聚驅井注入參數(shù)優(yōu)化及動態(tài)調控研究

李英子

大慶油田有限責任公司第五采油廠，黑龍江 大慶

1. 引言

從上世紀70 年代A 油田主油區(qū)全面開發(fā)投產以來，開發(fā)經歷了自噴油、機械采油階段。后逐漸進入打加密調整井階段。為彌補產能降低帶來的影響，部分區(qū)塊開展聚驅試驗并推廣，已開展的3 個聚合物現(xiàn)場試驗區(qū)目前均已進入后續(xù)水驅階段。隨著三次采油規(guī)?？焖贁U大，三次產量貢獻比例也提高至1/5以上，且仍在逐年增加。

近年來，聚驅管理主要以“四最”為指導思想，即“最小尺度的個性化設計，最及時有效的跟蹤調整，最大限度的提高采收率，最佳的經濟效益”[1]。按照“優(yōu)化注聚參數(shù)、配套調整技術”的思路，積極進行技術、調控管理方面的創(chuàng)新和優(yōu)化，努力做到宏觀把控、資料準確、技術配套、工作高效，達到保證聚驅開發(fā)效果、提效降本的目的，為聚驅的規(guī)?；I(yè)推廣提供保障。

2. 多種方案進行比較，優(yōu)化注聚參數(shù)

注聚初期的參數(shù)優(yōu)化設計，對整個聚驅開發(fā)過程起著極其重要的作用，通過對其他區(qū)塊經驗的借鑒、不同方案的比較，形成一套優(yōu)化注聚參數(shù)的方法，具有很好的參考價值。

2.1. 量化井組分類，優(yōu)化注入濃度

為了便于分析評價，根據(jù)區(qū)塊的油層發(fā)育特征，結合近年來注聚取得的經驗，優(yōu)選了三項單井關鍵指標，建立了量化分類標準，將單井在靜態(tài)上細分成四類井[2] (表1)。

Table 1. X1 single well quantitative classification standard and results表1. X1 單井量化分類標準及結果

井組靜態(tài)分類建立在單井分類基礎上，結合單井的情況和井組的聚驅控制程度，以采出井為中心，將井組細分為四類(表2)：其中I 類井組69 個，II 類井組47 個，III 類井組43 個，IV 類井組為24 個。

Table 2. Static quantitative classification standard and results of well group X1表2. X1 井組靜態(tài)量化分類標準及結果

X1 塊聚驅工業(yè)區(qū)油層發(fā)育狀況與Y 區(qū)東部聚驅工業(yè)區(qū)相似，因此可參考Y 區(qū)東部聚驅工業(yè)區(qū)的分類井濃度設計情況，設計注聚初期I 類井濃度為1600 mg/L 左右，II 類井濃度為1350 mg/L 左右，III 類井濃度為1100 mg/L 左右，IV 類井組濃度為1000 mg/L 左右[3]。根據(jù)分類井設計區(qū)塊平均注入濃度為1326 mg/L。

2.2. 注重油層匹配率，優(yōu)化分子量和注入段塞

依據(jù)室內注入參數(shù)匹配關系研究成果，結合K80 滲透率油層匹配關系研究和B 廠Z 區(qū)中部區(qū)塊注入1900 萬清配清稀的注聚經驗，最終確定X1 塊聚驅工業(yè)區(qū)采用清配清稀2500 萬超高分抗鹽聚合物 + 1900萬高分聚合物 + 700 萬抗鹽聚合物的注入體系。

為此設計了五套方案(見表3)，采用數(shù)模進行對比，結果見表4。

Table 3. X1 design table of injection slug with different sizes表3. X1 不同尺寸高分段塞注入段塞設計表

比較數(shù)值模擬結果，高分段塞尺寸在0.25 PV 時效果最好(表4)，因此設計區(qū)塊高分段塞尺寸為0.25 PV (其中2500 萬前置段塞0.05 PV，1900 萬驅替段塞0.2 PV)。

Table 4. Comparison of numerical simulation results of different sizes of X1 high pressure slug schemes表4. X1 不同尺寸高分段塞方案數(shù)值模擬結果對比表

確定完高分段塞，對700 萬段塞進行比較確定，設計了四套方案，與前五套方案中效果最好的方案三對比：從數(shù)值模擬結果來看，方案七提高采收率幅度高于另外四個方案(表5、表6)。

因此，根據(jù)數(shù)值模擬預測，推薦方案七為X1 塊聚驅工業(yè)區(qū)的注入方案，即前期注入2500 萬超高分聚合物清配清稀體系前置段塞，然后改注1900 萬高分聚合物清配清稀體系，中后期改注700 萬抗鹽聚合物清配污稀體系。即根據(jù)不同的注聚階段，采用梯次分子量(2500 萬-1900 萬-700 萬)和梯次注入濃度(1350 mg/L-1250 mg/L-1100 mg/L-1000 mg/L-800 mg/L)，可以使油層注聚過程中動態(tài)滲透率不斷降低的情況下，提高聚合物溶液與油層的匹配性，提高油層的動用厚度，防止以前被動的注入一種分子量、一種注入濃度發(fā)生的油層堵塞的現(xiàn)象[4]。

Table 5. X1 injection slug combination design table表5. X1 注入段塞組合設計表

Table 6. Comparison of numerical simulation results of different slug sizes表6. X1 不同段塞大小數(shù)值模擬結果對比表

2.3. 通過數(shù)值模擬，優(yōu)化聚合物用量

按照注入方式優(yōu)化設計中的方案七進行數(shù)模預測(圖1)，增加聚合物用量可以提高聚驅采收率[5]。當聚合物用量為800 mg/L?PV 時，聚驅提高采收率為7.99%，之后隨著聚合物用量增加，提高采收率增加[6]。雖然聚合物用量越大，聚驅提高采收率越高，但當聚合物用量超過1200 mg/L?PV 時，聚驅提高采收率增加的幅度變小，噸聚增油水平下降，因此，結合數(shù)模方案優(yōu)化結果，設計聚合物用量在1100 mg/L?PV 左右。

Figure 1. Recovery curve of different polymer dosage圖1. 不同聚合物用量與采收率曲線

3. 形成規(guī)范操作，加強動態(tài)調控

聚驅規(guī)模的快速擴大為區(qū)塊技術管理和生產管理帶來了極大的挑戰(zhàn)。為了提高動態(tài)調整的工作質量，總結歸納了聚驅管理經驗，形成了注采兩端的優(yōu)化調整圖版和措施井選井選層的技術規(guī)范。

3.1. 尋找敏感參數(shù)，形成注采調整圖版

對已有聚驅工業(yè)區(qū)塊分類井的受效狀況進行分析，發(fā)現(xiàn)各類井雖然發(fā)育和連通差異較大，受效時間差異也較大，但各類井受效時的聚合物用量差別不大，因此有效的控制井組間聚合物用量的相對均衡，能夠使平面上采出井的見效相對均勻，促進井組均衡整體受效。

而發(fā)育和連通較差的III、IV 類井見效晚的主要原因是由于注入狀況差、注入壓力高導致在相同時間點時聚合物用量低。因此確定了注入端以注入壓力和聚合物用量為主要敏感參數(shù)(圖2、圖3)。

Figure 2. Polymer consumption curve of classified wells in different stages圖2. 分類井分階段聚合物用量曲線

Figure 3. Injection pressure curve of connected injection wells of classified wells圖3. 分類井連通注入井注入壓力曲線

對采出端進行分析，發(fā)現(xiàn)見效時采聚濃度低的井聚驅效果最好，注聚初期當注采壓差大于5 MPa 時先見聚后見效井比例明顯升高(圖4)，而先見聚后見效井聚驅效果較差(圖5) [7]。因此確定了采出端的敏感參數(shù)為采聚濃度和流壓，通過流壓控制采出端的采聚濃度是取得較好聚驅效果的關鍵。

Figure 4. Distribution of injection production pressure difference and polymer concentration when effective圖4. 注采壓差與見效時采聚濃度分布圖

Figure 5. Distribution of polymer concentration and EOR when effective圖5. 見效時采聚濃度與提高采收率分布圖

通過對大量的數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計，找到了不同階段采出井見效效果的主要評價參數(shù)，根據(jù)主要評價參數(shù)的變化得出了不同注聚階段合理的流壓水平(圖6)。

Figure 6. Reasonable flowing pressure range in different development stages of polymer flooding圖6. 聚驅不同開發(fā)階段合理流壓范圍

根據(jù)注采兩端的敏感參數(shù)形成了注采兩端優(yōu)化調整圖版，注入端分為8 個區(qū)，合理區(qū)外的7 個區(qū)為重點調整對象(圖7)；采出端分為3 個區(qū)，觀察區(qū)以外的區(qū)為重點調整對象(圖8)。

Figure 7. Injection side optimization adjustment plate圖7. 注入端優(yōu)化調整圖版

Figure 8. Optimization adjustment chart of production end圖8. 采出端優(yōu)化調整圖版

3.2. 結以往經驗，形成措施選井規(guī)范

對以往措施選井選層的方法進行分析，對措施結果進行逐口井的詳細剖析總結，同時借鑒北部采油廠的經驗，最終形成了深度調剖選井選層技術規(guī)范和采出井壓裂技術規(guī)范。這兩個技術規(guī)范根據(jù)聚驅注聚的階段特點，充分考慮了選井選層的階段性，針對性和可操作性都很強，在實踐應用中效果較好。

深度調剖技術規(guī)范針對空白水驅階段、含水下降階段、含水低值階段調剖目的的不同，制定了不同階段深度調剖的選井選層技術規(guī)范，見表7。

Table 7. Technical specifications for deep profile control表7. 深度調剖技術規(guī)范

根據(jù)現(xiàn)場試驗及相關研究結果表明，調剖半徑為注采井距的1/3～1/2 效果最理想[6] [7] [8]。結合油層發(fā)育特點確定R 為井距的1/3，并且對其采取了個性化設計(表8)，算式如下[8] [9]：

α、β、γ、ω權重系數(shù)；

R：井組注采井距；Pi：井組采出液濃度；P：平均采出液濃度；Ti：調剖井視吸水指數(shù)；T：平均視吸水指數(shù)；Hi：調剖井含水飽和度；H：平均含水飽和度；Ui：調剖層滲透率；U：平均滲透率。根據(jù)不同的注聚階段，對權重系數(shù)進行了賦值：

Table 8. Reference table of weight coefficient of dynamic and static parameters in different stages表8. 不同階段動靜態(tài)參數(shù)權重系數(shù)取值參考表

通過對以往采出壓裂井的效果分析，得出了其效果的好壞主要與三個因素有關：壓裂前液量降幅、含水降幅、采聚濃度[10]。根據(jù)這三個影響因素，形成了壓裂選井選層規(guī)范，指導注聚初期、含水下降和回升期的壓裂井選井選層，取得了非常好的效果(圖9)。

Figure 9. Technical specification for well and layer selection for fracturing of production wells圖9. 采出井壓裂選井選層技術規(guī)范

4. 應用效果

注聚參數(shù)優(yōu)化方面，在X1 塊聚驅工業(yè)區(qū)采用了少量的2500 萬超高分聚合物作為調堵段塞，采用1900萬高分聚合物進行前期封堵段塞的注入，中后期注入700 萬抗鹽聚合物。生產動態(tài)調控方面，利用注采優(yōu)化圖版、調剖選井選層規(guī)范、壓裂規(guī)范等，使何時調整、如何調整、如何措施選井變得有據(jù)可依，可操作性大大增加。截至目前，提高采收率12.5 個百分點，對標曲線處于A 類，開發(fā)效果良好；調剖、壓裂措施分別實施45 口和58 口，其中調剖井措施后平均日增油2.9t，壓裂井措施后日增油2.8 t，措施井取得了良好的增產效果(圖10、圖11)。

Figure 10. Development benchmarking curve圖10. 開發(fā)對標曲線圖

Figure 11. Effect of production increase measures圖11. 措施增產效果圖

5. 結論

一是優(yōu)化了注聚參數(shù)。通過區(qū)塊的注聚經驗，結合數(shù)值模擬結果，最終選定2500 萬超高分抗鹽聚合物為封堵段塞，1900 萬高分聚合物為主段塞，700 萬抗鹽聚合物為后續(xù)段塞，對注入聚合物濃度進行了設計，優(yōu)化了各注入段塞聚合物用量。形成了適合該區(qū)塊的聚合物注入參數(shù)，技術適應性大大提高。

二是形成了規(guī)范圖版。根據(jù)聚驅不同開采階段特點，對大量井的注聚動態(tài)參數(shù)進行了分析和計算，總結形成了注入端優(yōu)化調整圖版、采出端優(yōu)化調整圖版、深度調剖選井選層技術規(guī)范、采出井壓裂技術規(guī)范等，形成了一套適合于聚驅開發(fā)的聚驅動態(tài)調控技術，其中的選井選層原則對措施井的篩選進行了量化，可操作性提高。