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      強邊水小斷塊油藏聚驅(qū)后期開發(fā)技術(shù)對策研究

      2021-01-08 07:41:48張磊賈蘭張道連
      油氣藏評價與開發(fā) 2020年6期
      關(guān)鍵詞:邊水注采比聚驅(qū)

      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。

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