油層注采類型調整時機論文
大慶油田二類油層與主力油層相比,油層厚度較小,滲透率較低,河道砂發育規模小,平面及縱向非均質性相對嚴重[1-5]。已有的研究和開發實踐均表明,對二類油層籠統注聚在一定程度上能夠調整層間矛盾,取得一定的增油降水效果,但聚合物溶液調剖能力有限,在油層地質條件差異較大的情況下,聚合物驅無法大幅度調整層間矛盾,聚合物驅效果不理想[6-12]。主力油層大多已經處于高含水階段,如何提高二類油層聚驅整體開發效果,優化注聚方案,明確停注聚合物的時機是亟待解決的問題。邵振波等通過理論研究結果和現場應用情況,明確大慶油田主力油層各井組停止注聚時機可以通過生產井的含水、瞬時噸聚產油量確定,大慶油田主力油層的聚合物用量可以增加到750PV?mg/L[13]。韓培慧等研究了正韻律、不同非均質變異系數油層采收率提高值與聚合物用量的關系,并利用聚合物驅經濟模型計算了不同聚合物用量下聚合物驅油的經濟指標。根據聚合物用量與聚合物驅經濟效益的關系,得到聚合物合理用量隨油層非均質程度的增加而增加的結論[14]。遲曉麗通過對大慶油田中區東部及東區不同類型停聚井組日產液、綜合含水、采聚濃度、提高采收率、聚合物用量變化規律的深入分析,總結了主力油層含水回升后期井組停聚原則及方法,并得到以單井全過程含水變化形態為基礎,以綜合因素影響程度為依據,確定井組停聚技術是合理可行的[15]。由于二類油層縱向非均質性強,井組對應關系復雜,井組間開發效果很不均衡,因此聚驅調整時機不一樣,有必要通過物理模擬實驗對二類油層聚合物驅不同注采類型井組的調整時機進行研究,以提高化學驅替劑的有效利用率,取得最大經濟效益[16-19]。筆者結合現場實際地質條件及物性參數,建立了符合二類油層平面、縱向非均質特征的地質模型,通過厚注厚采、厚注薄采、薄注薄采、薄注厚采4種模型模擬現場4種礦場典型的注采類型,以確定恒壓注聚不同注采類型油層最佳調整時機。
1實驗
1.1實驗材料實驗用聚合物為大慶采油一廠中分子量聚合物,分子量為(1200~1600)×104,固含量為90.7%。配制方法為清水配制母液濃度為5000mg/L,清水稀釋到濃度為1000mg/L后剪切,使目的液黏度保留率為50%(35.6mPa?s)左右。實驗用油為大慶采油一廠脫水脫氣原油與煤油配制而成的模擬油,45℃條件下黏度為9.8mPa?s。實驗用水中清水的礦化度為473.84mg/L,污水的礦化度為5102.63mg/L。
1.2實驗模型根據二類油層滲透率在橫向和縱向的分布特征,不同的注采類型井組地層特點,在室內制作與二類油層天然巖心相似的人造巖心。制作厚度不同、滲透率不同的厚注厚采、厚注薄采、薄注薄采、薄注厚采4代表二類油層特點的平面模型,反映二類油層平面、縱向非均質性特征,其中,薄注薄采、厚注厚采模型平面上厚度均勻,薄注厚采模型厚采井處厚度漸變至薄注井處的2倍,厚注薄采模型薄采井處厚度漸變至厚注井處的1/2。實驗模型如圖1所示。
1.3實驗方法為明確等壓注聚條件下,不同類型二類油層聚合物驅最佳調整時機,防止聚合物驅無效、低效循環,利用4種代表二類油層特點的模型開展聚合物等壓驅油實驗,通過計算采出程度提高幅度、噸聚增油量、含水率變化等,明確不同類型注采井組最佳調整時機。模擬現場地層實際情況,開展了4種注采類型模型并聯水驅至綜合含水94%,然后進行4種注采類型模型等壓注聚最佳調整時機研究:①厚注厚采模型恒壓注聚至含水98%;②厚注薄采模型恒壓注聚至含水98%;③薄注薄采模型恒壓注聚至含水98%;④薄注厚采模型恒壓注聚至含水98%。通過計算各油層采出程度提高幅度、噸聚增油量、含水率變化等,確定停止注聚時機及聚合物用量。實驗步驟為:①巖心抽空、飽和水,測定孔隙體積(PV),計算孔隙度;②飽和油,建立巖心原始含油狀態,測定原始含油量,計算原始含油飽和度Soi、束縛水飽和度;③老化數小時后,按設定的方案進行實驗,并分析不同階段的實驗數據。
2實驗結果及分析
2.1采出規律由表1及圖2可以看出,在等壓注入開采時,由于各油層物性差異大,采出程度差異也大。水驅結束時,儲層物性較好的厚注厚采模型采出程度最高,為40.78%,而薄注厚采采出程度最低,僅17.34%,厚注厚采層在聚驅最佳調整時機時采收率最高,為60.32%,比薄注厚采最佳調整時機采收率高出28.70%。這表明儲層性質不同的油層同時開采時,儲層物性較差的地層驅替不充分,剩余油較多,進一步提高采收率應以擴大波及體積手段為主,或對差油層單獨開采。厚注厚采在聚驅最佳調整時機時注聚量0.74PV,采出程度提高了19.34%,后續再注入聚合物1.55PV,采出程度只提高了4.97%,最佳調整時機后注聚量是調整時機時注聚量的2倍,而提高采出程度只有調整時機時的1/4。其他3種模型與厚注厚采規律相同,達到最佳調整時機后,繼續注聚易形成聚合物的.無效、低效循環,提高采出程度低,造成聚合物的浪費,生產成本增加。因此,應針對不同的注采類型油層進行聚驅調整。根據相同壓力下不同注采類型采出規律(圖2)可以看出,在恒壓注聚階段好油層分液量不降反增,差油層分液量降低。這說明聚合物在其他3個層位中所需的啟動壓力高于聚合物在厚注厚采中所需的啟動壓力,聚合物并不能有效地調整層間矛盾。相同壓力注聚時,厚注厚采層吸液量約為其他層的7倍以上,在儲層物性好的油層,聚合物易形成無效循環,應及時采取調整措施,有針對性地采取個性化挖潛,達到更好的驅油效果。薄注厚采模型水驅產液量要高于薄注薄采模型,但水驅采收率最低,僅為17.34%。由于在薄注厚采模型中,注入水由低滲帶至高滲帶時滲流阻力變小,注入水更多地進入高滲帶的厚采井,在水驅階段大量驅替劑沿兩口厚采井[見圖1(d)]采出,降低了驅替水的利用率。注聚后在一定程度上改善了注入劑沿厚采井突破的情況,但在水驅采收率很低情況下,注聚達0.81PV(最佳調整時機)時,采出程度只提高了14.28%(表1),因此薄注厚采井組注聚初期應及時采取相應增注措施,避免驅替劑在厚采井間的無效循環,達到更好的驅油效果。薄注薄采模型平均滲透率低于其他模型,流體滲流阻力大,恒壓水驅階段產液量較低,但由于恒壓水驅時驅替速度較慢,驅替劑前緣推進均勻,驅油效率較高,因此薄注薄采水驅采出程度相對于其他井組并不低。恒壓注聚階段,由于薄注薄采地層平均滲透率最低,且注入聚合物黏度很大,注入劑流動阻力最大,因此薄注薄采產液量最低。建議注聚時對該層采取改造措施或分層開采,進行分質分壓注聚,以取得更好的驅油效果。
2.2聚驅最佳調整時機在實驗室條件下,聚驅最佳調整時機主要受到采出程度提高幅度及噸聚增油量兩個因素的影響,采出程度提高幅度逐漸變大且趨于平緩,而噸聚增油量呈先變大、后變小的趨勢變化,為綜合考慮兩因素對最佳停聚時機的影響,定義綜合因子為Z=F×M式中:Z為綜合因子值;F為采出程度提高幅度;M為噸聚增油量。綜合因子隨累計注聚量變化曲線的拐點,即聚驅最佳調整時機。筆者按綜合因子、采出程度、噸聚增油量3項指標得到不同類型井組注聚的最佳停聚時機。不同注采類型井組綜合因子值隨累計注聚量變化曲線見圖3。如圖3—圖5所示,當厚注厚采層注聚量大于0.74PV時,采收率提高幅度曲線變平緩,噸聚增油量急劇下降,綜合因子曲線出現拐點,此時厚注厚采井組采收率為60.32%,注聚采出程度提高了19.34%,繼續注聚1.55PV時,采出程度只提高了4.77%,大量聚合物形成無效循環。說明在注聚達到該層的0.74PV時,厚注厚采層的聚驅效益最大,此時對該層停止注聚,無論是油層開發效果還是經濟效益都能達到最大化。厚注厚采層在并聯注聚階段所分配的聚合物量最多,提高幅度也較大。但從該層的最佳停聚時機來看,大量的聚合物形成無效循環,對該層采出程度貢獻并不是很大,因此在注聚時應考慮降低該層的注入強度。同理,厚注薄采層最佳停聚時機為注聚達該層的0.78PV左右,薄注薄采層最佳停聚時機為注聚量為0.86PV左右,薄注厚采層最佳停聚時機為注聚量為0.81PV左右。薄采、薄注厚采,說明在各層注入相同的聚合物量時,儲層物性越好的井組采出驅油效果越好,經濟效益越高。隨著注入聚合物量的增加,聚合物驅采收率提高值都是增加的,但注入聚合物增加到一定量后,采收率提高值增加的趨勢開始變緩。注入聚合物量過小,聚合物驅的采收率提高值過低,相反,注入量過大,將導致部分聚合物利用率變差,降低聚合物驅的經濟效益。當注聚至最佳調整時機以后,繼續注入聚合物不能起到進一步擴大波及體積的作用,只是對已波及區域的沖刷驅替出少量的剩余油,此時注入的聚合物大部分形成無效循環,利用率極低,因此建議當各類型井組注聚至最佳調整時機后停止注聚,針對不同井組的實際情況采取進一步的挖潛措施。
2.3平面非均質油層的注采方式對比平面非均質油層的厚注薄采與薄注厚采產液量曲線、含水率曲線(圖2和圖6)可以看出,恒壓注聚階段厚注薄采井組產液量大,約為薄注厚采井組1.3倍,且厚注薄采井組注聚見效時機早于薄注厚采井組,聚驅含水率下降最低點低于薄注厚采井組5.78%,最佳調整時機時,采收率高于薄注厚采井組21.16%。這是由于薄注厚采井組厚采井處滲透率大,注入劑易沿厚采井形成突破,形成注入劑的無效循環。且在平面上驅動體系壓力梯度隨模型長度呈非線性關系,入口端壓力梯度大于模型中部,薄注厚采模型入口壓力梯度比高注低采模型入口壓力梯度高,薄注厚采能量主要消耗在注入井附近,全地層泄壓效果差,而厚注薄采能量主要消耗在全地層中,泄壓較均勻,驅油效果更好,說明注入井大壓差驅油加劇了指進現象,使微觀驅油效率降低。因此平面非均質地層高滲帶注入、低滲帶采出(厚注薄采)的注采方式驅替效果更好,更有利于開采。
3二類油層現場停聚實施效果
依據上述實驗結果,2009年初共選取28口聚驅調整井進行停聚,按照注采類型分為薄注薄采、薄注厚采、厚注薄采、厚注厚采4類。各井組停聚后,對應采出井產液量穩中有升,產油穩定,連通采出井噸聚增油有所增加,說明其他注入井聚合物的利用率相對較高,即各井組已經具備了停聚的條件,停聚時機選擇準確。這里僅以薄注厚采井組為例,說明停聚實施效果。停聚后,注入壓力下降,對應采出井含水上升速度與停聚前相當,由于注入能力提高,產液量增加,產油下降(圖7)。薄注厚采井停聚后,連通采出井噸聚增油大幅上升,該注入井停聚后,其他注入井聚合物的利用率提高,說明該井已經具備了停聚的條件,停聚時機選擇準確(圖8)。統計28個停聚井組的采出狀況,與注聚井對比,連通69口油井日產液穩定,日產油穩定,沒有加快含水回升,以北一二排西為例(圖9),在保持產液、產油和含水穩定的基礎上,停聚和停層的40口井,截至2009年12月共節約干粉646t。結論(1)層間非均質油層同時開采時,儲層物性較差的地層驅替不充分,剩余油較多,建議進一步提高采收率時應以擴大波及體積手段為主,或對差油層單獨開采。(2)等壓注聚時,4種類型井組中儲層物性好的厚注厚采模型產液量最大,為其他模型的7倍以上,易形成聚合物的無效循環,造成浪費。建議注聚時對儲層物性差的油層采取改造措施或分層開采,最佳方式為單獨注聚,以取得更好的驅油效果。(3)厚注厚采、厚注薄采、薄注厚采、薄注薄采注采類型井組聚驅達最佳調整時機時聚合物用量分別為740PV?mg/L、780PV?mg/L、810PV?mg/L和860PV?mg/L。結合現場實施效果來看,各井組在最佳調時機時聚驅效益最大、油層開發效果最好,繼續注聚形成大量聚合物的無效循環,利用率低。(4)平面非均質油層高滲帶注入、低滲帶采出(厚注薄采)的布井方式驅替效果更好
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