(qū)效果的影響程度逐漸減弱。因此，可以考慮適當(dāng)增加注聚濃度來減弱水聚干擾的影響程度。

表6 不同的滲透率級差水聚干擾影響程度

表7 不同的注入井井距水聚干擾程度

表8 不同的注水強(qiáng)度水聚干擾影響程度

表9 不同的注聚濃度水聚干擾影響程度

2.5.4 注聚時機(jī)

分別設(shè)置不同的注聚時機(jī)，即分別設(shè)置含水率為40%，50%，60%，70%，80%時開始注聚，總結(jié)不同的含水率水聚干擾程度的強(qiáng)弱（表10）。從表10可以看出，在不同的注聚時機(jī)，單井注聚和水聚同驅(qū)均會導(dǎo)致水聚干擾，但水聚干擾的影響程度無明顯變化特征。

3 礦場應(yīng)用

針對海上S 油田可能出現(xiàn)的水聚干擾區(qū)域，開展了聚驅(qū)優(yōu)化措施。

3.1 注水井提前實施注聚，完善注聚井網(wǎng)

注水井X1 井于2011 年開始實施注聚，同井組注水井X2 井實施注水不注聚。該區(qū)儲層厚度較大，非均質(zhì)性較強(qiáng)。X1 井注聚后，對應(yīng)的直接受效油井A 井含水下降6%，日增油10.0 m3，間接受效油井B井含水未發(fā)生變化。針對此情況，對X2 井開始實施注聚，其周邊受效井A、B 井含水均下降10%，日增油25.0 m3，C 井開始有所見效，含水上升速度減緩。截至目前，該區(qū)塊較水聚干擾時增油2.2×104m3。由此可見，針對儲層厚度較大、非均質(zhì)較強(qiáng)的區(qū)塊，可提前實施注聚，完善注聚井網(wǎng)，這樣有助于抑制水聚干擾。

3.2 優(yōu)化注水強(qiáng)度，改善注聚效果

X3 井于2011 年開始實施注聚，同井組注水井X4 井實施注水不注聚。該區(qū)塊儲層厚度較小，非均質(zhì)性較弱，但地層能量充足。由于水聚干擾的影響，部分油井表現(xiàn)為聚驅(qū)受效不明顯，含水變化不大的特征。2013 年，對注水井X4 井降低注水強(qiáng)度，其周邊受效油井均有不同程度的受效反應(yīng)，含水平均下降5%，較水聚干擾時增油1.1×104m3。由此可見，降低注水井的注水強(qiáng)度，水聚干擾得到了一定地抑制，聚驅(qū)增油效果有所改善。

目前，S 油田注聚區(qū)已實施注聚井24 口，在分步實施過程中通過有效避免水聚干擾，油井的受益率達(dá)到86%，實現(xiàn)凈增油量482.0×104m3，提高采出程度5.1%。

表10 不同的注聚時機(jī)水聚干擾影響程度

4 結(jié)論

（1）儲層水聚干擾程度受儲層韻律性影響作用明顯，影響程度依次為正韻律儲層、復(fù)合韻律儲層、反韻律儲層；隨著儲層厚度、滲透率及注水強(qiáng)度的增加，儲層水聚干擾程度均增強(qiáng)；注采井井距越小，水聚干擾程度越強(qiáng)；不同注聚時機(jī)均會造成水聚干擾，影響聚驅(qū)增油效果。

（2）通過針對性優(yōu)化注水井轉(zhuǎn)注聚順序及水聚注入強(qiáng)度，有效地控制了分批次轉(zhuǎn)注聚期間出現(xiàn)的水聚干擾，使油井受益率達(dá)到86%，實現(xiàn)凈增油482.0×104m3，提高采出程度5.1%，聚驅(qū)降水增油效果穩(wěn)定。