普通稠油油藏聚合物驅(qū)合理井距研究
——以古城油田泌125區(qū)塊為例

高雙華，張連鋒，崔 燦，趙春旭，常曉平

(1.中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450000；2.中國石化河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院)

普通稠油油藏聚合物驅(qū)合理井距研究
——以古城油田泌125區(qū)塊為例

高雙華1，張連鋒1，崔 燦2，趙春旭1，常曉平1

(1.中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450000；2.中國石化河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院)

以古城油田泌125區(qū)塊為例,針對普通稠油油藏地下原油黏度高、地下原油流動呈非牛頓流體特性，應用油藏工程方法計算了注入能力、采液能力與油藏注采井距的關(guān)系；針對稠油油藏存在啟動壓力梯度的情況開展了有效驅(qū)替對井距的研究，結(jié)果顯示，驅(qū)替壓力梯度在注采井周圍能量損耗最大，油水井中點處存在最小驅(qū)替壓力梯度，且井距越大，最小驅(qū)替壓力梯度越小。考慮到經(jīng)濟因素，參考數(shù)值模擬研究結(jié)果，最終確定了泌125區(qū)塊合理的井距范圍為120～141 m。

古城油田；泌125區(qū)塊；合理井距；啟動壓力梯度

開采普通稠油油藏的方法主要有兩種[1-2]：一種是蒸汽吞吐而后轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)，一種是常規(guī)的水驅(qū)開采。水驅(qū)開采存在注水利用率不高、采收率低的問題[3-4]。聚合物驅(qū)從20世紀90年代現(xiàn)場試驗以來，已經(jīng)成為大慶、勝利、河南等油田提高采收率的主要技術(shù)之一[5-6]。目前國內(nèi)外聚合物驅(qū)主要應用于地層原油黏度小于200 mPa·s的油藏[7]。近期隨著聚合物性能、調(diào)剖堵水等技術(shù)的進步，勝利油田的聚合物驅(qū)實踐證明增油效果較好的井集中在地下原油黏度500～1000 mPa·s區(qū)域[8]。河南油田針對地下原油黏度600 mPa·s左右的泌125斷塊開展聚合物驅(qū)研究，其中選擇合理的井距是經(jīng)濟有效開發(fā)油田的一個重要環(huán)節(jié)。

1 油藏基本情況

古城油田泌125斷塊位于古城油田中部，為東西相交的兩條反掉弧形正斷層形成的地壘式斷鼻油氣藏，含油面積1.12 km2，地質(zhì)儲量223×104t，地下原油黏度652.7 mPa·s。儲層主要由三角洲前緣亞相的水下分流河道、河口壩、前緣席狀砂等微相組成，平均孔隙度26.1% ，平均滲透率1.606 μm2，屬大中孔隙度、高中滲透儲層。油藏深度590 m，溫度40.9 ℃，油層厚度薄，平均有效厚度1.8 m，油砂體疊合程度高，為普通稠油邊水斷塊油藏。

大量的物理模擬研究、數(shù)值模擬結(jié)果及工業(yè)化實踐經(jīng)驗表明，五點法井網(wǎng)具有較高的水驅(qū)和化學驅(qū)采收率，國內(nèi)大慶、勝利以及河南油田，聚合物驅(qū)、復合驅(qū)普遍采用五點法井網(wǎng)。類比油藏條件相似的泌124斷塊稠油油藏聚合物驅(qū)現(xiàn)場應用狀況，確定單元采用五點法井網(wǎng)。

2 注入能力對井距的要求

聚驅(qū)注入壓力的變化與注采井距、注入速度、溶液黏度、地層系數(shù)等因素有關(guān)，對井距的選擇必須考慮注水時的注入壓力與油層破裂壓力之間的余量，即壓力回升值，注入壓力最大上升值可用下式計算：

(1)

在一個具體油層條件下，注入強度取決于每口井的日注入量。對于五點法井網(wǎng)，單井注入量可寫成：

(2)

令(1)、(2)式中的Q相等，可以得到：

(3)

式中:Δp——壓力上升值，MPa；Q——日注入量，m3/d；h——油層厚度，m；λ——SP溶液流度，μm2/(mPa·s)；l——SP前緣半徑，相當于注采井距，m；rw——井筒半徑，m；φ——油層孔隙度，%；υ——注入速度，PV/a；t——每年有效生產(chǎn)時間，d。

在泌125斷塊油藏條件下，考慮到篩選的聚合物殘余阻力系數(shù)3.1，用上式分別計算了注采井距80、100、120、140、160、180、200 m條件下，聚驅(qū)不同注入速度時的注入壓力回升值，根據(jù)計算結(jié)果繪制注入壓力上升值與注入速度在不同井距條件下的關(guān)系圖(圖1)。結(jié)果表明：在相同井距條件下，聚合物驅(qū)注入速度與壓力回升值呈線性關(guān)系，注入速度越大，壓力回升值越大；相同聚合物驅(qū)注入速度條件下，井距越大，壓力回升值越大。

圖1 不同井距注入壓力回升值與注入速度的關(guān)系

3 采液能力對井距的要求

注入聚合物溶液以后，由于注入流體的黏度增加，流動阻力增加，壓力傳導能力下降。雖然注入壓力增加了，但生產(chǎn)井流壓卻下降，產(chǎn)液能力隨之降低。油井產(chǎn)液能力降低主要發(fā)生在注聚初期，之后下降變得緩慢，降低注入濃度和后續(xù)水驅(qū)階段，生產(chǎn)井流壓又逐步回升，產(chǎn)液指數(shù)逐步增加。

井底流壓與注采井距、采液速度等因素的關(guān)系式為：

(4)

式中:pi——油井井底流壓，MPa；pe——油層壓力，MPa；l——注采井距，m；φ——油層孔隙度，%；Jmin——比采液指數(shù)，t/(d·m·MPa)；υ——采液速度，PV/a；t——每年有效生產(chǎn)時間，d。

根據(jù)泌125斷塊油藏地質(zhì)特征，井底流壓下限不低于泡點壓力3.2 MPa，計算了不同注采井距條件下的最大采液速度；結(jié)合泌125斷塊的現(xiàn)狀，考慮采液指數(shù)下降60%，依據(jù)計算結(jié)果繪制井距與采液速度的關(guān)系圖(2)。結(jié)果表明：在相同井距條件下，采液速度與井底流壓呈直線關(guān)系，注入速度越大，井底流壓越低；相同采液速度條件下，井距越大，井底流壓越低。

4 開發(fā)井距界限

在井底流壓為3.2 MPa的條件下，計算出不同井距與最大采液速度對應關(guān)系，在壓力回升上限為6 MPa的條件下，計算出聚合物驅(qū)注入速度與極限井距的對應關(guān)系，如圖3所示。

圖2 不同井距采液速度與井底流壓的關(guān)系

圖3 最大井距與注入速度的關(guān)系圖

根據(jù)注入能力與井距關(guān)系、采液能力與注采井距關(guān)系，可以看出，古城油田泌125斷塊油藏條件下，注入比采出困難，即井距極限應該主要考慮注入能力。聚合物驅(qū)油體系不同注入速度下的極限井距，如表1所示。

表1 不同注入速度下的最大注采井距

5 有效驅(qū)替對井距的要求

由于稠油黏度高、滲流阻力大，液固界面及液液界面的相互作用力大，導致稠油的滲流規(guī)律產(chǎn)生某種程度的變化而偏離達西定律[9]。早在1960年前蘇聯(lián)學者就提出稠油的非牛頓性[10]，隨后很多專家指出稠油油藏具有啟動壓力梯度現(xiàn)象，認為當壓力梯度較小時，稠油基本上不流動或滲流速度極小；只有當驅(qū)動壓力梯度超過啟動壓力梯度時，才會有滲流發(fā)生[11]。初始壓力梯度與油藏孔隙度及滲透率有關(guān)，其關(guān)系式為：

其中：τ0為屈服應力，N/m2;φ為孔隙度，%；k為滲透率，μm2。

根據(jù)上式計算得古城油田泌125斷塊的啟動壓力梯度0.0287 MPa/m。

根據(jù)滲流理論，在同一流線上，與匯、源等距離處的滲流速度最小[12]。本文從等產(chǎn)量一源一匯滲流理論出發(fā)，依據(jù)注采單元驅(qū)替壓力梯度公式計算了不同井距條件下各點的驅(qū)替壓力梯度值。結(jié)果顯示，單元的驅(qū)替壓力梯度在注采井周圍能量損耗最大，油水井中點處存在最小驅(qū)替壓力梯度，且井距越大，最小驅(qū)替壓力梯度越小。

各井距條件下最小驅(qū)替壓力梯度回歸公式(圖4)為y=7.1012x-0.8423, 若要油水井中點處的油流動，驅(qū)動壓力梯度至少應等于油藏的啟動壓力梯度0.0287 MPa/m，計算有效驅(qū)替的最大注采井距為141 m。

圖4 最小驅(qū)替壓力梯度與井距關(guān)系

6 最小井距的確定

對不同井距的聚合物驅(qū)效果數(shù)值模擬結(jié)果顯示(表2)，在水驅(qū)至含水90%時，注入0.5PV的聚合物后水驅(qū)至含水98%，期間注入速度保持0.12PV/a。從三個模型提高采收率幅度可見，小井距的聚驅(qū)增油幅度比大井距高，說明對于高黏油藏小井距有利于發(fā)揮聚驅(qū)效果。因此，泌125斷塊在聚合物驅(qū)前，通過井網(wǎng)完調(diào)整進一步縮小注采井距，對提高聚合物驅(qū)效果十分必要。但井距越小，投資越大，需考慮經(jīng)濟因素。類比油藏條件相似的泌123斷塊和泌124斷塊現(xiàn)場聚合物驅(qū)井網(wǎng)井距，確定泌125斷塊聚合物驅(qū)合適的井距為120～141 m。

表2 泌125斷塊不同井距下聚合物驅(qū)效果

7 結(jié)論

(1)相同聚合物驅(qū)注入速度條件下，井距越大，壓力回升值越大；相同采液速度條件下，井距越大，井底流壓越低。

(2)單元的驅(qū)替壓力梯度在注采井周圍能量損耗最大，油水井中點處存在最小驅(qū)替壓力梯度，且井距越大，最小驅(qū)替壓力梯度越小。單元最小驅(qū)動壓力梯度應大于油藏的啟動壓力梯度，地下原油黏度652.7 mPa·s時，計算有效驅(qū)替的最大注采井距為141 m。

(3)數(shù)值模擬結(jié)果顯示高黏油藏小井距有利于發(fā)揮聚驅(qū)效果。

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編輯：李金華

1673-8217(2015)04-0087-03

2015-02-06

高雙華，工程師，1985年生，2009年畢業(yè)于重慶科技學院石油工程專業(yè)，現(xiàn)從事三次采油開發(fā)技術(shù)研究工作。

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