KK油藏聚合物驅(qū)油可行性研究

李卓，桂繼，邰春雷，馬傳月

（1.長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北武漢430100；2.中原油田普光分公司對外關(guān)系部，四川達(dá)州635000）

KK油藏聚合物驅(qū)油可行性研究

李卓1，桂繼1，邰春雷1，馬傳月2

（1.長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北武漢430100；2.中原油田普光分公司對外關(guān)系部，四川達(dá)州635000）

KK油田為具有邊水和氣頂?shù)母呖住⒏邼B砂巖油藏，現(xiàn)已進(jìn)入高含水期，產(chǎn)量遞減加快。油田擬采用聚合物調(diào)驅(qū)技術(shù)來提高采收率和增加穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間。為降低風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行聚合物驅(qū)儲層評價(jià)并論證聚合物驅(qū)的可行性。采用室內(nèi)聚合物填砂試驗(yàn)評價(jià)聚合物的選取，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)正交設(shè)計(jì)原理，以采收率增量、噸聚增油量及綜合指標(biāo)為優(yōu)化目標(biāo)，對聚合物的相對分子質(zhì)量、聚合物溶液的注入濃度、聚合物溶液的注入段塞、注入速度進(jìn)行篩選，確定不同優(yōu)化目標(biāo)下的最優(yōu)參數(shù)組合，并經(jīng)濟(jì)評價(jià)聚合物驅(qū)油的效果。評價(jià)得出KK油田儲層不適用于聚合物驅(qū)油。

聚合物驅(qū)；正交設(shè)計(jì)；室內(nèi)試驗(yàn)；最優(yōu)參數(shù)組合；可行性研究

KK油藏是一個(gè)具有邊水和氣頂?shù)母呖住⒏邼B砂巖油藏，經(jīng)過多年的注水開發(fā)，目前綜合含水率超過96%，采出程度為32%，若繼續(xù)水驅(qū)則挖潛難度較大。如何轉(zhuǎn)變開發(fā)方式、提高采收率是目前急需解決的問題。大量的室內(nèi)研究和礦場試驗(yàn)的結(jié)果表明，聚合物驅(qū)油是提高油田采收率有效的驅(qū)油方法，國外已較多的應(yīng)用于礦場生產(chǎn)，國內(nèi)大慶油田和大港油田也成功進(jìn)行了礦場試驗(yàn)，但該技術(shù)存在諸多限制條件（如溫度、礦化度等）。盲目的對KK油藏進(jìn)行聚合物驅(qū)油礦場試驗(yàn)存在一定風(fēng)險(xiǎn)，為降低風(fēng)險(xiǎn)有必要開展聚合物驅(qū)油的先導(dǎo)試驗(yàn)。

1　油藏概況

KK油田位于哈薩克斯坦共和國，為一具有邊水的由構(gòu)造控制的背斜油氣藏。根據(jù)2014年10月各開發(fā)層系剩余儲量分布情況，對剩余地質(zhì)儲量較多的M1層系進(jìn)行注聚可行性研究。M1層系孔隙度為23.6%～23.8%，滲透率平均為208×10-3μm2，儲集層具有高孔、高滲的特征。地面原油密度0.82 g/cm3，地層原油粘度0.5 mPa·s，溶解氣油比138.6 m3/m3，地層水礦化度范圍為61 600 mg/L～86 700 mg/L。通過對搜集到的巖心進(jìn)行滲透率測試分析，采用勞倫茲曲線法［1］直觀體現(xiàn)該層的滲透率非均質(zhì)程度。將統(tǒng)計(jì)的大量巖心數(shù)據(jù)按滲透率從大到小排序，計(jì)算出巖樣塊數(shù)百分?jǐn)?shù)和滲透率累計(jì)百分?jǐn)?shù)，作圖后計(jì)算扇形面積與三角形面積的差占三角形面積的百分?jǐn)?shù)，即為滲透率變異系數(shù)。M1層的滲透率變異系數(shù)為0.83，非均質(zhì)性較強(qiáng)（見圖1）。

圖1　M1層滲透率變化勞倫茲曲線圖

2　聚合物驅(qū)理論評價(jià)

根據(jù)國內(nèi)外大量的室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)施結(jié)果，初步探索出一套油藏聚合物驅(qū)篩選標(biāo)準(zhǔn)（見表1）［2］。從油藏靜態(tài)條件上看，KK油藏主要由巖屑砂巖組成，注聚層系M1的滲透率為208 mD，滲透率變異系數(shù)為0.83，油藏溫度為65℃。這些都是適合進(jìn)行聚合物驅(qū)的條件。但地層水礦化度高、原油粘度低以及邊水、氣頂?shù)拇嬖诰焕诰酆衔矧?qū)的實(shí)施，所以有必要進(jìn)一步研究。

表1　適合聚合物驅(qū)的油藏篩選標(biāo)準(zhǔn)

3　聚合物驅(qū)實(shí)驗(yàn)評價(jià)

通過實(shí)驗(yàn)室測定聚合物體系靜態(tài)性能，測定聚合物的增粘性、抗鹽性等，模擬油藏條件情況下聚合物設(shè)計(jì)方案的最優(yōu)性以及經(jīng)濟(jì)條件的可行性，為油藏開發(fā)提供一定的參考價(jià)值。

3.1實(shí)驗(yàn)藥品

實(shí)驗(yàn)室采用部分水解聚丙烯酰胺干粉，相對分子質(zhì)量為800萬、1 000萬、1 200萬（固含量為90%）。

3.2實(shí)驗(yàn)儀器

（1）五點(diǎn)法模型；（2）DQ-1型多功能大尺寸巖心恒溫驅(qū)替裝置：模擬油藏溫度65℃；（3）HAAKE RS150型流變儀；（4）恒速攪拌器；（5）試管若干根。

3.3聚合物靜態(tài)性能評價(jià)

3.3.1增粘性實(shí)驗(yàn)室條件下配置2 000 mg/L聚合物母液，然后加入水稀釋配置1 000 mg/L、1 200 mg/L、1 400 mg/L，并測試相應(yīng)的粘度。

不同聚合物溶液濃度下測試其粘度結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)隨著聚合物溶液濃度的增加，其實(shí)驗(yàn)室條件下測得的粘度也增加。

表2　不同濃度下聚合物粘度

3.3.2抗鹽性配置不同礦化度鹽水加入到聚合物溶液中，在60℃條件下測試不同礦化度鹽水對聚合物粘度的影響。

表3　不同礦化度下聚合物粘度

從表3可以看出：隨著礦化度的增加聚合物粘度降低，當(dāng)?shù)V化度高于6 000 mg/L時(shí)聚合物粘度急劇下降，此時(shí)礦化度對聚合物粘度影響比較大。

4　聚合物驅(qū)數(shù)值模擬研究

根據(jù)國內(nèi)外聚合物驅(qū)提高采收率經(jīng)驗(yàn)［3-5］，選取聚合物的相對分子質(zhì)量、聚合物溶液的注入濃度、聚合物溶液的注入段塞、注入速度4個(gè)因素。在具有相近物性參數(shù)的油層物理模型上進(jìn)行的聚合物驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過提高相對分子質(zhì)量可以在很大程度上提高聚合物驅(qū)油效果［6］。因此，在油層不發(fā)生堵塞的條件下，應(yīng)盡量選擇高相對分子質(zhì)量聚合物。統(tǒng)計(jì)該區(qū)塊平均滲透率208×10-3μm2，根據(jù)油層滲透率與相對分子質(zhì)量的匹配關(guān)系，該區(qū)塊選用8 00、1 000、1 200萬三種水平的相對分子質(zhì)量，設(shè)計(jì)表（見表4）。

表4　試驗(yàn)區(qū)L9（34）正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表

選擇后處理功能較強(qiáng)的CMG軟件進(jìn)行聚合物驅(qū)模擬，綜合考慮KK油藏M1層系的物性特點(diǎn)和剩余油分布特征之后，選取一塊進(jìn)行注聚先導(dǎo)試驗(yàn)研究。在選取區(qū)塊上用五點(diǎn)法的對稱單元進(jìn)行布井（見圖2），對I1、I2、I3和I4這4口注入井進(jìn)行聚合物驅(qū)。

圖2　五點(diǎn)井網(wǎng)對稱單元布署圖

表5　正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)直觀分析表

對表4中9套方案進(jìn)行模擬預(yù)測（設(shè)置水驅(qū)為對照方案），九個(gè)方案均在水驅(qū)至含水率為95%時(shí)進(jìn)行注聚。模擬完成后對數(shù)模結(jié)果進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。

5　正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果及分析

將聚合物驅(qū)采收率增量、噸聚增油、綜合指標(biāo)（采收率增量與噸聚增油的乘積）作為優(yōu)化指標(biāo)，再根據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素的均值，對因素進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，最后得出各項(xiàng)指標(biāo)最優(yōu)注入?yún)?shù)組合。

正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)直觀分析結(jié)果（見表5）。針對某一試驗(yàn)結(jié)果，給定因素的均值越大，則該因素相應(yīng)的水平影響越大。因此，以采收率增量為優(yōu)化目標(biāo)，對應(yīng)的各因素最優(yōu)值為：聚合物相對分子質(zhì)量1 000萬、注聚段塞0.5 PV、聚合物濃度為1 000 mg/L、注入速度0.09 PV/a。以噸聚增油為優(yōu)化目標(biāo)，對應(yīng)的各因素最優(yōu)值為：聚合物相對分子質(zhì)量1 200萬、注聚段塞0.5 PV、聚合物濃度為1 000 mg/L、注入速度0.09 PV/a。以綜合指標(biāo)為優(yōu)化目標(biāo)，對應(yīng)的各因素最優(yōu)值為：聚合物相對分子質(zhì)量1 000萬、注聚段塞0.5 PV、聚合物濃度為1 000 mg/L、注入速度0.09 PV/a。主要考慮相對于水驅(qū)、聚合物驅(qū)采收率增量的大小，故取方案6為注聚最優(yōu)方案。在最優(yōu)的方案6條件下，聚驅(qū)提高采收率1.78%，噸聚增油量91.76 t，增油效果不理想，需進(jìn)一步考慮經(jīng)濟(jì)成本。

6　經(jīng)濟(jì)指標(biāo)預(yù)測

根據(jù)實(shí)際情況確定的基礎(chǔ)參數(shù)如下：原油售價(jià)4 149.1元/噸、聚合物單價(jià)24 500元/噸、設(shè)備和人員費(fèi)用9 320元/天。

計(jì)算指標(biāo)：

總收入=價(jià)格×增油量×商品率（97%）

總支出=設(shè)備費(fèi)用+人員費(fèi)用+化學(xué)藥品費(fèi)

盈利=總收入-總支出

以最優(yōu)方案6為基礎(chǔ)，預(yù)測試驗(yàn)區(qū)注聚經(jīng)濟(jì)效益（見表6）。

最佳方案6的經(jīng)濟(jì)評價(jià)計(jì)算結(jié)果為聚合物驅(qū)后虧損17萬元左右，故不適合注聚。

表6　試驗(yàn)區(qū)注聚經(jīng)濟(jì)效益

7　結(jié)論與認(rèn)識

（1）KK油藏M1層系影響注聚開發(fā)效果敏感因素為：聚合物的相對分子質(zhì)量、聚合物溶液的注入濃度、聚合物溶液的注入段塞、注入速度。

（2）采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，以采收率增量、噸聚增油量和綜合指標(biāo)為評價(jià)指標(biāo)，可以較少試驗(yàn)次數(shù)，優(yōu)化得到最優(yōu)的注聚參數(shù)組合。

（3）以采收率增量和綜合指標(biāo)為評價(jià)指標(biāo)，確定最佳方案為6方案，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評價(jià)，為該油藏聚合物驅(qū)開發(fā)提供科學(xué)指導(dǎo)。

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10.3969/j.issn.1673-5285.2015.04.008

TE357.46

A

1673-5285（2015）04-0027-04

2015－02-09

李卓，女（1988-），河南濮陽人，碩士，主要從事油藏工程數(shù)值模擬方面的學(xué)習(xí)和研究工作，郵箱：731463282@qq.com。