聚—三元同驅系統壓力分布及影響因素研究

柏明星 孫建鵬 闞春玲

摘 要：研究大慶薩中東區二類油層聚-三元同驅系統，運用數值模擬方法，計算并分析在各個時期平面井間和縱向地層壓力分布規律；同時，綜合考慮影響地層壓力分布的因素，通過正交設計方差分析原理，將各因素對壓力分布的影響程度進行排序。研究結果表明，在不同時期，平面和縱向上壓力變化較大，存在相互干擾，但隨著時間推移，該干擾逐漸削弱，得到壓力存在趨于一致趨勢的規律；影響地層壓力分布的主控因素，對地層壓力分布影響程度大小排序為注采速度>注采比>滲透率變異系數>注入時機三元中聚合物濃度>聚合物濃度。對礦場實際施工工作有一定指導意義。

關 鍵 詞：聚-三元同驅；壓力干擾；影響因素

中圖分類號：TE 357 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2016）04-0766-04

Abstract： For polymer-ternary drive system in Daqing Sa Middle East Class II reservoirs， numerical simulation was used to calculate and analyze formation pressure distribution in the plane between wells and in vertical formation in various periods； at the same time， factors to affect formation pressure distribution were analyzed； by orthogonal design analysis， the influence degree of various factors on pressure distribution was ordered. The results show that， in different periods， planes and longitudinal pressure variations are larger， there is interfere with each other， but as time goes on， the interference undermines； the pressure exists convergence trend； the degree order of influence on the formation pressure distribution is injection production rate> injection-production ratio > permeability variation coefficient > injection timing ternary polymer concentration> polymer concentration.

Key words： Polymer - trinity flooding； Pressure interference； Influencing factors

隨著油田進入開發后期，二類油層大規模注聚及注入三元體系已成為目前油田原油穩產的重要手段之一[1]。針對同一區塊的同一地層下，在某一時期，分別通過一部分井注入聚合物，另一部分井注入三元，由于不同注劑同時存在于地層中，所產生的系統即為聚-三元同驅系統。目前隨著注聚、三元規模不斷擴大，聚-三元同驅系統越來越普遍存在，由于該系統而產生的相關問題也日漸突出，針對該同驅系統的研究尚處于起步階段[2，3]。

本文針對大慶薩中油田東區二類油層，由于注聚、三元而產生的地層壓力變化相互干擾問題進行研究。分析了地層壓力在平面和縱向各個時期的分布情況，并對影響地層壓力分布的各個影響因素進行研究。本研究旨在找出同驅系統下地層壓力分布規律，對礦場實際工作具有借鑒意義。

1 研究區地質概況及理想模型概述

大慶薩中油田東區二類油層存在河道砂發育的厚度薄、滲透率低、河道砂規模窄、砂體連續性差、平面非均質性非常嚴重等特點。目前，薩中東區薩爾圖層系縱向上，共分為SⅠ、SⅡ、SⅢ三個油層組，其中SⅡ1-SⅡ15+16b為注三元層、SⅡ10-SⅢ10b為主聚層，即：SⅡ10-SⅡ15+16b為注聚和注三元交叉層；薩中東區平面上，研究區域選在注聚區和注三元區的過渡區域。因而，該交叉層與過渡區即為本文要研究的聚-三元同驅系統；

實際區塊為橫跨聚驅和三元驅的中間過渡區域。因而，基于實際區塊，理想模型設計采用四注九采五點法井網布井方式，共分五層。理想模型參數設置均參照實際區塊，模型網格數為61×61×5、網格寬度為10×10×5、油藏頂深1 000 m、油藏中部壓力10.97 MPa、初始油藏溫度42.4 ℃、初始含油飽和度50%、孔隙度28%、滲透率：500 10-3 ?m2，如圖1所示。

模型初期注水，在含水率達到90%后開始注入聚合物和三元（本理想模型聚和三元同時注入）。其中：

① 1、5層四口注入井仍舊注水；

② 2、3層W1和W3井注水，W2和W4井注三元；

③ 3、4層W1和W3井注注聚，W2和W4井注水；

根據含水率，劃分為見效前期、含水下降期、含水穩定期、含水回升前期、含水回升后期、后續水驅六個階段，如圖2所示。分別分析在這六個階段內，地層的平面和縱向的壓力分布。

2 兩驅系統不同時期地層壓力分布

針對注聚和注三元后的由含水而劃分的見效前期、含水下降期、含水穩定期、含水回升前期、含水回升后期、后續水驅六個階段，在此基礎上進一步分析平面和縱向壓力分布情況。

2.1 不同時期平面壓力分布

在理想模型中，第三層為聚-三元同驅層，且研究對象為注聚井和采油井與注三元井和采油井的井間地層壓力分布，因而在平面分析中，以第三層井間地層壓力分布為例，不同時期注聚井和采油井的井間壓力曲線與注三元井和采油井的井間曲線壓力相互交錯，并且同一時期注聚井間壓力明顯高于注三元井間壓力，各時期壓力大小分別為：含水回升后期>含水回升前期>含水穩定期>含水下降期>后續水驅>見效前期（圖3）。

2.2 不同時期縱向壓力分布

縱向上不同時期井間壓力曲線分布如圖4所示。見效前期，由于地層均質，故壓力平衡。隨后各時期井間壓力分布隨距離增大而減小，本例為一口注聚井與一口采油井之間壓力變化趨勢，第三、四層壓力明顯高于其余三層，第三層為同驅層壓力最高，說明縱向上壓力必然存在干擾。并且，由于地層的傳導性，最終壓力存在趨于一致的趨勢（圖4）。

2.3 確定不同時期壓力相互干擾程度

由于水、聚合物溶液及三元體系溶液的不同流變性質，導致注入后在層間及平面各位置處壓力分布不均勻，形成壓力干擾，因此影響開發效果。為了正確表征層間及平面各位置處壓力分布不均勻的大小，在此定義了“壓力干擾系數”的概念。

壓力干擾系數（PV）為衡量地層壓力波動大小的數學概念，可以反映地層壓力分布的不平衡性，其數學表達式為：

其中，PV代表壓力干擾系數；平面上：Pi為平面第i個井點處的壓力值；

為各個井點的平均壓力； 為所有層的平均壓力；縱向上：Pi為剖面第i層平均壓力； 為該剖面的壓力； 為所有層的平均壓力。在本式中，所計算的壓力干擾系數值越大，壓力分布越不均勻，平面或縱向壓力干擾越嚴重。

2.3.1 平面壓力干擾系數計算

針對不同時期地層壓力變化情況，對理想模型各個層分別計算平面壓力干擾系數（表1）。

總體上，不同時期壓力干擾系數存在較大差異，平面壓力干擾嚴重。各層干擾系數值前期變化明顯后期趨于平穩，第一、五層為注水層，故壓力方差變化較小。在含水前、后時期，壓力干擾系數最大，后期壓力干擾系數變化緩慢，并略下降，說明壓力存在趨于平衡的趨勢。

2.3.2 縱向壓力干擾系數計算

針對不同時期地層壓力變化情況，對理想模型縱向5個剖面（A剖面含有P1、P4、P7三口油井；B剖面含有W1、W3兩口水井及對應的虛擬注入井；C剖面含有P2、P5、P8三口油井；D剖面含有W2、W4兩口水井及對應的虛擬注入井；E剖面含有P3、P6、P9三口油井），計算各剖面縱向壓力干擾系數（表2）。

總體上，可以看出縱向剖面壓力相互干擾嚴重。A和E剖面分在注水井兩側壓力，故方差在各個時期均變化不大。C剖面壓力方差偏大是由于該剖面處于四口水井之間，壓力產生疊加。后期壓力方差變化緩慢，并略下降，說明壓力存在趨于平衡的趨勢。

3 影響壓力分布的因素分析

從工程角度提出了6個影響地層壓力分布的因素，分別為注采比、注入時機、滲透率變異系數、注聚濃度、注三元中聚合物濃度和注入速度等[4-6]。

3.1 影響因素概況

根據薩中東區實際礦場施工情況，設計各個影響因素實驗方案。如表3所示。

針對六個不同影響因素，通過理想模型設計并計算不同參數時地層壓力變化情況。

3.2 正交設計方差分析各個影響因素

方差分析的基本思想是將數據的總變異分解成因素引起的變異和誤差引起的變異兩部分，構造F統計量，做F檢驗，即可判斷因素作用是否明顯[7]。即F值的大小反映了各因素對試驗結果影響程度的大小。本文中試驗結果指標使用壓力干擾系數（表4）。

綜合單因素分析及正交設計實驗，可以看出注采比、注入時機、滲透率變異系數、聚合物濃度和三元中聚合物濃度以及注入速度對壓力分布的影響很大。并且，其對壓力分布影響大小排序為：注采速度>注采比>滲透率變異系數>注入時機三元中聚合物濃度>聚合物濃度。

4 結 論

（1）平面上，各時期壓力變化明顯，但走勢基本一致，注聚井間壓力普遍高于注三元井間壓力，各時期壓力大小分別為：含水穩定期>含水回升前期>含水下降期>含水回升后期>后續水驅>見效前期。并且兩驅同注下，地層壓力變化規律一致；

（2）縱向上，存在注劑層壓力明顯高于其余未注劑層，并且兩驅同驅層壓力最高說明縱向上壓力必然存在干擾，且由于地層的傳導性最終壓力存在趨于一致的趨勢；

（3）通過壓力干擾系數計算并分析得出，平面和縱向的壓力存在差異，存在相互干擾，但隨著時間推移，該干擾逐漸削弱，進一步證明壓力存在趨于一致的趨勢；

（4）影響地層壓力分布的主控因素為注采比、注入時機、滲透率變異系數、聚合物濃度和三元中聚合物濃度以及注入速度；其影響壓力分布大小排序為：注采速度>注采比>滲透率變異系數>注入時機三元中聚合物濃度>聚合物濃度。

參考文獻：

[1]舒志華. 二類油層水聚驅接觸帶動態特征及調控技術研究[D].大慶：東北石油大學，2010.

[2]關文婷. 大慶油田二類油層聚水同驅可行性研究[J].大慶石油地質與開發， 2008（27）： 106-108.

[3]崔國強. 薩爾圖油田二類油層水聚同驅開發效果研究[D].大慶：東北石油大學，2009.

[4]劉顯庫. 葡萄花油層地層壓力分布規律研究[J].科學技術與工程，2012， 12（18）： 4507-4511.

[5]張喆. ASP三元復合驅油藏數值模擬研究[D].中國石油大學（北京），2008.

[6]汪淑娟. 三元復合體系驅油效果影響因素研究[D].大慶：東北石油大學，2004.

[7]劉明磊. 正交試驗設計中的方差分析[D].哈爾濱：東北林業大學，2011.