QHD32-6油田氮氣泡沫調驅數值模擬研究
2009-12-30 08:52:28彭昱強王曉春羅富平
特種油氣藏 2009年1期
彭昱強 王曉春 羅富平
摘要：為改善QHD32—6稠油油田的水驅開發效果，開展了氮氣泡沫調驅提高采收率數值模擬研究。根據該油田A9井組的地質油藏條件，建立三維地質模型。在歷史擬合的基礎上，對氯氣泡沫調驅注采參數進行了優化設計，并進行指標預測和經濟評價。研究結果表明，氮氣泡沫調驅最佳注采參數為：氣液比為1:2，井組合理注液速度為800m3/／d左右，最佳泡沫劑濃度為0.3％-0.5％(質量分數)，最佳驅替體積為0.15PV左右，最佳氮氣泡沫段塞為60d左右。經濟評價表明，采用氮氣泡沫調驅方案，其投入產出比為1：5。該井組采用氮氣泡沫調驅技術可以較好地改善注水開發效果，達到降水增油和提高原油采收率的目的。
關鍵詞：油藏數值模擬；提高采收率；氮氣泡沫調驅；注采參數優選；海上稠油油田；QHD32—6油田
中圖分類號：TE319文獻標識碼：A
引言
泡沫調驅技術能夠同時提高波及系數和驅油效率，從而較大幅度地提高原油采收率。近年來，泡沫調驅技術在國內逐漸受到重視，陸地油田進行了大量室內研究與現場試驗。QHD32—6油田是位于渤海中部的一個大型稠油油田，由于地下油水粘度比大、合注合采和井距大等原因，導致注入水沿高滲透層突進，水驅開發效果差。為了尋求能夠高效開發該油田和類似海上稠油油田的技術，開展了氮氣泡沫調驅技術研究。在物模研究基礎上，以QHD32—6油田的A9井組作為研究對象，開展了氮氣泡沫調驅油藏數值模擬研究，以探討該調驅技術在海上稠油油田應用的可行性。
1油藏基本概況
研究井組——A9井組位于QHD32—6油田的北區。該區塊明下段的各油層組構造整體是南北受近東西向斷層挾持，向東西傾伏的斷裂背斜。明下段地層從上至下劃分為Nm0、Nm1、Nm2、Nm3、Nm4、Nm5等6個油層組，存在多個油水系統，以巖性油藏和構造層狀油藏為主。儲集層埋深小于1500m，因此成巖作用較弱，砂巖疏松，儲層物性好，平均孔隙度為35％，平均滲透率為3000×10-3/μm3/，50℃地面脫氣原油粘度為280—1100mPa·s，地下原油粘度為62.5～310.6 mPa·s。該區含油面積為7.2km2/，石油地質儲量為920 x104/m3/。
2建模及歷史擬合
2.1建立地質模型
應用cMG軟件三維可視化地質建模軟件BUILDER，結合鉆井、測井及分析化驗資料，對研究井組油藏主體儲層進行研究，建立井組油藏的三維地質模型。井組模型南北向為890 m，東西向為950m；模型內包括9口井，其中8口生產井，1口注水井。采用中心對稱不等距網格，網格劃分為44×36×45，共71280個節點。根據地質建模輸出的模型參數，利用CMG數值模擬軟件的初始化功能，建立井組的數值模擬模型。
2.2開發動態和歷史擬合
研究井組采用350m井距、反九點注水井網、一套開發層系籠統注水開發，各油井合層開采。2001年投入開發，2003年4月轉入注水開發。井組所在區塊已進入產能遞減階段，隨著含水上升，采液指數下降。注水井吸水能力強，但不同層位吸水強度差別較大。油層厚，非均質性強，合采存在比較嚴重的層間干擾。截至2005年6月，研究井組累計產油61.6×104/m2/，累計產水81.3×104/m3/，綜合含水率為56.9％，采出程度為6.2％。
利用建立的井組油藏數值模擬模型進行歷史擬合，主要針對井組所在的油層壓力、產量、含水以及單井的動態生產資料進行擬合，使模型能夠較好地符合地下油層的實際情況。歷史擬合曲線與實際生產變化動態非常接近，歷史擬合達到預期目的。
3氮氣泡沫調驅參數優選
在歷史擬合的基礎上，應用CMG數模軟件的STARS模擬器，對影響氮氣泡沫調驅的主要因素，如注液速度、驅替體積、氣液比、泡沫劑濃度和泡沫段塞進行優選，以確定合理的注入參數。
3.1注液速度優選
注液速度是氮氣泡沫調驅的一個重要參數指標。對于特定的油藏，存在一個最優的注液速度：如果低于此值，單位時間內產生的泡沫量太少，達不到有效封堵高滲透層位的目的，注入泡沫的波及范圍不夠，開發效果不理想；若高于此值，單位時間內產生的泡沫過多，則會導致井口注入壓力增加過快，無法順利注入泡沫。
為確定井組最佳的注液速度，在泡沫劑濃度0.5％、氣液比1:2的條件下，分別模擬了注液速度為400、600、800、1000、1200m3/／d時氮氣泡沫調驅的開采效果(圖1)。
由圖1可知，隨著注液速度的增加，對應的采出程度呈現先增加、后平穩、最后再下降的趨勢，而采油速度不斷增加。綜合考慮采出程度和采油速度認為，注液速度為800m3/／d較為合理。
3.2驅替體積優選
在注液速度為800m3/／d、泡沫劑濃度為0.5％、氣液比1:2的條件下，對注入不同孔隙體積的驅替液進行優選(圖2)。
為分析泡沫調驅的增油效果，需扣除水驅、泡沫劑以及氮氣等影響因素。由圖2可知，隨著驅替體積的增大，采出程度不斷增加。但從敏感性角度來看，當驅替體積從0.03PV增至0.15PV時，凈增產油量增加最快，隨后增加速度逐漸減小，經濟效益逐漸變差。這主要是由于驅替初期，油藏含油飽和度較高，泡沫在地層中存在時間短，因此不能充分發揮調驅作用，但注入的氮氣以微氣泡的形式存在于液相中，抑制了水的突進，改變了油水流度比，這樣采出程度才逐漸提高。隨著驅替體積的增大，含油飽和度不斷降低，泡沫開始大量形成，封堵高滲通道，擴大驅替液的波及體積，從而達到提高采收率的目的。因此，驅替體積為0.15PV比較適宜。
3.3氣液比優選
在注液速度為800m3/／d、泡沫劑濃度為0.5％的情況下，研究了3：1、2：1、1：1、1：2、1：3等5種氣液比條件下氮氣泡沫調驅的開發效果(圖3)。
由圖3可知，隨著氣液比變小，采出程度逐漸下降，凈增產油量卻逐漸增加。從相對數值方面對比，氣液比對采出程度影響較小，對凈增產油量影響較大，即氣液比對經濟效益影響比較顯著。由圖3可見，氣液比達到1:2時凈增產油量最大。參考氮氣泡沫調驅室內研究和現場應用采用的氣液比，同時考慮海上平臺有限空間限制施工設備的體積，不能提供太多的氣量，后續研究中取氣液比為1:2。
3.4泡沫劑濃度優選
泡沫劑濃度決定了泡沫的發泡質量和泡沫在
油層中能否充分發揮作用，而且對經濟效益影響顯著。在注液速度為800m3/／d、氣液比為l：2的條件下，對泡沫劑濃度進行了模擬計算，分別研究了泡沫劑濃度為0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％和1.0％(質量分數)時的泡沫調驅的效果(圖4)。
由圖4可知，隨著泡沫劑濃度增加，采出程度先增加后減小，而凈增產油量逐漸減少。綜合考慮以上因素，合理泡沫劑濃度應控制在0.5％以內。
3.5段塞大小優選
連續注入泡沫將消耗大量的泡沫劑與氮氣，導致開采成本大量增加，而采用段塞注入可以減少驅替成本。為此，在注液速度為800m3/／d、氣液比為1:2、泡沫劑濃度為0.5％的條件下，模擬計算了段塞間隔分別為30、60、180和360 d的開采效果(表1)。
由表1可知，隨著段塞時間的增加，累計產油量與凈增產油量先增加后減少，而采出程度逐漸下降，段塞時間在60d左右開采效果較好，因此選用周期為60d的段塞方式注入，即注入泡沫60d后，轉注水60d，再轉注泡沫60d，如此循環。
4方案預測和經濟評價
4.1方案預測
在注入參數優選的基礎上，對井組注入氮氣泡沫段塞進行了生產動態預測，將水驅和氮氣泡沫段塞驅兩種方式進行了對比預測，設計以下4種注入方案：方案1為水驅，注液速度為800 m3／d，驅替體積為0.15 PV，采注比為1.0；方案2為氮氣泡沫段塞驅，實施參數為：注液速度為800m3/／d，氣液比為1:2，泡沫劑濃度為0.5％，段塞間隔為60 d，驅替體積為0.15 PV，采注比為1.0，開發時間與方案1相同；方案3為水驅，注液速度為800m3/／d，驅替體積為0.1PV，采注比為1.0；方案4為氮氣泡沫段塞驅，實施參數為：注液速度為800m3/／d，氣液比為1:2，泡沫劑濃度為0.5％，段塞間隔為60d，驅替體積為0.10PV，采注比為1.0，開發時間與方案3相同。以上方案不同之處僅在于驅替體積，水驅開發方案和優化的氮氣泡沫段塞驅開發方案生產指標預測結果見表2。可見，氮氣泡沫段塞驅優化方案可累計產水493.5×104/m3/，累計產油143.7×104/m3/，平均日產油233.7m3/／d，階段采出程度14，5％，開發效果較優。
氮氣泡沫段塞驅和水驅方案的產能安排見表3(僅列出前5 a)。由表3可見，水驅含水率始終維持在高位，比氮氣泡沫段塞驅含水率高24個百分點以上，而且氮氣泡沫段塞驅的采油速度明顯高于水驅采油速度。但是，隨著氮氣泡沫段塞驅時間的延長，其含水率上升較快，速度高于水驅含水率上升速度，說明到驅替后期，氮氣泡沫的調驅效果在逐漸減弱。
4.2經濟評價
根據上述方案預測結果，對開發生產動態進行經濟效益評價。取原油價格為3000元／t，水處理費為10元／t，30％濃度的泡沫劑價格為8000元／t，標準氮氣價格為1元／m3/，施工作業費、測試費以及其他費用合計為150×104/元／a。經過計算，方案2的投入產出比為1.0:4.6，方案4的投入產出比為1.0:6.1。可見，氮氣泡沫段塞調驅方案的經濟效益比較顯著。
5結論及建議
(1)經過模擬計算和參數優選，QHD32—6油田A9井組的合理氮氣泡沫調驅參數為：注液速度為800m3/／d，氣液比為1:2，泡沫劑濃度為0.5％(質量分數)，采取段塞式注入，且段塞注入周期為60d。
(2)為了使技術的經濟效益最大化和試驗順利進行，按照模擬計算結果，建議在井組實施氮氣泡沫調驅的初期，泡沫劑濃度保證在0.5％左右。當地層壓力升高后，適當降低泡沫劑濃度。
(3)通過經濟評價，QHD32—6油田A9井組采用氮氣泡沫段塞調驅技術能夠達到降水增油和提高原油采收率的目的，可取得較好的經濟效益。
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