喇嘛甸油田北北塊二區聚合物驅跟蹤數值模擬方法研究

2014-12-03 05:04:06吳朝輝中石油大慶油田有限責任公司第六采油廠地質大隊黑龍江大慶163114

長江大學學報(自科版) 2014年31期

吳朝輝（中石油大慶油田有限責任公司第六采油廠地質大隊，黑龍江大慶163114）

根據方案要求將北北塊二區劃分為2個模擬區塊，分別為“二三結合”區塊和北部上返剩余井區塊，其中，“二三結合”區位于喇嘛甸油田北北塊二區南部14＃斷層南部，含油面積5.0km2，目的層薩Ⅲ4－10油層，發育砂巖厚度8.9m，有效厚度6.7m，平均有效滲透率為594mD，地質儲量476.5×104t。該區采用150m五點法面積井網，新鉆注采井204口，其中采油井115口，注入井89口。其模擬區縱向上按沉積單元（薩Ⅲ4－10油層）劃分為4個模擬層（模擬層號1、2、3、4分別對應實際小層號薩Ⅲ4＋5、薩Ⅲ6＋7、薩Ⅲ8和薩Ⅲ9＋10），平面網格步長取25m，網格節點劃分為178×227×4＝161624個節點。

1 注聚參數調整方法

聚合物驅數值模擬研究的關鍵及難點在于聚合物特性參數的確定，計算時選用的參數應該是聚合物溶液在地層條件下的參數，而這樣的參數無法直接測得。因此，只有在全面了解聚合物驅油機理和深入分析聚合物現場開采過程之后，才能通過數值模擬方法對現場驅油進行動態擬合，并對室內測定的參數進行合理修正，最終確定模擬計算所需要的相應參數［1－2］。聚驅可調參數包括：聚合物溶液黏度－濃度關系參數；聚合物溶液流速對溶液黏度影響的剪切率參數；溶液中含鹽量對溶液黏度影響參數；聚合物溶液不可及體積參數；聚合物溶液濃度與水相滲透率下降關系參數；聚合物吸附量參數；離子交換數據，擴散、彌散參數等［3－4］。

1.1 不可及孔隙體積參數的調整

聚合物溶液的不可及孔隙體積是指聚合物溶液不能到達的比聚合物分子小的多孔介質的孔隙體積。試驗中發現，實驗室進行巖心驅替時，注入聚合物溶液的同時注入示蹤劑，其結果是聚合物比示蹤劑先出來，該現象被解釋為流經孔隙介質時聚合物分子比溶劑流動的快，聚合物能夠流經的孔隙體積小，也決定不可及孔隙體積參數對聚合物驅含水下降時機具有較大影響。

1.2 相對滲透率曲線的調整

目前，聚合物驅油數學模型對聚合物驅油機理的描述僅考慮了聚合物驅替液的黏性提高宏觀波及效率一個方面，不具備聚合物溶液的彈性能夠提高微觀驅油效率模擬功能［5］。

大量理論研究證實，聚合物溶液具有黏彈性，在驅油過程中，其黏性能夠改善油水流度比，擴大宏觀波及效率；而靠其彈性能夠攜帶水驅無法驅動的殘余油，降低殘余油飽和度，提高微觀驅油效率［6－8］。

根據室內試驗研究，高濃度聚合物驅油條件下［9－10］，油、水兩相相對滲透率曲線與普通濃度條件下的相對滲透率曲線在形態上是一致的，所不同的是聚合物濃度越高（1600mg／L），相同含水飽和度下水相相對滲透率越低，油相相對滲透率越高，最終殘余油飽和度越小（見圖1）。

1.3 黏濃關系曲線的調整

由于ECLIPSE數值模擬軟件是單一分子量剛性數值模型［3］，所以針對多種分子量同時在模型中應用的情況，筆者采取了應用多條聚合物黏濃參數來描述，整理實驗室不同分子量的黏濃關系數據，考慮到聚合物在地面管網中黏度的損失，對黏濃參數作適當調整后，按相應黏度30%的損失計算，確定模型采用的黏濃參數［11］（見圖2）。由圖2可知相同分子量聚合物黏度與濃度基本上呈正相關性。

圖1 不同聚合物濃度下相對滲透率曲線

圖2 不同分子量聚合物黏濃關系曲線

1.4 吸附參數的調整

調整吸附參數可以擬合含水下降時機，與調整孔隙體積參數的效果類同，但對含水漏斗后沿影響不大。

2 注聚參數擬合方法

1）壓力擬合方法。歷史擬合首先要進行壓力擬合，在聚驅跟蹤擬合過程中由于注入聚合物溶液降低了水相黏度，相應加大了注入壓力，所以在擬合中要達到實際的注入量會使模型中網格壓力超出底層破裂壓力。通過加大滲透率，增加孔隙體積等水驅擬合方法無法實現壓力和含油飽和度的同步擬合，主要原因是在注聚過程中模擬器只考慮了水相滲透率變化而沒考慮聚合物彈性驅油機理，模擬器沒有對聚合物彈性驅油（毛細管數的相對滲透率的修正）進行描述。因此，ECLIPSE在化學驅模擬中壓力擬合時，需要在擬合中人為對相對滲透率曲線進行修正，以達到采出程度和壓力同時擬合的目的［12］。

2）含水擬合方法。在聚合物驅含水擬合和水驅含水擬合大致相同，既需要分析單井生產狀況、注采關系與地質模型參數是否匹配，另外在聚驅跟蹤擬合中還要考慮聚合物溶液在地下的各種流體特征變化［12］，如不同分子量聚合物不可及孔隙體積隨著巖性不同而變化、聚合物溶液在管網進入地下后聚合物溶液的吸附、擴散、降解等特性，通過調整聚合物相關物性參數擬合含水率。

3）跟蹤擬合方法。具體在跟蹤擬合時，需要與現場調整相結合，做法是擬合一個時間段的生產數據，對效果不好的生產井進行分析做出參數調整方案，再預測下一時間段生產效果，同時將參數調整與現場實際結合，再將實施方案后的措施井井史數據加載到模型中進行跟蹤擬合，并對下一時間段進行預測，觀察參數調整效果。

3 聚驅跟蹤擬合實際應用

北北塊二區跟蹤擬合至2013年8月末，區塊產油指標擬合較好，相對誤差在1%以內，綜合含水擬合計算結果與實際指標趨勢一致，誤差在2%以內，單井擬合難度較大，單井產油擬合誤差精度在1%以內占70%。綜合含水擬合精度在2%以內占60%。

從分區塊統計情況看，截止2013年8月，北北塊二區聚合物體積波及系數為79.4%，其中“二三結合”區塊為74.2%，低于全區5%，北塊新井區塊為87.5%，高于全區8%。

根據數模統計結果，把儲層按巖性滲透率級別劃分為特高滲透層（＞1000mD）、高滲透層（500～1000mD）、中滲透層（200～500mD）和低滲透層（＜200mD）。根據北北塊二區數模預測結果（見表1），聚驅后低、中滲透儲層的殘余油飽和度仍高于高滲透儲層，剩余油富集區域是在后續水驅中進一步采取措施提高采收率的研究對象。