高濃度大段塞二次聚合物驅技術在下二門油田的應用

2016-06-27 01:35:46周雨朦

石油地質與工程 2016年3期

趙　宇，周雨朦

(1.中國石化河南油田分公司石油勘探開發研究院，河南鄭州 450046；2.西安石油大學石油工程學院)

趙宇1，周雨朦2

(1.中國石化河南油田分公司石油勘探開發研究院，河南鄭州 450046；2.西安石油大學石油工程學院)

摘要：高滲普通稠油油藏由于儲層非均質性嚴重、原油黏度高，水驅開發效果較差，通過聚驅開發后開發效果顯著改善，但整體采出程度仍較低，為此進行了二次聚合驅實驗研究。研究結果表明，高濃度大段塞二次聚驅可通過更強的流度控制能力，進一步提高采收率。該技術在下二門油田現場應用后提高采收率效果顯著，在一次聚驅已提高采收率11.02%的基礎上，再次提高采收率10.34%。

關鍵詞：下二門油田；高滲普通稠油油藏；二次聚驅；提高采收率

1試驗區概況

下二門油田pⅡ油組位于泌陽凹陷東側下二門斷裂構造帶上，油藏類型為被斷層復雜化的斷層-巖性油藏，儲層為近物源三角洲前緣沉積，含油區主要發育水下分流河道、河口壩、重力流等沉積微相。油層埋深為928～1 050 m，含油面積為1.32 km2，石油地質儲量為259×104t，平均孔隙度為23.7%，滲透率為2.33×10-3μm2，油層溫度為50 ℃，地層原油黏度為72.6 mPa·s，為高滲普通稠油油藏。

下二門油田于1978年9月投入開發，1979年12 月注水，到1996年7月雖然井網經過多次的完善調整，但由于儲層非均質性嚴重、原油黏度高，水驅開發效果較差，采出程度約為25%。1996年8月開展了一次聚合物驅，注入聚合物濃度1 000 mg/L，注入0.43 PV，開發效果得到顯著改善，增油高峰期日產油由聚合物驅前的105 t上升到 187 t，綜合含水率由88.1%下降到71.9%，到2006年7月一次聚合物驅結束，累積增油量16．94×104t，提高采收率11.02%。

2二次聚合物驅可行性

2.1一次聚驅后仍有一定的物質基礎

下二門油田pⅡ油組一次聚合物驅前，水驅采出程度為25.5%，一次聚驅階段聚驅儲量控制程度為64%，雖然一次聚驅提高采收率11.02%，但整個區塊的采出程度仍較低，僅為36.7%，地下剩余油仍較為可觀，取心及動態資料均反映出縱向及平面均存在剩余油相對富集區。

2.1.1一次聚驅后含油區主體部位仍有剩余油富集

一次聚驅結束轉后續水驅4年后，在含油區主體部位原注聚井Q7井和采油井Q4井之間的F5-228井(距注聚井Q7井約80 m，距采油井Q4井約170 m)進行常規取心，取心井段中含油飽和度So大于50%的樣品占9.3%，含油飽和度40%～50%的樣品占25.4%，即在取樣砂厚26.36 m中，有9.15 m的油層動用程度較低，剩余油相對富集。其位于pⅡ13-4層、15-7層下部、18-10層上部和111層； pⅡI21-4小層上部及pⅡ11層；而15-7層上部和18-10層底部兩段含礫砂巖層含油飽和度低于20%，為強水淹層，說明即使在波及系數比較高的區域,由于非均質及夾層的影響,注入水仍沿高滲透層段突進,中弱淹層段仍有較大比例的剩余油分布。

2.1.2一次聚驅后平面上存在動用程度低的剩余油富集區

后續水驅階段投產新井表明，受井網控制程度影響，平面上存在動用程度低的剩余油富集區，如后續水驅新鉆的T4-235井，距離西部邊水較近，其Ⅱ11-4層解釋為油層，投產后日產油9 t，含水僅2%。

2.2高濃度二次聚合驅仍可進一步動用剩余油

三維非均質激光刻蝕玻璃可視模型微觀驅油特征研究表明,水驅后微觀剩余油分布呈柱狀、簇狀、膜狀以及盲端等形態分布；一次聚驅啟動水驅后仍有大量簇狀、柱狀殘余油，但油膜明顯較厚；通過高濃度二次聚驅，改善油水流度比，進一步啟動了普通濃度聚合物無法啟動的短柱狀及部分簇狀殘余油，油膜也明顯變薄(圖1)。

圖1　激光刻蝕玻璃可視模型主流線觀察點驅油特征(模型滲透率2 000×10-3μm2)

從模型整體上看，高滲層的原油被進一步驅替出來，中滲層的改善效果明顯；低滲層也有部分啟動。從實驗結果看(圖2)，中低滲層高濃度聚驅提高采收率值已經超過了高滲層。由此可知，在普通稠油油藏中進行高濃度二次聚合物驅，可以通過進一步改善油水流度比而提高油藏采收率[1]。

圖2　激光刻蝕玻璃可視模型分層不同階段的驅油效果

2.3室內二次聚合物驅驅替實驗

高濃度二次聚合物驅平面仿真物理模型驅替實

驗表明(表1)，一次聚驅后進行更高濃度和黏度的二次聚合物驅，通過更強的流度控制能力，能夠進一步提高采收率，提高幅度為5.6%～7.2%[2]。地層的非均質程度直接影響包括二次聚驅在內的不同驅替階段的驅油效果，滲透率級差越大，低滲層分流率增加倍數越大，二次聚驅的改善效果越明顯。

3二次聚合物驅高濃度界定及段塞優化

3.1聚合物高濃度界定

ZL-I型聚合物流變性能研究表明，聚合物溶液黏性模量、彈性模量以及第一法向應力差濃度隨變化均出現了拐點，說明存在一個臨界的濃度，當超過此臨界濃度時，聚合物溶液的黏度、黏彈模量以及第一法向應力差均快速增加，該臨界濃度可以定義為高濃度聚合物的下限值。根據實驗數據確定此下限值為1 700 mg/L。只有當聚合物溶液的濃度超過此臨界濃度，才可以叫做高濃度聚合物。

表1　不同級差、不同聚合物濃度的層間非均質巖心驅替實驗結果

3.2高濃度聚合物驅濃度優化

由于pⅡ油組原油黏度較高，水油流度比過大，黏性指進嚴重，因此二次聚合物驅的黏度選擇是礦場應用中的技術關鍵[3-4]。通過室內2倍層間非均質物理模型驅替實驗，對二次聚合物驅的聚合物濃度進行優化(圖3)，結果表明，隨著二次聚合物驅聚合物濃度增加，二次聚合物驅提高采收率增加，但當聚合物濃度高于2 200 mg/L后，提高采收率的增加幅度減小。說明在此實驗條件下，二次聚合物驅的最優聚合物濃度為2 200 mg/L。

圖3　二次聚合物驅提高采收率與聚合物濃度變化曲線

3.3高濃度聚合物驅段塞優化

數值模擬研究表明，隨注入段塞量的增大，提高采收率值、最終增油量增大。當段塞量為1 660 (mg/L)·PV時，即注入0.91 PV時出現拐點(圖4)，此后提高采收率幅度減緩。因此確定pⅡ層系高濃度二次聚驅段塞量1 660 (mg/L)·PV，此段塞量遠高于河南油田其它聚合物區塊使用的段塞量(一般都是0.5 PV左右)。

圖4　高濃度聚合物驅不通注入PV數生產指標變化

4現場應用效果

4.1地下滲流阻力場建立較好，注入壓力上升

2006年8月在下二門pⅡ油組開展高濃度大段塞二次聚合物驅礦場試驗，方案設計注入濃度1 800～2 200 mg/L，設計注入孔隙體積0.91 PV，注入速度0.13 PV/a,實際累計注入0.94 PV。注入壓力由4.1 MPa持續上升至11.4 MPa，壓力上升幅度高于一次聚合物驅(圖5)，說明二次聚合物驅建立了更為有效的地下滲流阻力場，更有利于擴大聚驅波及體積。

4.2油井見效率高，區塊增油降水效果顯著

pⅡ油組二次聚合物驅對應油井24口，見效22口，油井見效率高達91.7%。峰值期與二次聚合物驅前對比, 單元日產油由40.7 t升至128.5 t，含水由93.9%降至到84.5%。截至2014年12月，區塊累增油17.13×104t,噸聚換油26.7 t,提高采收率10.34%，高于方案設計值。