下二門油田聚合物驅實踐和認識

孫 永,魏秀芹

(中國石化河南油田分公司開發事業部,河南南陽 473132)

下二門油田聚合物驅實踐和認識

孫 永,魏秀芹

(中國石化河南油田分公司開發事業部,河南南陽 473132)

聚合物驅作為一種提高采收率的方法,宏觀上主要靠增加驅替液粘度,降低驅替液和被驅替液的流度比,擴大波及體積;微觀上由于聚合物固有的粘彈性,在流動過程中產生對油膜或油滴的拉伸作用,增加攜帶力,提高微觀洗油效率。下二門油田進入高含水開發后期,綜合含水上升,采油速度下降,為改善開發效果,自1996年開始對下二門油田的五個單元進行注聚開發,通過不斷地探索,制訂完善注聚方案和相適應的配套工藝技術,加強注聚管理和調整,取得了較好的聚驅效果。

下二門油田;聚合物驅;方案優化;高含水期;開發效果

“九五”以來,河南油田先后在下二門 H2Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V、H3I油組共5個油組開展了聚合物驅工業化應用,形成了聚合物篩選評價、斷塊油藏聚合物驅井網調整等系列三次采油配套技術,現場實施效果顯著,注聚開發累積增油39.3×104t,提高采收率3～11個百分點[1-3]。

1 下二門斷塊油藏地質特征

下二門油田含油面積7.5km2,地質儲量2146×104t。平面上被6條主控正斷層切割,形成4個斷塊。油氣主要集中分布在II斷塊?？v向上分為8個油組,近50%的地質儲量分布于10%的主力油砂體中。儲層孔隙度13.4%～24.7%,滲透率變化范圍0.08～2.174μm2,層內滲透率變異系數0.68～0.94,級差 1.9～486.0,突進系數 1.41～6.45,層間滲透率變異系數0.41,級差3.9,突進系數1.7。層內層間都存在較強的非均質性。

2 水驅開發簡況及存在問題

下二門油田1978年投入開發,水驅開發先后經歷了初期合采階段、細分綜合調整階段、井網加密調整三個階段。開發初期含水上升速度快,開發指標相對較差,開發中、后期通過層系細分調整、井網加密的手段進一步完善注采井網,開發效果有所改善。

但隨著開采時間的延長,逐漸暴露出綜合含水上升、采油速度下降的問題,進一步提高采收率難度加大。主要原因:①是油層非均質性嚴重,注水沿高滲透條帶突進,形成竄流,導致油井含水上升快,產量遞減快,且水驅難以均衡波及,剩余油分布在縱向及平面上差異較大,挖潛困難;②一些單元原油粘度偏高,油水粘度比值較高,常規注水驅油效率低。

3 下二門斷塊油藏聚合物驅實踐

下二門油田從1996年開始在 H2Ⅱ油組開展聚合物驅工業化應用,經過十多年的探索與發展,形成了一套完整的三次采油技術體系[2-4]。

3.1 斷塊油藏聚合物驅方案優化設計技術

3.1.1 注入速度、注采比優化

數模優化結果顯示:隨著注入速度的增加,聚合物驅油作用增強,提高采收率幅度上升。當達到0.13PV/a以上,注入速度增加造成相應產液量增加和聚竄速度加快,不利于發揮中低滲層效果和擴大波及體積,提高采收率幅度下降。在工業化應用中,優化的注入速度為0.12～0.13PV/a,在此速度下,確定注采比為1.1～1.3,取得了較好的聚驅效果。

3.1.2 段塞優化

數模結果表明,隨著段塞加大,提高采收率值增加,但噸聚合物增油下降,綜合指標(提高采收率與噸聚合物增油量乘積)逐漸增加。在400～500mg/(L·PV)的段塞用量下,綜合指標達到峰值。優選段塞量為420mg/(L·PV)左右,對段塞結構優選認為三級段塞結構優于二級段塞結構,前緣段塞濃度高于主體段塞濃度,段塞尺寸0.45PV左右。

通過段塞優化采用三級段塞結構,前緣段塞采用超高分子量的高濃度聚合物可以起一定的降低滲透率、調整微觀剖面的作用;主體段塞以改善水油流度比為主;后尾段塞對主體段塞起保護作用(表1)。

表1 不同段塞結構下聚合物驅開發效果

3.1.3 聚合物濃度優化

研究結果表明,在聚合物用量相同條件下,隨著濃度的增加提高采收率幅度迅速增大。當濃度在1000mg/L以上時,提高采收率達到最高值,繼續增加濃度提高采收率略有減小。因此,聚合物注入濃度選擇為1000mg/L。

3.2 斷塊油藏整體深度調剖技術

下二門油田層間、層內非均質性強,大孔道發育,因此在注聚前必須進行整體深度調剖,隨著聚合物驅的開展,已經形成了注聚過程中和注聚轉后續水驅前的調剖技術和調剖劑體系。

下二門油田 H2Ⅱ油組在注聚前的深度調剖,使吸水指數下降53.2%,注水壓力上升1.9MPa,啟動壓力升高0.7MPa,吸水差的厚度由17.5%下降至11.5%,高吸水強度的厚度由37.8%下降至7.8%,下降30個百分點(表2)。注聚過程中的調剖使對應油井產量由128t上升至143t,增產15t,并有效地控制了聚合物竄流,注聚三年尚未出現大面積的聚合物竄流現象。轉后續水驅前調剖,使吸水強度大于8m3/(d·m)的厚度由40.3%下降至20%(表3),有效防止了后期注入水突進,進一步擴大了聚合物驅效果。

表2 注聚前調剖吸水剖面變化表

表3 轉后續水驅前調剖吸水剖面變化表

3.3 聚合物驅井下分注工藝技術

盡管在注聚過程中采取了一系列的措施擴大波及體積,但是受層間非均質性的影響,一些層仍然锝不到有效動用。通過注聚過程中的探索,形成了油套分注、單管多層低剪切分注技術。

技術指標:①分注層數:2-4層;②聚合物剪切率小于6%;③壓降:1.5～3.5MPa;④單層排量范圍:25～180m3/d。

技術特點:①配注工具對聚合物剪切率低、壓降大、適應排量范圍大;②分注管柱能夠徹底反洗井到油層底部,并具有憋壓泄流功能,可避免配注器因聚合物返吐堵塞問題;③分層密封可靠,配注器芯子投撈可靠,工藝成功率高;④采用外流式三參數電磁流量計分層測試,結果可靠。

開展現場試驗19井次,聚合物井11口,交聯聚合物井5口,截止2003年7月,累計增注4.1×104m3,累計控制無效注入12.6×104m3。

3.4 聚合物驅解堵工藝技術

(1)二氧化氯粉劑體系,由A、B兩種組份在地層條件下生成新生態的二氧化氯,具有高效的破膠、殺菌和除硫效力。

(2)采用多功能段塞組合解堵工藝,增壓段塞采用發氣劑提高解堵層的地層壓力,增強對解堵殘液驅動返排,降張段塞采用表面活性劑清洗解堵層的油污,使解堵劑能夠充分作用于堵塞物,提高解堵劑的利用率;表面活性劑可以降低油水界面張力,解除水鎖,提高油相滲透率;破膠段塞采用氧化劑,有效降解吸附、滯留在地層孔隙中的聚合物及交聯聚合物凝膠;擴孔段塞采用緩速酸,溶解巖石基質,擴大巖石的孔隙度,提高地層滲流能力。

室內實驗中通過對 DOW、GLSA、GLSK、HGLS、GMSK、GYHN、GTJ、HNMS、HLS、HP、HCl、HCS、HJS、HFB和 H等十多種常見強氧化劑及助劑的解堵性能進行篩選評價,最終確定出解堵劑配方,試驗結果表明:該配方對聚合物及鉻交聯聚合物體系5小時降解率達到100%(表4)。

表4 解堵劑配方技術指標

(3)小型壓裂技術:針對深層堵塞的油井,在采取常規解堵措施無法達到配液要求時,采取小規模壓裂措施,并取得了較好的效果。

截止目前已累計施工9井次,工藝成功率100%,累計增油 2234t,增注 43854m3。

3.5 斷塊油藏聚合物驅動態調配技術

3.5.1 控制邊水浸入速度、擴大聚驅見效范圍

普遍認為注聚開發中邊外注水可以平衡注聚,防止聚合物竄流和聚合物外溢。但在注聚一段時間后發現,下二門油田邊水較活躍,邊外注水影響對應油井的見效,因此采取控制邊外注水,加強內部注聚,使注聚區塊內部注采比稍高于外部水驅注采比,利于聚合物流體向外圍擴展。7口內部注聚井配注由930m3/d提高到1070m3/d,外圍4口水井配注由150m3/d降低到45m3/d。調配后,新增注聚見效井3口,單元日產油由156t上升到172t,含水由77.3%下降到75.8%,擴大了聚合物驅的效果。

3.5.2 及時調配,保持地下注采動平衡

聚合物驅過程中要不斷打破原有的注采平衡,建立新的注采平衡,改變液流方向,擴大波及體積。下二門油田 H2IV油組 T5-2314井組自開采以來,長期未見聚驅效果。T5-2314井2000年8月開始注聚,油井雖檢測到聚合物濃度,但沒有見效。2002年10月 T5-2314井增加注入量20%,T5-235井日產油由4t上升到24t,含水由53%下降到22%。

3.6 聚合物驅剩余油分布跟蹤監測技術

為了有效指導改善聚合物驅調整措施,增加措施的針對性,加強剩余油分布的跟蹤及監測,主要采用室內物模、數模跟蹤研究、集流型剖面測井、取心分析、示蹤劑及動態監測等方法,能及時準確地了解了地下剩余油分布及油水井工作狀況,為油水井的改造和挖潛措施提供準確的資料。

4 下二門斷塊油田聚合物驅效果

4.1 改善水油流度比,提高了波及體積系數

聚合物注入油層后,將產生兩項基本作用機理:一是控制水淹層段中的水相流度,改善水油流度比,提高水淹層段的實際驅油效率;二是降低高滲透率水淹層段中流體總流度,縮小高、低滲透率層段間水線推進速度差,提高實際波及系數。下二門油田注水開發階段的水驅波及體積系數在75%以下,聚合物驅后波及體積系數達到83%[4-5]。

4.2 滲流阻力場建立,注入壓力上升,吸水剖面改善

注聚中,注入壓力上升和視吸水指數下降,說明調剖和注聚后注入井近井地帶滲流阻力增大,滲透率剖面得到調整,中、低滲透層得以啟動。如下二門油田 H2Ⅱ層系聚合物驅共有注聚井7口,注聚前、后對比,注入壓力由4.27上升到了5.57MPa,上升1.3MPa,視吸水指數平均由28.8下降到24m3/d·MPa,注聚井吸水剖面注聚后改善程度為60.6%。

4.3 油井見效率高,增油降水幅度大

下二門油田5個注聚區塊,聚合物驅控制地質儲量704×104t,注聚井數40口,對應油井98口。注聚以來累積增油39.3×104t,提高采收率3～11個百分點,噸聚合物增油46t。其中 H2Ⅱ油組注聚效果尤其明顯,聚合物驅注入孔隙體積0.43PV,對應16口采油井全部見效,提高采收率11.02個百分點,噸聚合物增油158t。

5 認識及建議

(1)根據下二門油藏特征,研究制定針對性的聚合物驅方案,確定合理的注入速度、注采比、段塞量、聚合物濃度、段塞結構等參數,是注聚開發取得成功的關鍵因素。原則上注入速度控制在0.12～0.13 PV/a左右,注采比1.1～1.3為宜。

(2)層間非均質性嚴重的地層,需要通過對注聚井進行調剖改善剖面、抑制竄流,調剖技術貫穿于整個注聚開發的過程;當調剖不足以解決剖面矛盾時,則應實施分注,對高滲層和中低滲透層合理配注,充分發揮中低滲層的潛力。油套分注和單管多層低剪切分注工藝技術較好地解決了這一問題。

(3)注聚開發是一個動態的過程,在各個階段都需要及時的調配保持地下注采平衡,促進注聚見效、延長見效期。尤其對于邊水較為活躍的油藏,要加強監控邊部見效情況,注意加強內部注聚,適當控制外圍注水井注水量甚至停注,使內部聚合物流體向外圍擴展,提高總體效果。

(4)下二門注聚單元部分井組在聚驅開發過程中根據油井動態變化情況,提高了注聚濃度,油井見效明顯。因此,合理提高注聚濃度,進一步改善流度比是注聚開發中值得重視的一個方向。

[1] 胡博仲.聚合物驅采油工程[M].北京:石油工業出版社,1997:103-215

[2] 徐學品,黎錫瑜,鄔俠.提高聚合物驅開發效果的主要做法[J].新疆石油學院學報,2003,15(1):74-76

[3] 黃修平,李繼慶,于秀軍.不同油層條件對聚合物驅油效果的影響[J].大慶石油地質與開發,2000,19(3):15-17

[4] 楊承志,韓大匡.化學驅油理論與實踐[M].北京:石油工業出版社,1996:203-257

[5] 王啟民,廖廣志,牛金剛.聚合物驅油技術的實踐和認識[J].大慶石油地質和開發,1999,18(4):1-5

編輯:彭剛

TE357.431

A

2010-04-03;改回日期:2010-07-09

孫永,采油工程師,1969年生,1988年重慶石油學校畢業,現從事油田開發工作。

1673-8217(2010)06-0079-03