莊2斷塊聚合物驅數值模擬研究

李春穎 張志全 林飛

摘 要：江蘇油田莊2斷塊高含水期存在注水開發效果差，經濟效益低等問題，依靠注水開發方式和傳統的水動力學調整措施，難以有效改善目前的開發狀況。針對先導試驗區構造儲層特征和油藏開發動態特征，運用聚合物驅開發數值模擬評價方法，研究了注入濃度、注入速度、注入段塞、注入方式等參數對聚合物驅開發效果的影響，優選出最佳方案，并對驅油效果進行預測和評價。結果表明，最佳的注聚方案為采用二級段塞的注入方式（0.075 PV×2 000 mg/L +0.26PV×1 500 mg/L），注入速度為0.07 PV/a，預計提高采收率5.95%。

關 鍵 詞：聚合物驅；油藏數值模擬；方案優化

中圖分類號：TE 357 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2016）08-1831-04

Abstract： Development of Zhuang 2 fault block in Jiangsu oilfield has entered high water cut stage， water injection development effect is poor， and economic efficiency is low. It is difficult to effectively improve the current development effect by waterflood and traditional hydrodynamic adjustment measures. In this paper， according to the geological characteristics and reservoir development behavioral characteristics， the influence of parameters including injection concentration， injection rate， injection slug and injection method on polymer flooding development effect was studied by numerical simulation evaluation of polymer flooding development. The best solution was determined， and the displacement efficiency was forecasted and evaluated. The results show that， the best solution is to use two slugs injection method： pre-slug for 0.075 PV with injection concentration of 2 000 mg/L and master slug for 0.26 PV with injection concentration of 1 500 mg/L， and injection speed at 0.07 PV/a. The plan was expected to increase oil recovery by 5.95%.

Key words： polymer flooding； numerical reservoir simulation； project optimization

通過江蘇油田適用的三次采油技術評價，適合化學驅的油藏儲量有5 217×104 t，化學驅是江蘇油田三次采油提高采收率的主攻方向之一[1，2]。目前，莊2斷塊已進入注水開發末期，含水91%，采出程度23.24%，各方面技術經濟指標都表明水驅開發效果變差，經濟效益低，進一步挖掘剩余油潛力難度較大，為改善開發效果，可通過化學驅技術提高油藏采收率[3～5]。研究區塊斷塊構造封閉，儲層分布穩定，主力砂體連通性好，儲層非均質性強，井網相對完善，注采對應關系好，具有一定剩余油潛力，能夠滿足聚合物驅注入要求[6]。本文利用Eclipse軟件對莊2斷塊聚合物驅注入濃度、注入段塞、注入速度、注入方式等注入參數進行數值模擬優化設計，推薦出最優的聚合物驅方案。

1 模型的建立

針對目標區油藏具體情況，建立了不等距的角點立體網格模型，設置全油藏平面網格系統為：X方向161個節點，Y方向69個節點，平面網格數為11 109個，總網格節點約為161×69×31=34.437 9萬個。平面上根據井距大小將網格步長設計為20 m×20 m，縱向上根據地質分層將目標區的4個砂層組細分為16個砂層，并根據油藏的儲層物性及生產特征，將16個砂層定為16個模擬層。為精細模擬生產動態歷史，確定模擬時間步長為1個月。油藏數值模擬基本參數見表1。

2 方案優化設計

2.1 聚驅目標區選擇及注聚井網確定

在選擇注聚目標區時主要考慮剩余油較富集，井網相對完善，儲層連通性好的地區[7～9]，莊2斷塊E2f23層系原生裂縫和人工壓裂縫復雜，不適于聚合物驅替； E2f12層系潛力區面積小，連片性差；而E2f11層系連片性好，能形成注聚井網。因此選擇莊2斷塊E2f11層系為注聚目標區，包括三個主力小層E2f11-2、E2f11-3和E2f11-4。

對E2f11層系的三個主力小層進行井網調整，調整井網大多為不規則五點井網，包括13口注聚井，5口注水井和28口生產井。注采井距為150～250 m，多向對應率為40.9%，聚驅井網控制E2f11地質儲量105×104 t，孔隙體積200×104 m3。

2.2 注入濃度優化

固定注入段塞0.195 PV，計算了注入濃度為500、1 000、1 500、2 000、2 500 mg/L的5個方案，計算結果見圖1。

由圖1可知，隨聚合物注入濃度的增加，提高采收率的值逐漸增加，而噸聚增油量下降，這是由于聚合物注入濃度越高，地下驅替相溶液的粘度越高，利于控制流度，同時改善流度比的力度更大，含水下降越明顯，但轉后續水驅后，含水回升又變快。綜合指標在注入濃度為1 500 mg/L時效益最好，因此推薦現場注入濃度采用1 500 mg/L。

2.3 注入時機優化

固定注入濃度1 500 mg/L，注入段塞量0.195 PV，共計算了注入時含水率為71.3%、75%、77.5%、80%、82.5%、85%、87.5%、90%八個方案，見圖2。

由圖2可以看出，隨著油藏含水率的增加，注聚合物驅效果變差。在中高含水期，隨著原始含水率的增加，聚驅效果緩慢變差；當油藏含水超過80%后，隨著含水增加，聚驅效果降低幅度增大，因此為保證礦場實施最大效益，建議在含水不高于80%時注入聚合物。

2.4 注入段塞優化

固定注入濃度1 500 mg/L，共計算了注入段塞為0.195、0.26、0.325、0.36、0.39、0.455、0.52 PV七個方案。從數模計算方案的含水變化看，一定聚合物濃度下，各方案的見效時間一樣，基本沒有早晚之分，含水最低點的值相差也不大，但段塞尺寸越大，含水下降漏斗越寬，含水回升相對越慢（圖3）。

從圖3可以看出，隨著注入段塞量的增加，提高采收率值逐漸增加，但當注入段塞大于0.36 PV時，提高采收率值上升速度減緩，綜合指標也隨著段塞量的增加而變差，為保證礦場實施最大效益，選取拐點的段塞量0.36 PV為最優注入段塞。

2.5 注入速度優化

固定注入濃度1 500 mg/L，注入段塞0.36 PV，分別對0.055、0.06、0.065、0.07、0.075PV/a、0.08 PV/a的六個注入速度進行數值模擬優選，優化結果見圖4。

由圖4可知，隨著注入速度的增加，聚驅效果變好，但當注入速度達到0.07 PV/a時，再增大注入速度，對提高采收率的影響不大。結合現場的實際注入能力，推薦注入速度采用0.07 PV/a。

2.6 注入方式優化

根據注入濃度、注入段塞和注入速度優化的結果，在總量540 PV·mg/L保持不變的情況下，設計了包括一級段塞和二級段塞等五種注入方式，優選結果如表2所示。

由表2可知，這五種注入方式對提高采收率的影響相差不大，考慮現場操作和地面工藝設計等因素，選擇第3種注入方式，即主段塞為0.26 PV，注入濃度保持在1 500 mg/L，同時設置一個0.075 PV的前置犧牲段塞，注入濃度為2 000 mg/L，預計提高采收率5.95%。

2.7 聚合物驅推薦方案

綜合各注入參數的數值模擬優化結果，推薦莊2斷塊聚合物驅油的方案為：礦場注聚總用量540 PV·mg/L，注入速度為0.07 PV/a，采用二級段塞的注入方式（0.075 PV×2 000 mg/L+0.26 PV×1 500 mg/L），共注入時間1 877 d，需要聚合物干粉總量

1 271 t。預測井網調整+聚合物驅后累計增油15.5×104 t，聚驅提高采收率5.95%，見圖5-圖7。

3 結束語

莊2斷塊已經進入高含水期，開發效果變差，為此應盡快探索聚合物驅油技術在江蘇油田應用的可行性，減緩中低滲高含水油藏遞減，恢復老油田生機。

通過對聚驅段塞尺寸、段塞濃度、注入速度、注入量等各項指標的數值模擬優化，優選出了油藏最佳注聚方案，即年注入速度為0.07 PV，注入方式采用二級段塞。預測聚合物驅后累計增油15.5×104 t，提高采收率5.95%，噸聚合物增油48.4 t/t。

參考文獻：

[1] 岡秦麟. 高含水期油田改善水驅效果新技術[M]. 北京：石油工業出版社，1999.

[2] 楊承志. 化學驅提高石油采收率[M]. 北京：石油工業出版社，1999.

[3] 沈平平，俞稼鏞. 大幅度提高石油采收率的基礎研究[M]. 北京：石油工業出版社，2001.

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[5] 陳文華. 提高油田開發效果的途徑[J]. 石油勘探開發情報，1991（3）：61-64.

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[9] D. Moffitt. Application of Freshwater and Brine Polymer Flooding in the North Burbank Unit， Osage County， Oklahoma[C]. SPE Reservoir Engineering， may 1993：128-134.