陳朝輝

(中海油能源發(fā)展股份有限公司，天津 300452)

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邊水油藏聚合物驅(qū)風(fēng)險(xiǎn)分析

陳朝輝

(中海油能源發(fā)展股份有限公司，天津 300452)

聚合物性能及地質(zhì)、油藏差異對驅(qū)油效果影響明顯，一般以定性描述為主；針對此現(xiàn)狀，開展了影響聚合物驅(qū)效果的因素定量研究。首先運(yùn)用正交設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬方法，建立了影響聚合物驅(qū)效果的8項(xiàng)因素與提高采收率幅度間函數(shù)模型，然后運(yùn)用Monte Carlo方法進(jìn)行預(yù)測。研究得出了8項(xiàng)因素的權(quán)重分布，并計(jì)算出提高采收率幅度與概率分布情況。結(jié)果表明，影響提高采收率幅度最大的因素為聚合物黏度保留率，其次為礦化度，影響最小的為剪切程度。提高采收率幅度與發(fā)生概率分布為：提高采收率5.68%的概率為90%；提高采收率7.07%的概率為50%；提高采收率8.45%的概率為10%。最后，應(yīng)用數(shù)值模擬方法對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，誤差小于5%，說明該風(fēng)險(xiǎn)分析方法穩(wěn)定、可靠，達(dá)到了為聚合物驅(qū)油風(fēng)險(xiǎn)分析提供定量預(yù)測的目的。

邊水油藏；聚合物驅(qū)；風(fēng)險(xiǎn)分析；Monte Carlo預(yù)測模型；提高采收率；渤海A油田

0 引 言

聚合物驅(qū)在國內(nèi)主要油區(qū)都進(jìn)行了礦場試驗(yàn)并取得巨大成功[1]，但聚合物驅(qū)效果風(fēng)險(xiǎn)分析方法相對較少。通常完成聚合物段塞優(yōu)化后，只與水驅(qū)結(jié)果作基本對比[2-3]，或在聚合物驅(qū)進(jìn)行過程中，通過室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)[4]。劉朝霞等人對水驅(qū)預(yù)測經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行改進(jìn)[5]，可考慮聚合物溶液黏度、注入孔隙體積倍數(shù)及最大殘余阻力系數(shù)等對聚合物驅(qū)效果的影響，但其適用范圍受一定限制。以渤海A油田聚合物驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)井組為研究對象，考慮影響聚合物驅(qū)效果的8項(xiàng)因素，定量預(yù)測聚合物驅(qū)提高采收率幅度及概率分布，分析聚合物驅(qū)風(fēng)險(xiǎn)，為聚合物驅(qū)相關(guān)決策提供依據(jù)。

1 聚合物驅(qū)效果影響因素分析

1.1 油藏狀況

渤海A油田屬于邊水油藏，近2 a含水上升加快，綜合含水率已達(dá)79.9%，采出程度僅為9.7%。雖采取優(yōu)化注水、分層開發(fā)等措施，但效果不理想，故針對單獨(dú)開發(fā)的主力層開展聚合物驅(qū)方案研究。先導(dǎo)試驗(yàn)井組為4注9采的五點(diǎn)井網(wǎng)，注采比為1∶1，年注入速度為0.1倍注入孔隙體積，聚合物驅(qū)段塞推薦結(jié)果為：第1段塞體積為0.2倍注入孔隙體積，濃度為1 400 mg/L，第2段塞體積為0.4倍注入孔隙體積，濃度為900 mg/L，后續(xù)水驅(qū)體積為1.0倍注入孔隙體積[6]。

1.2 聚合物驅(qū)效果影響因素的確定

聚合物驅(qū)油開發(fā)過程是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，該研究中考慮了8項(xiàng)相關(guān)影響因素，包括聚合物黏度保留率、儲(chǔ)層對聚合物剪切系數(shù)、儲(chǔ)層滲透率下降系數(shù)、吸附系數(shù)、礦化度、儲(chǔ)層溫度、巖石不可及孔隙體積和井組含水率。其中4項(xiàng)與聚合物性能相關(guān)，另外4項(xiàng)與地質(zhì)和油藏因素相關(guān)。與聚合物性能[7-8]相關(guān)的4項(xiàng)因素包括黏度保留率、儲(chǔ)層剪切系數(shù)、儲(chǔ)層滲透率下降系數(shù)和聚合物在儲(chǔ)層的吸附系數(shù)。黏度保留率(VIS)為聚合物溶液剛剛進(jìn)入儲(chǔ)層時(shí)的黏度值與其充分溶解后的黏度值之比，溶液進(jìn)入地層前已經(jīng)過地面加壓泵、地面管匯、水井管柱、炮眼等處剪切，黏度值存在一定程度下降，此處取原始黏度值的55%～75%；剪切系數(shù)(SHEAR)為儲(chǔ)層對聚合物溶液的剪切程度，在原始取值基礎(chǔ)上上下浮動(dòng)15%；滲透率下降系數(shù)(RRF)為聚合物溶液驅(qū)替前后儲(chǔ)層滲透率的比值，取值1.2～2.2；吸附系數(shù)(ADS)為單位質(zhì)量儲(chǔ)層巖石對聚合物的吸附量，參考類似油藏狀況可取值1.7×10-7～3.7×10-7g/g。與地質(zhì)和油藏密切相關(guān)的4項(xiàng)因素[9-10]包括礦化度、地層溫度、儲(chǔ)層巖石不可及孔隙體積和井組含水率。礦化度(SALT)為實(shí)際測量結(jié)果，介于1 500～4 000 mg/L；油藏溫度(TEMP)一般隨深度增加而增大，該井組油藏溫度為55～65 ℃；巖石不可及孔隙體積(IPV)為儲(chǔ)層地質(zhì)特征，取5%～15%；井組含水率(GWCT)是指某一時(shí)刻先導(dǎo)試驗(yàn)井組綜合含水率，能夠表征此刻井組內(nèi)油水分布狀況，而聚合物驅(qū)油方案實(shí)施存在提前或推遲可能，故選取最可能實(shí)施注聚方案的3個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算即可：2018年底對應(yīng)93.8%、2017年底對應(yīng)93.2%、2016年底對應(yīng)92.2%。

聚合物性能在各研究中差異較大，其指標(biāo)性能除受儲(chǔ)集層性質(zhì)、工程工藝等外界因素影響外，主要取決于其自身特性。針對該研究中先導(dǎo)試驗(yàn)井組情況，各項(xiàng)指標(biāo)取值見表1。

表1 聚合物驅(qū)效果影響參數(shù)及取值

2 聚合物驅(qū)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算

聚合物驅(qū)效果影響因素復(fù)雜，簡化處理各因素為相對獨(dú)立變量，采用Monte Carlo[10]方法進(jìn)行定量分析。

2.1 正交設(shè)計(jì)及應(yīng)用

研究過程涉及8種因素評估，取值已在表1中給出，結(jié)合正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，采用L12(8因素2水平)正交設(shè)計(jì)，具體見表2。根據(jù)正交設(shè)計(jì)結(jié)果，應(yīng)用ECLIPSE油藏?cái)?shù)值模擬器聚合物驅(qū)模塊完成計(jì)算，得到相對水驅(qū)開發(fā)的提高采收率幅度，其值介于4.8%～10.7%之間。

表2 正交設(shè)計(jì)及計(jì)算結(jié)果匯總

2.2 Monte Carlo預(yù)測模型的建立

通過多元線性回歸，建立Monte Carlo預(yù)測模型，即目標(biāo)函數(shù)(提高采收率幅度)同8項(xiàng)因素間關(guān)系為：

EOR=-7.083x1+0.940x2-26559.968x3-0.001x4-

0.025x5+0.167x6-0.833x7+0.325x8-640.218

(1)

式中：EOR為提高采收率幅度，%；x1為VIS；x2為RRF；x3為ADS，10-7g/g；x4為SALT，mg/L；x5為TEMP，℃；x6為SHEAR，%；x7為IPV，%；x8為GWCT。

根據(jù)多元線性回歸結(jié)果重新預(yù)測目標(biāo)函數(shù)，將預(yù)測結(jié)果與油藏?cái)?shù)值模擬計(jì)算結(jié)果對比，結(jié)果見圖1。由圖1可知，提高采收率幅度與目標(biāo)函數(shù)回歸較好，可以用于8個(gè)因素的全方案預(yù)測。

圖1 回歸曲線

2.3 MONTE Carlo模型預(yù)測結(jié)果及分析

考慮各參數(shù)分布的一般規(guī)律，8項(xiàng)因素取值概率均取正三角分布。

應(yīng)用MONTE Carlo模擬方法對輸入?yún)?shù)進(jìn)行了2×104次隨機(jī)組合，計(jì)算出8項(xiàng)影響因素與提高采收率幅度關(guān)系(表3)。由表3可知，影響提高采收率幅度的主要因素是聚合物黏度保留率，其次為礦化度，影響最小的因素為剪切系數(shù)與不可及孔隙體積。綜上可以看出，應(yīng)首先選取合適的聚合物類型，注入過程中保持聚合物溶液的黏度是關(guān)鍵因素；其次，由于對注入水礦化度及地層水礦化度要求較高，因此，應(yīng)盡力降低這2項(xiàng)因素的影響。

表3 影響提高采收率幅度的8項(xiàng)因素分析

MONTE Carlo方法預(yù)測聚合物驅(qū)提高采收率結(jié)果見圖2。由圖2可知，聚合物驅(qū)提高采收率幅度為5.68%的發(fā)生概率為90%(記為P90)，提高采收率幅度為7.07%的發(fā)生概率為50%(記為P50)，提高采收率幅度為8.45%的發(fā)生概率為10%(記為P10)。

圖2 Monte Carlo方法預(yù)測聚合物驅(qū)提高采收率結(jié)果

2.4 聚合物驅(qū)效果預(yù)測

根據(jù)上述P10、P50、P90三套方案提高采收率預(yù)測結(jié)果，在8項(xiàng)因素全組合方案的預(yù)測結(jié)果中，選取相同提高采收率幅度方案進(jìn)行數(shù)值模擬預(yù)測，可得3套方案預(yù)測結(jié)果：主要包括井組日產(chǎn)油量、含水率及累計(jì)產(chǎn)油量(圖3～5)。

圖3 P10對應(yīng)方案預(yù)測結(jié)果

圖4 P50對應(yīng)方案預(yù)測結(jié)果

圖5 P90對應(yīng)方案預(yù)測結(jié)果

3 預(yù)測結(jié)果驗(yàn)證及風(fēng)險(xiǎn)分析

3.1 MONTE Carlo預(yù)測結(jié)果驗(yàn)證

為檢驗(yàn)MONTE Carlo方法預(yù)測的準(zhǔn)確性，對3套隨機(jī)方案進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，其8項(xiàng)參數(shù)取值及計(jì)算結(jié)果見表4。對比數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果與MONTE Carlo預(yù)測結(jié)果可知，3套方案提高采收率幅度誤差均小于5%(表5)，說明MONTE Carlo方法預(yù)測結(jié)果精度滿足要求。

表4 油藏?cái)?shù)值模擬計(jì)算結(jié)果

表5 MONTE Carlo預(yù)測結(jié)果驗(yàn)證

3.2 風(fēng)險(xiǎn)分析

推薦聚合物驅(qū)提高采收率幅度采用7.07%，考慮文中8項(xiàng)因素的影響，提高采收率幅度最低可降至5.68%，最高可升至8.45%。若油田采用保守開發(fā)策略，可按5.68%完成經(jīng)濟(jì)評價(jià)；進(jìn)行預(yù)測研究時(shí)，一般采用7.07%即可滿足要求。

4 結(jié) 論

(1) 提出了一種預(yù)測聚合物驅(qū)風(fēng)險(xiǎn)的新方法，考慮了聚合物黏度保留率、剪切系數(shù)、滲透率下降系數(shù)、吸附系數(shù)、礦化度、油藏溫度、巖石不可及孔隙體積、井組含水率共8項(xiàng)參數(shù)的影響。

(2) 采用MONTE Carlo分析方法，研究了8項(xiàng)因素的影響，明確了聚合物驅(qū)過程中的重要環(huán)節(jié)與注意事項(xiàng)，而且得出了提高采收率幅度的大小及概率分布，為聚合物驅(qū)方案制訂提供了重要參考?？紤]8項(xiàng)因素的最低提高采收率幅度值為5.68%，為經(jīng)濟(jì)評價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測提供了有力保障。

(3) 預(yù)測結(jié)果經(jīng)3套隨機(jī)方案驗(yàn)證，最大誤差為1.86%，小于5.00%，說明該方法的預(yù)測結(jié)果是客觀、可靠的。該方法可應(yīng)用于其他領(lǐng)域類似問題研究中，可進(jìn)行多種因素影響的定量預(yù)測。

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編輯 劉兆芝

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.01.026

20150807；改回日期：20151120

國家科技重大專項(xiàng)“海上油田叢式井網(wǎng)整體加密及綜合調(diào)整技術(shù)”(2011ZX05024-002)子課題“海上大井距多層合采稠油油藏聚合物驅(qū)剩余油分布機(jī)理研究”(2011ZX05024-002-001)

陳朝輝(1982-)，男，工程師，2006年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)石油工程專業(yè)，2009年畢業(yè)于該校油氣田開發(fā)工程專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)與提高采收率相關(guān)研究工作。

TE319

A

1006-6535(2016)01-0116-04