層內(nèi)夾層對海上聚合物驅(qū)油田剩余油分布影響

李紅英，王欣然，陳善斌，劉喜林，張倩萍

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459)

0 引 言

聚合物驅(qū)作為一項(xiàng)提高采收率技術(shù)，因其能控制水油流度比，并有效改善儲(chǔ)層縱向波及效果[1-3]，已成為海上油田提高采收率的重要方法，但油藏經(jīng)過聚合物驅(qū)替后，剩余油分布變得更加復(fù)雜[4-6]，因此，掌握不同影響因素下的聚合物驅(qū)剩余油分布規(guī)律，對聚合物驅(qū)油田開發(fā)后期挖潛調(diào)整至關(guān)重要。渤海Y油田由于其主力開發(fā)層系層內(nèi)夾層較發(fā)育，夾層分布模式對油田開發(fā)效果以及剩余油分布起到主要作用?，F(xiàn)有研究對夾層的成因、特征、分布以及對開發(fā)層系劃分影響方面研究較多[7-10]，且研究夾層對剩余油分布的影響的方法以數(shù)值模擬手段為主[11-13]，對于三維可視化條件下，物理模擬層內(nèi)夾層對聚合物驅(qū)剩余油分布方面研究較少。因此，選取渤海Y油田夾層發(fā)育的典型聚合物驅(qū)井組，依據(jù)相似原則開展室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，研究不同夾層分布模式下聚合物驅(qū)剩余油分布規(guī)律，從而為油田開發(fā)后期剩余油挖潛工作提供方向。

1 實(shí)驗(yàn)材料及條件

實(shí)驗(yàn)材料主要包括：①人造巖心驅(qū)替模型，規(guī)格為40.0 cm×0.50 cm×10.0 cm，參考渤海Y油田儲(chǔ)層物性，平均滲透率為1 600×10-3μm2；②實(shí)驗(yàn)用水根據(jù)渤海Y油田實(shí)際注入水離子成分復(fù)配，總礦化度為5 260 mg/L，50 ℃下黏度為0.88 mPa·s；③采用渤海Y油田現(xiàn)場注入聚合物，聚合物溶液濃度為1 500 mg/L，有效黏度為8.20 mPa·s；④實(shí)驗(yàn)用油是真空泵油與煤油按體積比2∶1配制，50 ℃下模擬油黏度為18.2 mPa·s，與渤海Y油田地下原油黏度接近；⑤實(shí)驗(yàn)溫度為50 ℃，與油田實(shí)際儲(chǔ)層溫度接近。為使實(shí)驗(yàn)效果更加明顯，在模擬注入水中加入甲基藍(lán)染成藍(lán)色，在模擬油中加入蘇丹紅染成紅色。

2 實(shí)驗(yàn)方案及步驟

為了研究層內(nèi)夾層的水驅(qū)和聚合物驅(qū)剩余油分布規(guī)律，針對注水井和采油井不同夾層分布模式，共設(shè)計(jì)12組驅(qū)替實(shí)驗(yàn)(表1)。

實(shí)驗(yàn)步驟主要包括：①按方案設(shè)計(jì)夾層分布模式制作驅(qū)替模型；②稱巖心干重，抽真空后飽和模擬油后，再稱重測定孔隙度；③模擬注水、注聚合物驅(qū)替，以注入介質(zhì)注入驅(qū)替模型注入端記為時(shí)間零點(diǎn)。記錄驅(qū)替過程中注入壓力、累計(jì)產(chǎn)出油、累計(jì)產(chǎn)出水、累計(jì)注入量和見水時(shí)間，至含水率為98%時(shí)結(jié)束驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中持續(xù)采集圖像；④更換模型，重復(fù)步驟①、②、③至12組實(shí)驗(yàn)方案完成。

表1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 注水井鉆遇夾層

3.1.1 模型基礎(chǔ)參數(shù)

方案1～6包括3組聚合物驅(qū)實(shí)驗(yàn)和與之對照的3組水驅(qū)實(shí)驗(yàn)，驅(qū)替模型實(shí)驗(yàn)參數(shù)見表2。

3.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比

注水井鉆遇不同分布范圍夾層時(shí)，驅(qū)替模型水驅(qū)和聚合物驅(qū)油水分布情況見圖1。

夾層長度為1/3注采井距情況下，水驅(qū)時(shí)，由于夾層距離較短，對注入水影響較小，受重力作用影響儲(chǔ)層上部區(qū)域動(dòng)用程度較差[14]，驅(qū)替結(jié)束后，剩余油多數(shù)富集在靠近采油井上部，少數(shù)分布在夾層延伸方向(圖1a)；聚合物驅(qū)時(shí)，由于聚合物溶液的高黏度特征，能堵塞水驅(qū)時(shí)形成的優(yōu)勢通道，迫使后續(xù)聚合物溶液進(jìn)入水驅(qū)波及較差的儲(chǔ)層上部，從而在縱向上起到了調(diào)整吸水剖面的作用[15]，驅(qū)替結(jié)束后，僅靠近采油井頂部有少量剩余油富集(圖1d)。

表2 注水井鉆遇夾層模型實(shí)驗(yàn)參數(shù)

夾層長度為1/2注采井距情況下，水驅(qū)時(shí)，夾層對注入水的影響逐漸加大，重力作用一定程度上被抑制，相比于1/3井距情況下，水驅(qū)結(jié)束后采油井上部剩余油減少，夾層延伸方向剩余油增加，剩余油主要分布在靠近采油井中部(圖1b)；聚合物驅(qū)時(shí)，由于聚合物能改善水油流度比，削弱指進(jìn)現(xiàn)象，與夾層協(xié)同作用控制重力分異，使驅(qū)替相的波及程度大幅提高，驅(qū)替結(jié)束后，剩余油少量富集在靠近采油井中部區(qū)域(圖1e)。

夾層長度為2/3注采井距情況下，水驅(qū)時(shí)，夾層對重力抑制作用進(jìn)一步加強(qiáng)，縱向上將模型近似分隔成2個(gè)獨(dú)立的流動(dòng)單元[16-18]，從而使縱向上水驅(qū)更加均勻，采油井上部和夾層延伸方向剩余油均較少(圖1c)，整體水驅(qū)程度較高；聚合物驅(qū)時(shí)，由于2個(gè)相對獨(dú)立的流動(dòng)單元的單層厚度較小，垂向距離的縮短導(dǎo)致重力分異作用較弱，從而加強(qiáng)了聚合物驅(qū)效果[19]，驅(qū)替結(jié)束后，靠近采油井僅有零星剩余油分布(圖1f)，驅(qū)替效果最好。

圖1 注水井鉆遇夾層水驅(qū)及聚合物驅(qū)剩余油分布

3.1.3 聚合物驅(qū)動(dòng)態(tài)特征

圖2為注水井鉆遇夾層模型開發(fā)指標(biāo)對比曲線。注水井鉆遇夾層情況下，水驅(qū)時(shí)含水率與采出程度關(guān)系見圖2a。由圖2a可知，夾層分布范圍越長，采油井見水后，含水上升速度越慢，最終采收率越高。聚合物驅(qū)時(shí)含水與采出程度關(guān)系見圖2b。由圖2b可知：聚合物驅(qū)見效后，夾層為1/3注采井距時(shí)，含水率從84%降至40%；夾層為1/2注采井距時(shí)，含水率從79%降至43%；夾層為2/3注采井距時(shí)，含水率從71%降至44%；隨夾層分布范圍的擴(kuò)大，聚合物驅(qū)見效后含水率下降漏斗幅度越小。通過水驅(qū)和聚合物驅(qū)采收率對比可知(表3)，隨著夾層分布范圍增加，聚合物驅(qū)提高采收率幅度逐漸減小。這主要因?yàn)閵A層分布范圍越大，夾層對水驅(qū)改善幅度越大，從而使聚合物驅(qū)提高采收率空間逐漸減小。

圖2 注水井鉆遇夾層模型開發(fā)指標(biāo)對比

夾層分布范圍水驅(qū)采收率/%聚合物驅(qū)采收率/%采收率提高幅度/%1/3井距50.3666.0731.201/2井距55.7669.8725.302/3井距60.2272.2019.89

3.2 采油井鉆遇夾層

3.2.1 模型基礎(chǔ)參數(shù)

方案7～12包括3組聚合物驅(qū)實(shí)驗(yàn)和與之對照的3組水驅(qū)實(shí)驗(yàn)，驅(qū)替模型實(shí)驗(yàn)參數(shù)見表4。

3.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比

采油井鉆遇不同分布范圍夾層時(shí)，驅(qū)替模型水驅(qū)和聚合物驅(qū)油水分布情況見圖3。

表4 采油井鉆遇夾層模型實(shí)驗(yàn)參數(shù)

夾層長度為1/3注采井距情況下，水驅(qū)時(shí)，夾層附近和采油井附近剩余油相對富集。這是因?yàn)閵A層長度較短，注入水在推進(jìn)到夾層之前，已經(jīng)受重力作用滲流到儲(chǔ)層下部，從而無法有效波及夾層附近剩余油(圖3a)；聚合物驅(qū)時(shí)，聚合物溶液能減緩重力分異，擴(kuò)大縱向波及體積，使夾層附近剩余油被有效驅(qū)替，隨著注入水孔隙體積倍數(shù)的增加，模型整體殘余油飽和度進(jìn)一步降低[20-21]。驅(qū)替結(jié)束后，僅靠近采油井2個(gè)流動(dòng)單元頂部剩余油少量富集(圖3d)。

夾層長度為1/2注采井距情況下，水驅(qū)時(shí)，夾層對流動(dòng)單元的分隔作用開始增強(qiáng)，使儲(chǔ)層上部注入水受夾層遮擋，進(jìn)一步驅(qū)替儲(chǔ)層上部原油，從而減緩了夾層下部注入水推進(jìn)速度，使縱向驅(qū)替更加均勻(圖3b)；聚合物驅(qū)時(shí)，注入相縱向驅(qū)替程度加強(qiáng)，各流動(dòng)單元在采油井附近剩余油少量分布(圖3e)。

夾層長度為2/3注采井距情況下，水驅(qū)時(shí)，由于夾層對流動(dòng)單元的劃分作用進(jìn)一步加強(qiáng)，使注入水重力受阻作用明顯加大，上下2個(gè)流動(dòng)單元的剩余油主要集中在靠近采油井上部區(qū)域，驅(qū)替效果最好(圖3c)；聚合物驅(qū)時(shí)，聚合物與夾層減緩重力分異的協(xié)同作用增強(qiáng)，驅(qū)替效果得到進(jìn)一步改善，聚合物驅(qū)結(jié)束后，剩余油僅零星分布(圖3f)。

圖3 采油井鉆遇夾層水驅(qū)及聚合物驅(qū)剩余油分布

3.2.3 驅(qū)替動(dòng)態(tài)特征

圖4為采油井鉆遇夾層模型開發(fā)指標(biāo)對比情況。由圖4a可知：隨夾層分布范圍的延長，見水初期采出程度越高；3種夾層分布模式下含水上升速度和采收率均較為接近。由圖4b可知：聚合物驅(qū)見效后，夾層為1/3注采井距時(shí)，含水率從83%降至39%；夾層為1/2注采井距時(shí)，含水率從74%降至33%；夾層為2/3注采井距時(shí)，含水率從71%降至29%；對于不同夾層分布范圍，聚合物驅(qū)見效后含水率均下降約為40%，但隨著夾層分布范圍的增加，含水率下降漏斗的最小值越低。通過水驅(qū)和聚合物驅(qū)采收率對比可知(表5)，隨著夾層分布范圍的增加，聚合物驅(qū)提高采收率幅度逐漸增加。這是因?yàn)閵A層分布范圍越大，對靠近采油井的流動(dòng)單元分隔作用變強(qiáng)，有利于聚合物溶液與夾層發(fā)揮協(xié)同作用，使聚合物驅(qū)提高采收率幅度逐漸增加。

圖4 采油井鉆遇夾層模型開發(fā)指標(biāo)對比

夾層分布范圍水驅(qū)采收率/%聚合物驅(qū)采收率/%采收率提高幅度/%1/3井距55.3970.6127.471/2井距55.9873.1730.702/3井距57.3676.6733.65

4 油田挖潛實(shí)踐

渤海Y油田于2005年開始注水開發(fā)，自2011年開發(fā)方式由水驅(qū)轉(zhuǎn)為聚合物驅(qū)，方案設(shè)計(jì)注入聚合物段塞為0.24倍孔隙體積，預(yù)測提高采收率為10.5%，目前處于聚合物驅(qū)方案中后期。通過上述研究認(rèn)為，渤海Y油田挖潛方向主要從鉆遇夾層位置及夾層分布范圍綜合考慮。以油田具體注采井組為例，2015年油田實(shí)施了2口調(diào)整井Y6-5和Y6-6，測井解釋采油井Y6-5和注水井Y6-6所在Ⅰ油組底部均存在強(qiáng)水淹，根據(jù)Y6-5井投產(chǎn)后剖面測試成果，判斷其Ⅰ油組底部水竄較為嚴(yán)重。由于注水井Y6-6井Ⅰ油組鉆遇夾層，且夾層分布范圍約為1/3注采井距，根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，結(jié)合油田目前處于中高含水階段，判斷采油井Y6-5投產(chǎn)后，其儲(chǔ)層頂部附近仍有剩余油富集。在后續(xù)調(diào)整方案中，針對采油井Y6-5與注水井Y6-6之間Ⅰ油組頂部部署了一口水平井Y8-6H，投產(chǎn)后初期日產(chǎn)油達(dá)到76 m3/d，且生產(chǎn)1 a后含水率仍在10%以內(nèi)，取得了較好的挖潛效果。

5 結(jié) 論

(1) 結(jié)合渤海Y油田油藏屬性，根據(jù)相似原則設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)M參數(shù)，研究了不同夾層分布模式對水驅(qū)及聚合物驅(qū)條件下，剩余油分布規(guī)律及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)影響特征。

(2) 注水井鉆遇夾層情況下，水驅(qū)后剩余油主要富集在生產(chǎn)井附近和夾層延伸方向區(qū)域，夾層分布范圍越長，采油井見水后的含水上升速度越慢，驅(qū)油效果越好。隨著夾層分布范圍擴(kuò)大，聚合物驅(qū)提高采收率幅度降低。

(3) 采油井鉆遇夾層時(shí)，水驅(qū)后剩余油富集在靠近采油井附近的流動(dòng)單元頂部，夾層對水驅(qū)最終采收率影響較小。夾層分布范圍擴(kuò)大，聚合物驅(qū)提高采收率幅度增加。