正韻律油藏聚合物驅(qū)后泡沫驅(qū)超覆作用研究

李洪生

(中國石化河南油田分公司，河南 鄭州 450000)

1 研究區(qū)概況

雙河油田北塊Ⅳ1-3層系屬古近系核桃園組核三段地層，位于泌陽凹陷雙河鼻狀構(gòu)造西北部。構(gòu)造形態(tài)為完整的由東南向西北抬起的單斜構(gòu)造，儲集層為典型的湖盆陡坡型扇三角洲沉積，正韻律油層發(fā)育[1-3]。油藏含油面積為8.23 km2，石油地質(zhì)儲量為1 127.45×104t，油藏埋深為1 568～1 760 m，平均滲透率為0.63 μm2，孔隙度為20.3%，油層溫度為79.6 ℃，原油黏度為6.5 mPa·s[4]。

雙河油田北塊Ⅳ1-3層系于1977年年底投入開發(fā)，2007年5月進行聚合物驅(qū)，2013年11月轉(zhuǎn)后續(xù)水驅(qū)，截至2016年年底，綜合含水率達到97.37%，采出程度為42.98%。

2 數(shù)值模擬研究

2.1 建立不同沉積韻律的厚油層機理模型

采用雙河油田北塊Ⅳ1-3層系的油藏參數(shù)，建立單層正韻律、反韻律、正反復合韻律、反正復合韻律的非均質(zhì)機理模型。砂巖厚度為5 m,孔隙度為19.2%，原始含水飽和度為30%。采用四注一采五點法井網(wǎng)，注采井距為200 m，網(wǎng)格步長為20 m×20 m×1 m。層內(nèi)縱向上細分為5層，不設置夾層，層內(nèi)滲透率極差為5倍，具體參數(shù)如表1所示。

表1 不同滲透率級差下韻律模型參數(shù)

2.2 驅(qū)替方案

設計如下3種方案：①水驅(qū)至含水率為98%；②水驅(qū)至含水率為96%后，轉(zhuǎn)聚合物驅(qū)替0.5倍孔隙體積，再轉(zhuǎn)水驅(qū)至含水率為98%；③水驅(qū)至含水率為96%后，轉(zhuǎn)泡沫驅(qū)替0.5倍孔隙體積，再轉(zhuǎn)水驅(qū)至含水率為98%。各方案的注入?yún)?shù)如表2所示。

表2 不同驅(qū)替方案注入?yún)?shù)

2.3 不同沉積韻律模型驅(qū)替效果及縱向動用狀況剖析

2.3.1 不同沉積韻律模型驅(qū)替效果對比

不同沉積韻律模型低張力泡沫驅(qū)開發(fā)效果均好于聚合物驅(qū)，采收率較聚合物驅(qū)高6.1～10.9個百分點(表3)，其中正韻律模型低張力泡沫驅(qū)效果最好，采收率提高10.9個百分點，其次為正反韻律疊加的復合韻律模型。

表3 不同韻律模型在不同驅(qū)替方式下的采收率

2.3.2 正韻律模型剩余油飽和度對比

雙河油田北塊Ⅳ1-3層系正韻律油層發(fā)育，為指導現(xiàn)場應用，沿著過油井的位置將驅(qū)替效果較好的正韻律模型縱向切割，觀察不同驅(qū)替方式、不同時間點的切割剖面上含油飽和度變化，剖析正韻律模型厚油層內(nèi)部的動用狀況(圖1)。圖1中的201601、201801、201912、202601分別為化學驅(qū)開始、驅(qū)替2a、化學驅(qū)結(jié)束，轉(zhuǎn)后續(xù)水驅(qū)的時間點。

由圖1可知，水驅(qū)時，在重力作用下，注入水進入正韻律下部的高滲層，含油飽和度明顯低于上部，正韻律上部動用較差，剩余油飽和度較高。聚合物驅(qū)時，在聚合物黏彈性作用下，正韻律頂部注入井附近波及范圍顯著擴大，但由于聚合物調(diào)整剖面能力有限，在油井附近區(qū)域縱向改善不明顯，剩余油飽和度仍較高。低張力泡沫驅(qū)時，注入井附近波及范圍較聚合物驅(qū)顯著擴大，且模型頂部剩余油動用較好。一方面是由于在泡沫驅(qū)的低張力及黏度的雙重作用下，波及范圍及洗油能力較聚合物驅(qū)和水驅(qū)顯著增強，另一方面，泡沫體系中的泡沫破裂后氣體上浮，優(yōu)先進入模型頂部，形成上浮驅(qū)替，在其作用下正韻律油藏頂部剩余油得到較好動用。

3 物模實驗研究

3.1 實驗條件

模擬雙河油田北塊Ⅳ1-3層系油藏條件，制作滲透率分別為100×10-3、200×10-3、600×10-3μm2的正韻律平面模型，3層均勻布置測壓點。驅(qū)油劑為低張力泡沫體系0.3%泡沫劑PM-5+0.2%穩(wěn)泡劑WP，實驗溫度為79.6 ℃，氣液比為2∶1，注入速度為7.18 mL/min，模擬污水礦化度為5 002 mg/L；處理后的模擬原油黏度為6.5 mPa·s。

3.2 實驗方法

研究模型平放和直立2種條件下驅(qū)油效果的差異，分析超覆作用對驅(qū)油效果的影響及對提高采收率的貢獻程度。實驗流程如圖2所示。

3.3 驅(qū)替方案

水驅(qū)至含水率為98%，注入0.8倍孔隙體積的聚合物，然后水驅(qū)至含水率為98%，注入0.8倍孔隙體積的低張力泡沫體系，再水驅(qū)至含水率為98%。實驗全程實時采集壓力數(shù)據(jù)，同時計量產(chǎn)出氣、液。

圖1正韻律不同驅(qū)替方式縱向剖面含油飽和度變化

圖2低張力泡沫體系超覆作用實驗流程

3.4 實驗結(jié)果分析

3.4.1 不同放置方式模型剩余油飽和度對比

圖3為不同放置下模型在不同驅(qū)替階段剩余油飽和度分布。由圖3可知，低張力泡沫驅(qū)可使模型的高、中、低滲透層剩余油飽和度顯著下降[5]，這主要是由于泡沫流體優(yōu)先進入高滲透層，從而降低了高滲層的殘余油飽和度，之后在泡沫流體的調(diào)驅(qū)作用下波及并驅(qū)替中、低滲層的剩余油，從而達到了提高采收率的目的[6]；同時，直立放置模型中、低滲層剩余油飽和度明顯低于平放模型，主要為模型直立放置時，泡沫破滅過程中分離出的一部分氣體受重力的作用，上浮至正韻律模型上部的低滲層，發(fā)揮了驅(qū)油的作用。

圖3不同放置模型在不同驅(qū)替階段的剩余油飽和度

3.4.2 超覆作用對提高采收率的貢獻情況

低張力泡沫驅(qū)提高采收率機理主要為封堵、洗油和氣體超覆[7]，通過對比不同放置方式模型的采收率，評價超覆作用對泡沫驅(qū)提高采收率的貢獻情況。

表4為不同放置方式的模型在不同驅(qū)替階段的提高采收率情況。由表4可知，模型直立放置驅(qū)替時，由于泡沫驅(qū)超覆作用的存在，進一步擴大了正韻律油層上部低滲層的波及體積，與聚合物驅(qū)相比，低、中、高滲層提高采收率幅度比模型平放分別高8.68、1.71、1.07個百分點。模型直立放置時，泡沫驅(qū)平均提高采收率27.55個百分點，較模型平放時高3.84個百分點。模型的2種放置方式的不同，體現(xiàn)了重力作用下泡沫驅(qū)的氣體超覆作用。因此，研究認為，超覆作用的貢獻值為3.84個百分點，占泡沫驅(qū)提高采收率貢獻的13.94%。

表4 不同放置方式的模型在不同驅(qū)替階段的提高采收率情況

4 應用指導

數(shù)模及物模實驗均表明，在正韻律油藏發(fā)育的雙河油田北塊Ⅳ1-3層系開展低張力泡沫驅(qū)，可通過泡沫驅(qū)超覆作用擴大縱向上的波及范圍，動用水驅(qū)及聚合物驅(qū)波及能力較差的上部低滲透油層，達到進一步提高采收率的目的。建議現(xiàn)場在進行泡沫驅(qū)目標區(qū)塊篩選時，應盡可能地選擇正韻律油藏開展礦場試驗。

5 結(jié)論與建議

(1) 低張力泡沫驅(qū)在注入過程中，泡沫破裂后分離出的氣體受重力的作用，上浮至正韻律模型上部的低滲層可以發(fā)揮驅(qū)油作用。

(2) 低張力泡沫驅(qū)提高采收率機理中，封堵和洗油機理對提高采收率起主要作用，氣體超覆作用對提高采收率貢獻占比為13.94%。

(3) 由于氣體超覆作用的存在，建議進行泡沫驅(qū)目標區(qū)塊篩選時，應盡可能地選擇正韻律油藏進行礦場試驗。

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