化學(xué)驅(qū)合理配產(chǎn)配注方法研究

張舒琴

（中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院，遼寧盤錦 124010）

中高滲砂巖油藏在水驅(qū)開發(fā)接近末期時(shí)，可以通過化學(xué)驅(qū)進(jìn)一步提高油藏采收率，改善油藏高含水、低采油速度的開發(fā)現(xiàn)狀[1-5]。化學(xué)驅(qū)是通過注入可以擴(kuò)大水驅(qū)波及系數(shù)或者提高洗油效率的化學(xué)藥劑，從而提高原油采收率的方式。

為了確保化學(xué)驅(qū)均衡驅(qū)替、減少藥劑損失，必須優(yōu)化化學(xué)驅(qū)注采井網(wǎng)上各單井合理的注入量和產(chǎn)液量，以保障油藏化學(xué)驅(qū)開采效果。

本文配產(chǎn)配注采用步驟如圖1所示：①根據(jù)合理注入速度與以注水井為中心的井組孔隙體積，初步計(jì)算注入井單井注入量；②根據(jù)合理注入強(qiáng)度，對步驟①計(jì)算出的單井注入量進(jìn)行校正，給出合理注入量；③根據(jù)合理注采比，考慮井組注采關(guān)系、連通狀況、外部來水等因素，初步計(jì)算油井單井產(chǎn)液量；④根據(jù)合理采液強(qiáng)度，對步驟③計(jì)算出的單井產(chǎn)液量進(jìn)行校正，給出合理產(chǎn)液量。

1 合理注入量計(jì)算方法

化學(xué)驅(qū)合理注入量是基于化學(xué)驅(qū)合理注入速度、井組孔隙體積、合理注入強(qiáng)度等優(yōu)化獲得的。下面分別針對這幾項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行闡述。

圖1 配產(chǎn)配注流程

1.1 合理注入速度的確定

合理的注入速度可以保證化學(xué)驅(qū)效果[6]，這是因?yàn)椋⑷胨俣忍鞎?dǎo)致壓力上升太快，造成中低滲透層堵塞，也有可能造成地層受壓破裂；注入速度太慢會導(dǎo)致壓力上升速度緩慢，中低滲透層無法啟動，難以動用。

合理注入速度的求取可由物模、油藏工程、相近區(qū)塊經(jīng)驗(yàn)綜合分析等獲得，文獻(xiàn)[6-8]給出了求取合理注入速度的物模方法：首先根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測得HPAM溶液的流變曲線，從而求出臨界流速，再結(jié)合前緣推進(jìn)理論，求出油藏實(shí)際合理的注入速度。

化學(xué)溶液必須在保證地層不破裂的前提下進(jìn)行注入，因此，注入速度不能超過破裂壓力下所對應(yīng)的注入速度。最大注入速度求取步驟：①根據(jù)化學(xué)溶液黏度，按照式（1）計(jì)算出注入壓力上升幅值；②利用注入速度與注入量、孔隙體積的關(guān)系給出最大注入速度公式（2）；③根據(jù)達(dá)西公式列出最大注入量關(guān)系式（3）；④綜合求解式（1）～式（3），得出不同井距、不同化學(xué)驅(qū)溶液黏度條件下最大的注入速度公式（4）。

式中：ΔPhs為注入化學(xué)溶液后壓力上升幅值，MPa；Qimax為日注液量，m3/d；μwh為化學(xué)驅(qū)溶液黏度，mPa·s；μw為水黏度，mPa·s；h為地層厚度，m；Krwh為化學(xué)驅(qū)溶液相對滲透率，10-3μm2；Krw為水相對滲透率，10-3μm2；L為注采井距，m；rw為井筒半徑，m；vmax為最大注入速度，PV/a； Pk為地層孔隙體積，m3；φ為孔隙度，小數(shù)；Pp為地層破裂壓力，MPa； Pe為地層壓力，MPa；S為表皮系數(shù)，無量綱。

1.2 井組孔隙體積的確定

井組控制范圍內(nèi)的地層流體孔隙體積為面積、厚度、孔隙度三者之積，井組面積主要由化學(xué)驅(qū)注采井網(wǎng)決定（圖2），井組厚度與孔隙度根據(jù)儲量計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)SY/T5386-2010來確定。

區(qū)塊化學(xué)驅(qū)控制范圍一般都需要外推半個(gè)井距（圖3），區(qū)塊化學(xué)驅(qū)控制孔隙體積大于各井組控制孔隙體積之和，需要將井組孔隙體積進(jìn)行折算，折算公式見式（5）。

圖2 井組面積示意分析

圖3 區(qū)塊面積示意分析

式中：Pkiz為i井組折算孔隙體積，m3；Pkq為區(qū)塊總孔隙體積，m3；Pki為i井組孔隙體積，m3。

1.3 井組注入量計(jì)算

井組日注入量與井組孔隙體積、注入速度、年注入時(shí)間有關(guān)，計(jì)算公式見式（6）。

式中：Qi為i井組日注液量，m3/d；v為注入速度，PV/a；t為年注入時(shí)間，年。

1.4 合理注入強(qiáng)度的確定

合理的注入強(qiáng)度有利于提高油藏的開發(fā)水平，其中，水驅(qū)油藏合理注水強(qiáng)度的確定方法主要包括：數(shù)值模擬方法、毛管力曲線方法、注水強(qiáng)度與采油速度關(guān)系方法、注采井距關(guān)系方法[9-13]等。化學(xué)驅(qū)合理注入強(qiáng)度尚無較為完善的確定方法，但可以借鑒水驅(qū)油藏確定合理注水強(qiáng)度的方法來確定。

2 合理產(chǎn)液量計(jì)算方法

化學(xué)驅(qū)合理產(chǎn)液量優(yōu)化是綜合考慮注采比、注采關(guān)系、連通狀況、外部供液等因素，在合理注入量的基礎(chǔ)之上獲得的。

2.1 合理注采比的確定

化學(xué)驅(qū)合理的注采比既能保持與周邊水驅(qū)區(qū)域的壓力連接，也可防止化學(xué)驅(qū)過程中化學(xué)劑的外溢和外來水的入侵。通過數(shù)值模擬研究表明，注采比為1∶1時(shí)，化學(xué)驅(qū)采收率最高（圖4）。

2.2 注采關(guān)系分析

注采關(guān)系分析的主要內(nèi)容包括：①油井周邊供液方向數(shù)。包含內(nèi)部化學(xué)驅(qū)溶液供液，以及邊部外來水驅(qū)供液，該方向數(shù)主要由注采井網(wǎng)決定；②連通關(guān)系。包含油井與周邊所有水井的連通關(guān)系，以及周邊所有水井和與其相關(guān)聯(lián)油井的連通關(guān)系，其連通厚度是基于室內(nèi)對化學(xué)驅(qū)可及下限研究基礎(chǔ)之上確定的，只有化學(xué)驅(qū)可及才能計(jì)算到連通厚度中。

圖4 化學(xué)驅(qū)注采比與采收率關(guān)系

2.3 單井產(chǎn)液量的確定

目前國內(nèi)化學(xué)驅(qū)區(qū)塊以五點(diǎn)法注采井網(wǎng)居多，故本文以五點(diǎn)法中心井為例（圖5），中心井周邊有四口注入井，四個(gè)供液方向，每個(gè)供液方向供液量根據(jù)井組連通關(guān)系確定，則可得單井的產(chǎn)液量公式（7）。

圖5 五點(diǎn)法注采井網(wǎng)中心井示意分析

式中：Qp5為P5井的產(chǎn)液量，m3；hL為油井與周邊水井連通且化學(xué)驅(qū)溶液能通過的水井厚度，m。

3 實(shí)例應(yīng)用

遼河油田自2008年開始在J16區(qū)塊興隆臺油層開展了化學(xué)驅(qū)工業(yè)化試驗(yàn)，截至目前，取得了較好的開發(fā)效果和經(jīng)濟(jì)效益，日產(chǎn)油較水驅(qū)最高提升五倍，在低含水階段穩(wěn)產(chǎn)45個(gè)月，鑒于工業(yè)化試驗(yàn)取得的較好效果，擬對工業(yè)化試驗(yàn)以外的區(qū)域和層位進(jìn)行化學(xué)驅(qū)擴(kuò)大部署，利用模擬程序?qū)U(kuò)大井組進(jìn)行配產(chǎn)配注方案設(shè)計(jì)，從而支撐化學(xué)驅(qū)擴(kuò)大油藏工程研究。J16區(qū)塊的化學(xué)驅(qū)擴(kuò)大區(qū)共部署74個(gè)井組，以4-A246井組為例，對本文所提出的化學(xué)驅(qū)合理配產(chǎn)配注方法進(jìn)行說明。該井組地質(zhì)儲量為11.07×104t，利用式（5）求得井組折算孔隙體積為20.5×104m3，利用式（6）求得井組初步注入量為101.1 m3/d，井組化學(xué)驅(qū)目的層砂巖厚度為14.7 m，求得注入強(qiáng)度為 6.8 m3/d·m，處于該區(qū)塊合理注入強(qiáng)度范圍內(nèi)（6.0～9.0 m3/d·m），進(jìn)一步確定該井組配注為日注液 100.0 m3。

根據(jù)本文提供的公式，利用EXCEL中VBA宏編制了配產(chǎn)程序，在4-A246井注入量、周邊油井與4-A246井井組關(guān)系（圖6）及連通關(guān)系確定的基礎(chǔ)上，計(jì)算出了周邊油井初步產(chǎn)液量，計(jì)算結(jié)果見表 1。采液強(qiáng)度則借鑒工業(yè)化試驗(yàn)區(qū)生產(chǎn)效果好的生產(chǎn)井的采液強(qiáng)度，對采液強(qiáng)度特別小或特別大的生產(chǎn)井在盡量滿足注入速度與注入強(qiáng)度要求的基礎(chǔ)上進(jìn)行微調(diào)。

圖6 4-A246井組關(guān)系示意分析

表1 4-A246井組配產(chǎn)數(shù)據(jù)

J16區(qū)塊的化學(xué)驅(qū)擴(kuò)大區(qū)分兩套層系、四段開發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)化學(xué)驅(qū)提高采收率的效果較水驅(qū)效果可提升16.1%，具有較好的開發(fā)效果。

4 結(jié)論

（1）為確保化學(xué)驅(qū)均衡驅(qū)替，減少藥劑損失，針對性的提出了化學(xué)驅(qū)合理配產(chǎn)配注的流程，以及配產(chǎn)配注所涉及的關(guān)鍵參數(shù)的確定方法。

（2）本文所提出的化學(xué)驅(qū)合理配產(chǎn)配注方法，應(yīng)用于遼河油田 J16區(qū)塊化學(xué)驅(qū)擴(kuò)大配產(chǎn)配注方案的設(shè)計(jì)，有力地支撐了化學(xué)驅(qū)擴(kuò)大油藏工程研究。