高含水油田聚/表二元驅注入參數優選研究

郭志強

高含水油田聚/表二元驅注入參數優選研究

郭志強

（大港油田采油工藝研究院，天津 300280）

參照適合開展化學驅油藏的篩選標準篩選砂體開展聚/表二元驅，通過利用正交設計開展化學驅多參數多水平方案篩選，大大減少了數值模擬篩選的工作量并且提供可靠的試驗結果，提高工作效率。并在此基礎上開展4種段塞組合的數值模擬篩選工作，根據不同方案的采收率增量和噸化學劑增油量優選最適合的注入方式，保證提高油藏采收率的同時兼顧經濟性，預計可提高采收率16.87%，含水可降低8.5%，為現場實施方案提供可靠的理論依據。

正交法； 數值模擬； 采收率；化學驅

歷經數十年的開發我國大部分油田已進入高含水或特高含水開發階段，GX油田作為大港油田的主力油田已進入高含水開發后期，對油田的產量構成具有不可替代的作用，如何降低油田綜合含水進一步挖掘剩余油、提高油田的采收率是我們急需解決的首要問題。

1 化學驅適應性研究

化學驅是目前我國油田進入高含水期后提高采收率的主要方法之一，根據目前相關標準篩選符合開展化學驅的油藏儲量，根據篩選標準衡量GX油田適合開展化學驅，進一步篩選適合開展三次采油的砂體形成五點法井網進行聚/表二元驅提高油藏采收率。

表1 適合開展化學驅技術的油藏篩選技術標準

圖1 GX油田聚/表二元驅注采井網圖

2 正交試驗的適用性

一般通過數值模擬方法優化化學驅注入參數，從而制定合理有效的開發方案。聚/表二元驅注入參數優化體系是一多因素、多水平的復合體系，因素之間互相干擾，從而使得該體系的研究變得復雜。

正交試驗設計法是利用“正交表”來設計試驗方案和分析試驗結果。正交試驗設計法有兩個特點：（1）任意一對因素的任一水平組合必在試驗中出現，且出現次數相同；（2）總試驗次數比用全面試驗要少許多次。利用該方法能顯著提高試驗結果分析和計算效率。對單因素比較試驗來說，正交設計能有效控制或排除外界因素對試驗目的的干擾。

正交試驗設計和其他絕大多數常規試驗設計方法一樣，都是根據離散點水平值進行分析，需要考慮到離散數據點的變化趨勢。可以利用連續函數方程擬合離散數據點，建立回歸模型，得到自變量在其定義域內的連續變化規律，然后求出回歸模型最優解，這樣就能得到比離散點設計更好的優化方案。

3 聚/表二元驅注入參數的確定

礦場實踐表明，影響聚/表二元驅效果的因素很多，針對特定條件的油藏的特定開發階段，一般考慮的影響因素有聚合物濃度、表活劑濃度、注入速度、段塞大小和注采比及段塞組合方式。下面根據正交試驗設計原理對5個敏感因素的合理水平進行優化。對GX油田聚/表二元驅基本參數聚合物濃度、表活劑濃度、注入速度、段塞大小和注采比這5個因素設計了4個水平。

表2 GX油田聚合物驅各參數水平設計

利用正交試驗設計的五因素四水平表，進而設計了L16（45）正交表，共16套不同試驗方案，既可以全面了解諸多因素對化學驅開發效果影響，又能大大減少試驗次數，節省數值模擬工作時間，既能避免根據主觀經驗減少考慮因素或試驗次數的盲目性和試驗結果無代表性的缺點，又能確保得到科學的優化結果。

使用 ECLIPSE 油藏數值模擬軟件，在歷史擬合的基礎上采用 POLYMER、SURFACT 模塊對上述16套方案進行綜合對比分析。將不同方案二元驅采收率增量、噸聚增油、綜合指標（采收率增量與噸聚增油的乘積）作為優化指標，計算結果見圖2。從綜合因子分布圖看出，方案14噸化學劑增油相對較高，且綜合指標最高，效果優于其他15種方案，其對應的最優水平分別為4級、2級、3級、1級和4級，對應的因素參數為聚合物濃度2 000 mg·L-1、表活劑濃度0.2%、注入速度為0.12 PV·a-1、段塞大小為0.8 PV、注采比為1.1。

圖2 不同正交實驗下二元驅開發效果對比

4 段塞組合方式優選

化學驅提高油藏采收率不僅需要確定基本注聚參數，段塞不同組合方式對經濟效益及采收率提高亦有至關重要的作用。針對GX油田開發地質參數在基本參數優化的基礎上設計4種段塞組合方式，進行數值模擬方案預測，不同方案累積產油量預測曲線見圖3。保持主體段塞濃度2 000 mg·L-1、表活劑濃度0.2%、總段塞尺寸0.8 PV、注入速度相同0.12 PV·a-1、注采比保持1.1，進行4種段塞組合數值模擬預測，不同方案累積產油量見圖3，從提高采收率與噸聚合物增油兩方面因素綜合考慮優選最優段塞組合方式，可以在保證提高采收率的前提下兼顧經濟效益。

表3 GX油田聚合物驅段塞組合方式設計表

圖3 GX油田不同段塞組合方案累積產油數據

圖4 GX油田不同段塞組合方案對比柱狀圖

綜合考慮采收率和噸聚增油量兩個評價指標并參考綜合指標，優選方案3為最佳段塞組合方式，其段塞組合方式為：前置段塞體積為0.1 PV、聚合物濃度為2 500 mg·L-1，主段塞體積為0.6 PV、聚合物濃度為2 000 mg·L-1、表活劑濃度為0.2%，后續段塞體積為0.1 PV、聚合物濃度為1 500 mg·L-1。根據數值模擬結果，GX油田通過實施聚/表二元驅可提高采收率16.87%，噸聚增油達36.58 t。

5 結 論

篩選適合化學驅地質儲量并結合砂體形態進一步優選可以部署規則井網的砂體開展聚/表二元驅提高采收率。在此基礎上利用正交表設計結合數值模擬軟件實現聚/表二元驅多參數多水平設計和分析試驗結果，可以顯著提高計算效率及試驗結果分析效率，應用 ECLIPSE 油藏數值模擬軟件，對二元驅16種方案采收率增量及噸聚合物增油量進行對比優選最佳方案，優選最適合該斷塊的化學驅參數，并在此基礎上開展4種不同段塞組合優選，最終根據采收率增量及綜合指標確定最終注入參數為：注入速度0.12 PV/a，注采比1.1，段塞設置為前置段塞體積為0.1 PV、聚合物濃度為2 500 mg·L-1，主段塞體積為0.6 PV、聚合物濃度為2 000 mg·L-1、表活劑濃度為0.2%，后續段塞體積為0.1 PV、聚合物濃度為1 500 mg·L-1。通過實施聚/表二元驅，GX油田可提高采收率16.87%。

［1］劉歆，周鳳軍，等．正交設計在聚合物/表活劑復合驅參數設計中的應用[J]. 復雜油氣藏，2012，5（1）：83-86.

［2］李建國，王敏，李春花．正交設計方法在低滲透油藏開發技術中的應用[J]. 石油天然氣學報，2009，31（2）：134-137．

［3］李云雁，胡傳榮．試驗設計與數據處理[M]. 化學工業出版社，2008.

［4］楊承林，周正祥，郭鳴黎.三元復合驅注入參數的優化[J].新疆石油地質，2007，28（5）：604-606.

負責人：陳光文 聯絡人：陳光文

電話：0411-84379031 傳真：0411-84379327 E-mail：gwchen@dicp.ac.cn

學科領域：精細化工 項目階段：中試放大

項目簡介及應用領域

異辛醇混酸硝化生產的硝酸異辛酯作為柴油十六烷值改進劑，對柴油油品升級起著重要作用。按典型的0.1%的添加量計，每萬噸硝酸異辛酯可以調和1 000 萬t符合國V 排放標準的優質柴油。隨著油品的升級換代，硝酸異辛酯產品的市場需求量勢必增加。由于硝酸異辛酯生產比較危險，技術主要由法國SNPE、瑞士BIAZZI等少數軍工企業掌握。國內，西安萬德能源化學公司采用微管式生產工藝，每年產能為1萬噸，但數十條線并行生產工藝弊端明顯。

本項目采用微通道反應器技術，在反應熱力學和反應動力學研究結果的基礎上，創新性開發了微反應技術硝化合成硝酸異辛酯工藝，該工藝的主要特點是：異辛醇和混酸在并行多通道微混合器中接觸反應，混合器內體積微小、物料混合均勻，反應時間短，傳熱速率快，產物和酸可實現連續自動分離。技術指標包括：原料轉化率高于 99.9%，產品純度高于 99.5%，水分小于 0.05%，酸度小于3 mg KOH/100 mL。本項目同時揭示了反應過程中的爆炸機制，因而這項技術具有無可比擬的先進性和安全性。本技術具有自主知識產權，已申請專利 2 件，發表學術論文 2 篇。目前， 已建立 50～100 t微反應裝置一套，并可以快速設計搭建單套 600～1 000 t反應裝置。

合作方式：合作開發。 投資規模：1 000～5 000 萬。

Optimization of Injection Parameters for Polymer/Surfactant Binary Flooding in High Water Cut Oilfields

（Dagang Oilfield Company Oil Production Technology Research Institute, Tianjin 300280, China）

According to the screening standard suitable for chemical flooding reservoir, the sand body was selected to carry out polymer/surfactant binary flooding, and the multi-parameter and multi-level program selection of chemical flooding was carried out by using orthogonal design which can greatly reduce the workload of numerical simulation screening and provide reliable test results and improve work efficiency. On this basis, four kinds of slug combination were selected by numerical simulation, and the most suitable injection method was determined according to the oil recovery increment of different schemes and the oil production increment, it was estimated that the recovery factor could be increased by 16.87% and the water cut could be reduced by 8.5%.

Orthogonal process; Numerical simulation; Recovery; Chemical flooding

TE357

A

1004-0935（2020）07-0814-03

2020-03-10

郭志強（1984-），男，工程師，碩士研究生，天津市人，2009年畢業于大慶石油學院油氣田開發工程專業，現從事提高采收率技術工作。