強邊水小斷塊油藏聚驅(qū)后期開發(fā)技術(shù)對策研究

張磊，賈蘭，張道連

（中國石化河南油田分公司采油一廠，河南南陽474780）

聚合物驅(qū)提高采收率技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展已較為成熟。我國是聚合物驅(qū)技術(shù)應(yīng)用規(guī)模最大的國家,形成了綜合配套技術(shù)，并在現(xiàn)場應(yīng)用中取得了良好的開發(fā)效果[1]，主要應(yīng)用于大慶、勝利等油田。河南油田前期聚合物驅(qū)主要應(yīng)用于含油面積大、地質(zhì)儲量大、井網(wǎng)相對較規(guī)則的Ⅰ、Ⅱ類儲藏[2-3]，在邊水能量較強、含油面積小的高黏度普通稠油油藏應(yīng)用較少。因此，針對強邊水能量油藏邊部油井的見效率較低、內(nèi)部不規(guī)則井網(wǎng)竄流嚴(yán)重、聚驅(qū)中后期油井堵塞嚴(yán)重等問題，展開了聚驅(qū)后期改善開發(fā)效果的技術(shù)研究，以期持續(xù)提高聚驅(qū)效果。

利用數(shù)值模擬方法，研究了不同注采參數(shù)下邊部井組驅(qū)替效果及提高采收率幅度，重新界定強邊水小斷塊油藏聚驅(qū)過程中邊部井組合理注采比應(yīng)高于普通存在邊水的油藏。模擬不同注采方式，抑制不規(guī)則小井距井網(wǎng)聚竄的作用，明確關(guān)停竄流方向的油井是抑制單井點竄流的最佳方式，且聚竄方向油井停產(chǎn)3 a后，小尺度剩余油重新富集。根據(jù)礦場生產(chǎn)動態(tài)，探索不同聚驅(qū)階段普通稠油油藏聚驅(qū)堵塞半徑，提出相應(yīng)的治理對策，實現(xiàn)改善開發(fā)效果的目的。

1 強邊水小斷塊油藏地質(zhì)特征及階段聚驅(qū)效果

1.1 地質(zhì)特征

核二段位于泌陽凹陷雙河鼻狀構(gòu)造帶上，油氣聚集受①斷層控制（圖1），油藏類型主要為斷層—構(gòu)造油藏，主要呈現(xiàn)“強、小、窄”的特征，地層條件下原油黏度為72 mPa·s，為普通稠油油藏。油藏三面環(huán)水，邊水能量強，聚驅(qū)前僅依靠邊水天然能量開發(fā)，邊水補充了94.6%的地層虧空（表1），邊水侵入倍數(shù)達(dá)到4.1PV，邊水水體大、能量較強。油藏呈現(xiàn)窄條帶狀分布，含油面積較小，僅0.55 km2，地質(zhì)儲量131.24×104t（圖2）。

表1 雙河油田核二段邊水侵入量Table 1 Edge water intrusion of 2nd member of Hetaoyuan Formation in Shuanghe Oilfield

圖1 雙河油田核二段3115-3203井油藏剖面Fig.1 Reservoir profile through 3115-3203 well of 2nd member of Hetaoyuan Formation in Shuanghe Oilfield

圖2 雙河油田核二段井網(wǎng)Fig.2 Well pattern of 2nd member of Hetaoyuan Formation in Shuanghe Oilfield

1.2 階段聚驅(qū)效果

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雙河油田核二段于2013年7月由天然能量開發(fā)轉(zhuǎn)聚驅(qū)開發(fā)，階段聚驅(qū)效果較好，聚驅(qū)初期產(chǎn)能快速上升日產(chǎn)油57.7 t，階段油井見效率為77.8 %，累計增油5.760 5×104t，聚合物換油23.13 t/t，提高采收率5.49%。2017年底進入遞減期，受邊水、堵塞等因素影響，聚驅(qū)效果變差，遞減率持續(xù)加大。

2 影響聚驅(qū)后期持續(xù)見效的主要因素

2.1 邊水能量強，制約邊部油井效果

對于窄條帶強邊水油藏來說，天然能量開采階段的驅(qū)油動力主要來自油藏中油、水和地層巖石發(fā)生的彈性膨脹作用以及邊水的侵入作用。將邊水的侵入簡化為平面上的線性流動，屬于穩(wěn)定滲流，而各處的滲流速度是相同的，這時可將其等效為線性流動。如果是單井滲流模型，那么油水邊界為定壓邊界，其鏡像井之后的滲流模型為橢圓形[4]。受邊水附近采油井降壓開采的影響，油水邊界線改變了原來與構(gòu)造線平行的狀態(tài)，邊水推進不均勻，強邊水非均質(zhì)油藏加快油井水淹速度，大幅降低了采收率[5-6]。油藏經(jīng)過長期水驅(qū)和化學(xué)驅(qū)之后，剩余油分布越來越復(fù)雜，平面分布上，多為孤島狀或窄條帶狀[7]。

根據(jù)實際油藏特點，采用三面鄰邊水、四注一釆的模型（圖3），分別研究在有效抑制邊水和未抑制邊水的情況下，邊水對采收率的影響。因邊水存在，在注入壓力和重力作用下，驅(qū)劑沿油水邊界推進較遠(yuǎn)[8]，靠近邊部區(qū)域驅(qū)劑利用率低，邊水突進使得聚驅(qū)采收率下降[9-10]。研究表明：強邊水油藏聚合物驅(qū)過程中，抑制邊水與未抑制邊水提高采收率的差值高達(dá)3.61%（圖4）。根據(jù)彈性水壓驅(qū)動的物質(zhì)平衡方程，計算核二段累積虧空與邊水累積侵入量比值可以得出，聚驅(qū)前邊水補充94.6%地層虧空體積，聚驅(qū)過程中，邊部有7 口受效井，見效率為38%，油井采出水氯離子425～532 mg/L，邊部未見效井采出水氯離子與地層水氯離子相近，說明邊水能量強，導(dǎo)致邊部油井見效率低，且邊部油井見效后增油降水幅度較小。

圖3 三面環(huán)水模型Fig.3 Model with three sides of water

圖4 邊水對采收率的影響Fig.4 Influence of edge water on recovery factor

2.2 不規(guī)則井網(wǎng)單向竄流對聚驅(qū)效果的影響

注采井網(wǎng)在油田開發(fā)中非常重要，聚驅(qū)階段井網(wǎng)完善程度越高，油井的受效方向越多，單向竄流發(fā)生的可能性就相對越小[11-13]。統(tǒng)計結(jié)果表明：三向及三向以上的多向受效井見效率高，且聚驅(qū)后期竄流程度相對較低[14-16]。雙河核二段聚驅(qū)井網(wǎng)不規(guī)則，單向受效井占單元總井?dāng)?shù)三分之一以上，而多向受效井較少，導(dǎo)致聚驅(qū)后期單向竄流嚴(yán)重，調(diào)整難度較大，見效井回落速率快，導(dǎo)致聚驅(qū)后期單元穩(wěn)產(chǎn)難度大。

2.3 地層堵塞導(dǎo)致聚驅(qū)產(chǎn)量下降

聚合物通過化學(xué)吸附和機械捕集，在多孔介質(zhì)內(nèi)發(fā)生滯留，高分子聚合物通過靜電作用或化學(xué)鍵力相互吸附，與地層細(xì)粉砂、黏土、膠質(zhì)相互作用形成膠團。聚驅(qū)見效后，含水下降?；旌弦簲y帶膠團運移后，部分膠團滯留在孔隙內(nèi)，造成孔道過流斷面減小，液流阻力增加，堵塞液流通道，造成運移堵塞[17-19]。雙河核二段儲層埋深較淺，膠結(jié)類型以孔隙式為主，膠結(jié)物以泥質(zhì)為主，壓實程度低，成巖作用差，膠結(jié)疏松，細(xì)粉砂含量較高。在天然水驅(qū)開發(fā)過程中，由于水的滲流阻力較小，在高含水條件下，油水混合液在地層中流動性能較好。聚驅(qū)見效后，含水下降，高黏度原油混合液攜帶膠團運移，堵塞液流通道，造成運移堵塞[16-17]。堵塞層多分布在儲層相對較淺的層。堵塞后油井產(chǎn)液量降幅高達(dá)91.9%，嚴(yán)重影響聚驅(qū)成效（圖5）。

利用注聚段塞，結(jié)合縱向、平面剩余油的分布情況，針對強邊水小斷塊油藏聚驅(qū)階段生產(chǎn)動態(tài)、流線流場特征及剩余油分布潛力區(qū)變化，著重抑制邊水推進，促使邊部見效，控制聚驅(qū)竄流，促進均衡驅(qū)替，有針對性地優(yōu)選深部解堵措施來提高單井產(chǎn)能，研究強邊水小斷塊普通稠油油藏聚合物驅(qū)后期改善開發(fā)效果的“三項”調(diào)整技術(shù)對策，控制遞減，促進單元平穩(wěn)運行。

圖5 雙河油田核二段聚驅(qū)過程中油井堵塞前后變化情況Fig.5 Change before and after plugging by polymer flooding with 2nd member of Hetaoyuan Formation in Shuanghe Oilfield

3 改善開發(fā)效果技術(shù)對策

3.1 邊水抑制技術(shù)研究

3.1.1 建立地質(zhì)模型

根據(jù)核二段三面鄰水的油藏特點，結(jié)合聚驅(qū)井網(wǎng)條件，建立邊部2口油井對應(yīng)中心構(gòu)造高部位一口注入井的強邊水單層典型模型。選擇有代表性的地質(zhì)參數(shù)和注采參數(shù)，參考雙河核二段物性參數(shù)，取孔隙度23.4%，滲透率0.5 μm2，計算得出邊水入侵量為地質(zhì)儲量的4.68倍。

3.1.2 邊部合理注采比研究

界定模型開采時間為3 a。在油井產(chǎn)液量不變的情況下，調(diào)整水井注入量，設(shè)計11種注采比方案進行數(shù)值模擬，分別為0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7（圖6）。受強邊水作用，注采比偏小，聚合物驅(qū)替受限，油水井井間剩余油飽和度較高，說明驅(qū)替效果不好。隨著注采比的增加，井組驅(qū)替效果逐漸變好。當(dāng)注采比增加至1.3時，井間剩余油得到有效驅(qū)替，提高采收率幅度最高，出現(xiàn)拐點，但隨著注采比持續(xù)加大，內(nèi)部驅(qū)替作用過強導(dǎo)致剩余油外溢（圖7）。

圖6 不同注采比下井組驅(qū)替情況Fig.6 Displacement situation by different injectionproduction ratio

圖7 不同注采比下邊部油井提高采收率Fig.7 EOR by different injection-production ratio

3.2 聚竄控制技術(shù)研究

3.2.1 建立地質(zhì)模型

根據(jù)強邊水小斷塊油藏雙河核二段聚驅(qū)井網(wǎng)井距，建立注采井距為130 m 的一注四采非均質(zhì)模型。模型為單層，網(wǎng)格數(shù)為20×20×3。

3.2.2 不同注采生產(chǎn)方式對抑制竄流的作用

采用非均衡注采方式，保持地層壓力，注水井配注80 m3/d。前3口井產(chǎn)液20 m3/d，第4口井產(chǎn)液30 m3/d，井組生產(chǎn)至發(fā)生竄流，數(shù)值模擬不同注采參數(shù)生產(chǎn)3 a的抑制竄流結(jié)果（圖8）。

第一種方式：水井配注量大幅下調(diào)，4 口油井采液量保持不變；

第二種方式：水井注水量不變，竄流方向油井產(chǎn)液量大幅度下調(diào)至15 m3/d；

第三種方式：水井注水量不變，竄流方向油井調(diào)停。

結(jié)果表明：小井距井網(wǎng)聚驅(qū)過程中油井停產(chǎn)有利于減緩聚竄，促進均衡驅(qū)替，且停產(chǎn)3 a 后剩余油重新富集。

圖8 不同注采參數(shù)對抑制竄流的影響Fig.8 Influence of different injection-production parameters on fluid channeling control

3.3 普通稠油聚驅(qū)后期解堵技術(shù)研究

地層疏松、細(xì)粉砂含量較高的普通稠油油藏聚驅(qū)過程中，混合液攜帶膠團運移，堵塞液流通道，造成運移堵塞。以礦場生產(chǎn)為依據(jù)，結(jié)合解堵半徑和替代井生產(chǎn)效果，研究堵塞半徑。聚驅(qū)初期，油井近井地帶堵塞，降黏解堵效果好，說明僅依靠化學(xué)藥劑降黏解堵效果較好；聚驅(qū)中期，隨著聚驅(qū)見效，采出端含水持續(xù)下降，結(jié)合替代井及解堵效果得出堵塞半徑大于2～3 m，降黏解堵效果變差；聚驅(qū)后期，堵塞半徑進一步擴大到18 m以上。依靠單純的化學(xué)藥劑在近井距范圍內(nèi)解堵效果變差甚至無效。根據(jù)堵塞半徑研究結(jié)果，提出深部擠壓充填防砂解堵方法，解堵半徑達(dá)到31～46 m。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

在雙河油田核二段強邊水小斷塊油藏應(yīng)用上述生產(chǎn)方式，改善聚驅(qū)后期開發(fā)效果明顯，實際聚驅(qū)曲線優(yōu)于預(yù)測曲線（圖9）。邊部注采比由1.15 調(diào)整至1.3左右，調(diào)整后新增見效井3口，邊部油井見效率由38%提升至75%，其中K0209井調(diào)整前見邊水，調(diào)整后復(fù)產(chǎn)日產(chǎn)油為1.8 t，含水降至96 %。油井停產(chǎn)5層，調(diào)剖水井6口，實施后液流轉(zhuǎn)向4口井，持續(xù)見效3 口井，其中淺平1 井與K0201 井位于同一井組。聚竄方向上的淺平1井停產(chǎn)后，原弱勢方向上的K0201井持續(xù)見效，日增產(chǎn)能1.5 t。2口井?dāng)D壓充填防砂解堵，產(chǎn)液量由16.3 t/d 上升至73.5 t/d，產(chǎn)液量大幅度提高，有效解決了油井運移堵塞低產(chǎn)液量的問題。通過以上技術(shù)對策的礦場應(yīng)有，日增產(chǎn)能24.9 t，累計增油0.9×104t。方案設(shè)計聚驅(qū)遞減期增油2.35×104t，提高采收率1.79%，實際增油2.72×104t，提高采收率2.07 %；遞減期單元產(chǎn)量平穩(wěn)運行，綜合遞減僅5.18%，礦場效果達(dá)到預(yù)期。

圖9 雙河油田核二段聚驅(qū)預(yù)測曲線（2018年底）Fig.9 Prediction curve of polymer flooding about 2nd member of Hetaoyuan Formation in Shuanghe Oilfield（at the end of 2018）

5 結(jié)論

1）強邊水油藏聚驅(qū)過程中，邊部井組注采比為1.3 左右，邊部滯留區(qū)剩余油得到有效驅(qū)替，提液采收率增幅最大。

2）針對小井距聚驅(qū)井網(wǎng)單井點竄流，竄流方向油井停產(chǎn)有利于弱勢方向液流轉(zhuǎn)向，促進平面均衡驅(qū)替，停產(chǎn)3 a 后竄流井區(qū)形成小尺度剩余油，具備再動用潛力。

3）普通稠油油藏聚驅(qū)后期，地層堵塞半徑持續(xù)增加，擠壓充填防砂解堵技術(shù)可以有效提高堵塞井的產(chǎn)液量，達(dá)到解除聚驅(qū)深部堵塞，擴大聚驅(qū)效果的目的。