不同邊水距離推進規律物理模擬實驗研究

左清泉，胡 雪，趙 軍，鄭繼龍，陳 平，張潤芳

中海油能源發展工程技術公司，天津 300452

K油田位于渤海海域南部，油田明化鎮組以構造-巖性、巖性油氣藏為主，平均孔隙度31.3%，平均滲透率736.6×10-3μm2，地下原油黏度1.18～3.49 mPa·s，地層水礦化度為6 337～8 652 mg/L。該油田2014年投產，目前生產井14口，注水井6口，油田綜合含水60%。油田構造比較復雜，同時處于強邊水地帶，目前油田已處于中高含水期，所以開展邊水油藏開發規律研究，為后期開發調整提供理論指導[1]。

對邊水油藏水平井開發技術、水淹規律及剩余油分布模式已有研究[2]。近年來，中外學者對邊水油藏規律主要通過理論分析和油藏數值模擬方法進行研究[3]，但對邊水的物理模擬研究較少[4]。筆者根據K油田油藏地質及開發特征，通過建立二維非均質物理模型，研究水平井與邊水不同距離對采收率影響，為合理利用邊水提供理論基礎[5]，同時開展在邊水地帶調剖調驅實驗，為該類油藏在中高含水期剩余油挖潛提供借鑒指導意義[6]。

研究主要針對邊水油藏中在中高含水期后如何利用邊水能量及抑制邊水突進開展物理模擬實驗。通過不同邊水距離實驗，為后期油田井位布置提供指導[7]；邊水調剖調驅實驗為后期邊水地帶注水井開展相關調剖調驅措施提供數據支持[8]，為抑制邊水等工作提供方法和思路。

1 實驗部分

1.1 實驗條件

實驗溫度75 ℃；實驗用水，海上K油田現場注入水，礦化度13 279.1 mg/L；實驗用油，海上K油田現場脫水原油。

1.2 實驗裝置及模型設計

黏度計，Brookfield DV-Ⅱ型，美國Brookfield公司；電子分析天平，BSA423型，北京梅特勒-托利多儀器公司。

自主研發多功能物理模擬驅替裝置示意見圖1。該裝置主要由加熱系統、注入系統、壓力測量系統、計量系統4部分組成。注入系統包括2臺ISCO泵，計量精度為0.01 MPa；壓力測量系統包括A～E共5個測壓點，測壓范圍0～10 MPa，計量精度0.001 MPa；計量系統包括油水分離器和天平，計量精度可達0.001 mL。所有動態數據可由計算機實時監測并進行采集。

圖1 實驗流程圖

物理模型設計見圖2。儲層模型為無機膠結石英砂模型，模型A和模型B是由兩個不滲透帶隔離的獨立系統，避免實驗過程中層間干擾，并可實現開采動態、采收率的分段測試和計量[9]。模型A與模型B根據實驗要求調整隔離帶位置從而改變與邊水間距離，模型內采用兩層非均質巖心，滲透率分別為500 mD和2 000 mD，模型左右兩側裝有邊水槽(邊水A和邊水B)用來模擬油藏邊水侵入，模型上下兩側留有孔槽用以飽和水和飽和油，生產井位于隔離帶左右兩側，采用水平井構造設計[10]。模型尺寸為模型尺寸為: 700 mm×100 mm×100 mm, 模型耐壓0.5 MPa。模型特點在于可通過一塊完整模型模擬兩種不同邊水距離，可大幅節約成本[11]。

圖2 物模模型設計圖

1.3 實驗方法

1)由于巖心采用拼接式設計，實驗方案設計使用3塊巖心共進行5組實驗。巖心①水平井距邊水700 mm，巖心②水平井距邊水150 mm和550 mm，巖心③水平井距邊水250 mm和450 mm。

2)飽和水。將物理模型固定于實驗裝置上并連接好飽和油水點處管線，開啟真空泵觀察物理仿真模型是否漏氣，無漏氣時連續抽8 h后，打開排液閥，使水反向飽和物理模型。

3)飽和油。通過物理模擬驅替設備系統控制，飽和油溫度為75 ℃，打開飽和油水點管線閥門，調好泵流量并運行，用油驅水，直至出口含油率達到100%，停泵并老化12 h。

4)水驅油。記錄邊水驅實驗入口、出口處壓力，將測壓點裝好，關閉模型兩側油水飽和點，打開邊水槽兩側閥門，水流入模型設計邊水槽區域從而模擬邊水形態，均勻注入到模型當中[12]。實驗采用恒壓驅替，設置泵注入壓力為0.3 MPa，測取開采動態曲線(含水率、產液、產油、采收率動態曲線)；水驅至含水98%，計算水驅采收率[13]。

5)注入調剖劑。為研究抑制邊水突進，設計在邊水部位注入調剖藥劑，注入調剖劑時采用恒速驅替，注入調剖藥劑量為0.3 PV。

6)調剖結束后恢復水驅，切換為恒壓驅替，注入壓力為0.3 MPa，測取調剖后邊水驅開采動態曲線；驅至含水98%結束實驗，計算調剖后邊水驅采收率[14]。

2 結果和討論

2.1 巖心飽和水和飽和油

將5組不同長度巖心進行飽和水、飽和油實驗，得出巖心的飽和水、飽和油及含油飽和度數據見表1。

表1 不同長度巖心實驗飽和數據

從表1可以看出，離水平井距離最短的150 mm巖心含油飽和度要高一些，其余巖心含油飽和度數據相近。

2.2 邊水驅

為研究不同邊水距離對生產井的影響，設計5組不同長度巖心進行實驗，分析不同長度巖心采出程度。實驗在油藏溫度75 ℃下進行，為更好模擬邊水能量，采用恒壓驅替模式進行試驗，設計壓力0.3 MPa，邊水實驗驅替至流出液綜合含水為98%停止。水驅試驗數據見表2。

表2 不同長度巖心水驅試驗數據

5組模擬實驗見證了邊水距離對采出程度影響。由表2可以看出,隨著邊水距離的不斷增加，邊水驅的采出程度呈現逐漸上升的趨勢，但距離達到550 mm后采出程度上升幅度變緩甚至出現略微下降的趨勢。可見，在邊水距離與生產井之間存在最佳距離，最佳距離既可為生產井提供能量，同時又能減緩邊水突進對生產井的影響。

2.3 調剖及后續水驅

為了更好地研究邊水對提高采收率的作用，實驗模擬了邊水調剖，對比分析了調剖前后邊水模型含水率變化及對采收率的影響。擬在邊水驅后在邊水部位注入調剖藥劑進行調剖實驗。為保證每組巖心注入相同藥劑量，實驗設計采用恒速驅替注入調剖劑，注入調剖藥劑量為0.3 PV。調剖結束后恢復邊水驅，并切換為恒壓驅替，保持注入壓力為0.3 MPa，驅替至流出液綜合含水率為98%結束實驗。調剖前后實驗對比數據見表3。

表3 不同長度巖心調剖前后對比實驗數據

由表3可以看出，調剖后再進行邊水水驅含水率均有不同程度的下降，說明邊水調剖對抑制邊水推進起到明顯作用。調剖后減緩水流優勢通道，擴大邊水驅波及體積，采出程度提高8.86%～12.66%。另外，隨著邊水距離的增加，調剖后提高采收率幅度逐漸增加，但距離增至550 mm時，提高采收率增加幅度變緩，說明邊水與生產井之間存效益最大化的最佳距離。這與之前邊水驅實驗結果基本相同。

3 結論

1)結合室內實驗研究能力和邊水驅特點，建立了非均質二維物理模擬實驗模型，并通過室內實驗驗證了模型的可靠性。利用物理模擬實驗對邊水與生產井之間距離研究，綜合分析可以得出邊水與生產井最佳距離為550 mm，最佳距離既可以為生產井提供能量，同時又可以減緩邊水突進對生產井的影響，可最大程度提高邊水驅采收率。

2)邊水驅調剖后減緩水流優勢通道，擴大邊水驅波及體積，采出程度在邊水驅基礎上提高8.86%～12.66%。邊水調剖可以改善邊水驅開發效果。實驗室邊水驅是通過定壓方式模擬邊水能量，壓力是否可以體現邊水能量問題還有待進一步研究與探索。