沈150區塊空氣驅數值模擬研究

趙雨希， 楊海玉

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沈150區塊空氣驅數值模擬研究

趙雨希1， 楊海玉2

（1. 東北石油大學，石油工程學院，黑龍江 大慶 163000； 2. 大慶油田有限責任公司，黑龍江 大慶 163000）

沈150區塊經過近二十年的大規模水驅開發，油田早已進入中高含水期。在地質建模和水驅歷史擬合的基礎上，開展了氣驅數值模擬研究,優選出最佳驅油方案，從而降低了現場試驗的風險，為特低滲透油藏實施注空氣驅油提供借鑒。沈150區塊注空氣驅油具有一定的可行性，可以有效動用部分難采儲量，改善區塊開發效果。

空氣驅；室內實驗；數值模擬；方案優化；沈150塊

沈150區塊為低滲透油藏，采出程度低地質儲量1 015.6×104t。油層具有縱向上非均質性強，油層厚度小的特點。截至2012年，區塊累計產油77.5×104t，采出程度為6.79%。在開發的中后期出現注水困難，部分油水井無法正常投入使用的情況。由于地層能量不能得到及時補充，采收率很低。

許多研究表明，注空氣是改善低滲油藏開發效果的有效方法，可以解決低滲油藏注水開發有效壓力系統難以建立的問題[1]。國外部分低滲油藏采用注氣方式成功開發，開發效果較注水開發明顯改善[2]，國內部分油田也開展了現場試驗，取得初步的效果[3]。注空氣成本低且不受氣源的限制，是較為理想的開發方式[4]。

1 空氣驅可行性預測

在空氣驅項目決策前都要經過嚴格的可行性研究，但由于油價和投資等其他因素，篩選方法以及參數標準無法定量化[5]。沈150區塊油藏溫度96℃左右，深度在2700~3100 m，含油飽和度60%左右，原油粘度在油藏狀態下低于10 mPa·s，原油的氧化動力學性能較好。適用注水困難的低滲輕質油藏的二次采油，及注水后剩余油飽和度高的區塊的三次采油，研究區塊符合空氣驅適用條件。

井組選擇

空氣驅預測方案要篩選合理的井組進行預測，主要根據沈150區塊的井網及注采關系來進行篩選。注氣井的篩選原則是：

（1）注氣井的注氣層位盡量在高部位高層位，能利用氣頂的氣壓補充地層能量進行驅油；

（2）注采井距不易太近，防止氣體突破過早，形成氣竄，防止竄到油井造成安全事故。

（3）剩余油飽和度高，注采井之間聯通性好[6]。

3 開發方式對比

模擬對比水驅與空氣驅不同驅替介質下的生產效果，預測時間為20年。不同開發方式的開發效果如圖1-2所示。

圖1 不同開發方式產油曲線

圖2 不同開發方式含水率變化曲線

由不同開發方式下的生產動態曲線（圖1、圖2）可以看出，空氣驅時日產油量明顯高于水驅，并且注空氣時油層含水出現明顯下降，注空氣比注水開發采油速度和采收率提高了1倍以上。由于150區塊儲層非均質性嚴重，注入水沿大孔道流動，造成無效注水，開發效果差；空氣驅能夠很好地建立壓力驅替系統，加上溫度效應與CO2氣體作用，開采效果最好。

4 注空氣參數優化

4.1 注氣量優化

隨著注入空氣中的氧氣逐漸與原油發生反應，后期采出氣體中會逐漸出現氧氣，影響油田的安全生產，因此在空氣驅后期要定期檢測氧氣含量，若有氧氣采出則應該考慮進一步的轉換方式。對于沈150區塊，注氣量為10 000 m3/d時，開發效果最好（表1）。

4.2 水氣交替周期優化

保持氣液比（500:1）和總的注入量不變，分別模擬交替周期為30、60、90、120和180 d，預測不同水氣交替周期的開發效果。從模擬結果可以得知，不同交替周期下的日產油量有所不同，但累產油量、含水率的變化趨勢均保持一致。因此，周期長短對模擬結果影響甚小。另外交替周期的縮短有利于加大水氣兩相分散的程度，有利于提高驅替效果，但較短的交替周期對現場的操作要求較為繁瑣，不利于油田管理，在選擇交替周期時要綜合考慮，不能交替太頻繁。故交替周期為30 d最優。

表1 不同注氣量生產效果對比

4.3 水氣交替氣液比優化

利用模型分別模擬氣液比為50:1、100:1、200:1、500:1和1000:1的開采情況，預測不同氣液比時的開發效果（圖3、圖4）。

圖3 沈150塊不同氣液比時累產油量對比

圖4 沈150塊不同氣液比時含水率對比圖

Fig.4 Comparison of Water Contents under Different Gas/Liquid Ratio of Block Shen 150

沈150塊地層物性差，注水效果差，注水啟動壓力大，因此注水量不宜過大。后期開采應注入大量空氣來補充地層壓力，注空氣啟動壓力小，并且空氣會與地層中原油發生氧化反應，地層溫度升高降低原油的粘度，產生化學驅的效果，因此注氣量要遠遠大于注水量。但是過大的氣液比，驅替更趨向于氣驅特征，而且成本增加。綜合考慮產油量及含水率等指標，沈150塊最佳氣液比為500:1。

5 沈150塊注空氣方案預測

根據沈150塊井組優化的結果，確定150區塊最佳注氣參數：水氣交替周期30 d，氣液比500:1，單井日注氣量10 000 m3/d。在此基礎上，進行模擬運算5 a，得到各項生產指標如表2所示。

表2 各項指標預測情況

6 結 論

（1）根據所提供的室內實驗測定結果及數值模擬研究成果，制訂了井組遴選的原則，從而為今后的油田空氣驅數值模擬研究提供了參考；優選了區塊空氣驅參數，根據優化結果對區塊進行了5 a的生產預測，采出程度達到預期。

（2）在調研國內外注空氣成功案例的基礎上，確定了油藏篩選標準，結合沈150區塊實際油藏特征，說明了區塊空氣驅的可行性。對于特低滲透油藏，空氣驅的技術經濟效益明顯好于水驅，注空氣開發技術可作為一項戰略性技術儲備，為提高特低滲透油藏最終采收率提供技術支撐。

［1］ 蔣有偉，張義堂，劉尚奇，關文龍，陳亞平，劉雙卯. 低滲透油藏注空氣開發驅油機理[J]. 石油勘探與開發，2010(4)：471-476.

［2］ 顧永華，何順利，田冷，呂志凱. 注空氣提高采收率數值模擬研究[J]. 重慶科技學院學報(自然科學版)，2010(5)：82-84+87.

［3］ 王艷秋，宋考平，孫建松. 特低滲透油田注空氣驅油調研及認識[J]. 中外能源，2012(4)：59-63.

［4］ 王志永. 空氣泡沫驅提高采收率技術[D]. 中國石油大學，2009.

［5］ 于連俊，吳信榮，關建慶，張慶生. 氣舉優化配氣技術及經濟評價[J]. 江漢石油學院學報，2003(2)：87-88+10.

［6］ 李艷婷，藺美麗，杜鑫，俱煒龍. 貝301斷塊開發指標變化趨勢研究[J]. 石油化工應用，2010(1)：39-41.

Numerical Simulation Research on Air flooding of Shen 150 Block

ZHAO Yu-xi1，YANG Hai-yu2

（1. College of Petroleum Engineering, Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163000，China;2. Daqing Oilfield Co. Heilongjiang Daqing 163000，China）

After nearly 20 years of large-scale water flooding development, the oilfield of Shen 150 block has entered into high water cut stage. On the basis of geological modeling and water flooding history fitting, numerical simulation research on air flooding was carried out, the best oil displacement scheme was determined to reduce the risk of field test and provide reference for air flooding of low permeability oil reservoirs. The results of simulation show that air injection displacement of Shen 150 block has certain feasibility, and can improve development effect.

Air injection；Indoor experiment；Numerical simulation；Scheme optimization；Shen 150 block

TE 357

A

1671-0460（2016）06-1219-03

2016-04-01

趙雨希（1991-），女，黑龍江省大慶市人，碩士研究生，在讀于東北石油大學油氣田開發工程專業，研究方向：油氣田開發理論與技術。E-mail：1170553127@qq.com.