邊水油藏聚合物驅風險分析

陳朝輝

(中海油能源發展股份有限公司，天津 300452)

?

邊水油藏聚合物驅風險分析

陳朝輝

(中海油能源發展股份有限公司，天津 300452)

聚合物性能及地質、油藏差異對驅油效果影響明顯，一般以定性描述為主；針對此現狀，開展了影響聚合物驅效果的因素定量研究。首先運用正交設計與數值模擬方法，建立了影響聚合物驅效果的8項因素與提高采收率幅度間函數模型，然后運用Monte Carlo方法進行預測。研究得出了8項因素的權重分布，并計算出提高采收率幅度與概率分布情況。結果表明，影響提高采收率幅度最大的因素為聚合物黏度保留率，其次為礦化度，影響最小的為剪切程度。提高采收率幅度與發生概率分布為：提高采收率5.68%的概率為90%；提高采收率7.07%的概率為50%；提高采收率8.45%的概率為10%。最后，應用數值模擬方法對預測結果進行檢驗，誤差小于5%，說明該風險分析方法穩定、可靠，達到了為聚合物驅油風險分析提供定量預測的目的。

邊水油藏；聚合物驅；風險分析；Monte Carlo預測模型；提高采收率；渤海A油田

0 引 言

聚合物驅在國內主要油區都進行了礦場試驗并取得巨大成功[1]，但聚合物驅效果風險分析方法相對較少。通常完成聚合物段塞優化后，只與水驅結果作基本對比[2-3]，或在聚合物驅進行過程中，通過室內物理模擬實驗指導實際生產[4]。劉朝霞等人對水驅預測經驗公式進行改進[5]，可考慮聚合物溶液黏度、注入孔隙體積倍數及最大殘余阻力系數等對聚合物驅效果的影響，但其適用范圍受一定限制。以渤海A油田聚合物驅先導試驗井組為研究對象，考慮影響聚合物驅效果的8項因素，定量預測聚合物驅提高采收率幅度及概率分布，分析聚合物驅風險，為聚合物驅相關決策提供依據。

1 聚合物驅效果影響因素分析

1.1 油藏狀況

渤海A油田屬于邊水油藏，近2 a含水上升加快，綜合含水率已達79.9%，采出程度僅為9.7%。雖采取優化注水、分層開發等措施，但效果不理想，故針對單獨開發的主力層開展聚合物驅方案研究。先導試驗井組為4注9采的五點井網，注采比為1∶1，年注入速度為0.1倍注入孔隙體積，聚合物驅段塞推薦結果為：第1段塞體積為0.2倍注入孔隙體積，濃度為1 400 mg/L，第2段塞體積為0.4倍注入孔隙體積，濃度為900 mg/L，后續水驅體積為1.0倍注入孔隙體積[6]。

1.2 聚合物驅效果影響因素的確定

聚合物驅油開發過程是一項復雜的系統工程，該研究中考慮了8項相關影響因素，包括聚合物黏度保留率、儲層對聚合物剪切系數、儲層滲透率下降系數、吸附系數、礦化度、儲層溫度、巖石不可及孔隙體積和井組含水率。其中4項與聚合物性能相關，另外4項與地質和油藏因素相關。與聚合物性能[7-8]相關的4項因素包括黏度保留率、儲層剪切系數、儲層滲透率下降系數和聚合物在儲層的吸附系數。黏度保留率(VIS)為聚合物溶液剛剛進入儲層時的黏度值與其充分溶解后的黏度值之比，溶液進入地層前已經過地面加壓泵、地面管匯、水井管柱、炮眼等處剪切，黏度值存在一定程度下降，此處取原始黏度值的55%～75%；剪切系數(SHEAR)為儲層對聚合物溶液的剪切程度，在原始取值基礎上上下浮動15%；滲透率下降系數(RRF)為聚合物溶液驅替前后儲層滲透率的比值，取值1.2～2.2；吸附系數(ADS)為單位質量儲層巖石對聚合物的吸附量，參考類似油藏狀況可取值1.7×10-7～3.7×10-7g/g。與地質和油藏密切相關的4項因素[9-10]包括礦化度、地層溫度、儲層巖石不可及孔隙體積和井組含水率。礦化度(SALT)為實際測量結果，介于1 500～4 000 mg/L；油藏溫度(TEMP)一般隨深度增加而增大，該井組油藏溫度為55～65 ℃；巖石不可及孔隙體積(IPV)為儲層地質特征，取5%～15%；井組含水率(GWCT)是指某一時刻先導試驗井組綜合含水率，能夠表征此刻井組內油水分布狀況，而聚合物驅油方案實施存在提前或推遲可能，故選取最可能實施注聚方案的3個時間點進行數值模擬計算即可：2018年底對應93.8%、2017年底對應93.2%、2016年底對應92.2%。

聚合物性能在各研究中差異較大，其指標性能除受儲集層性質、工程工藝等外界因素影響外，主要取決于其自身特性。針對該研究中先導試驗井組情況，各項指標取值見表1。

表1 聚合物驅效果影響參數及取值

2 聚合物驅風險計算

聚合物驅效果影響因素復雜，簡化處理各因素為相對獨立變量，采用Monte Carlo[10]方法進行定量分析。

2.1 正交設計及應用

研究過程涉及8種因素評估，取值已在表1中給出，結合正交試驗設計的特點，采用L12(8因素2水平)正交設計，具體見表2。根據正交設計結果，應用ECLIPSE油藏數值模擬器聚合物驅模塊完成計算，得到相對水驅開發的提高采收率幅度，其值介于4.8%～10.7%之間。

表2 正交設計及計算結果匯總

2.2 Monte Carlo預測模型的建立

通過多元線性回歸，建立Monte Carlo預測模型，即目標函數(提高采收率幅度)同8項因素間關系為：

EOR=-7.083x1+0.940x2-26559.968x3-0.001x4-

0.025x5+0.167x6-0.833x7+0.325x8-640.218

(1)

式中：EOR為提高采收率幅度，%；x1為VIS；x2為RRF；x3為ADS，10-7g/g；x4為SALT，mg/L；x5為TEMP，℃；x6為SHEAR，%；x7為IPV，%；x8為GWCT。

根據多元線性回歸結果重新預測目標函數，將預測結果與油藏數值模擬計算結果對比，結果見圖1。由圖1可知，提高采收率幅度與目標函數回歸較好，可以用于8個因素的全方案預測。

圖1 回歸曲線

2.3 MONTE Carlo模型預測結果及分析

考慮各參數分布的一般規律，8項因素取值概率均取正三角分布。

應用MONTE Carlo模擬方法對輸入參數進行了2×104次隨機組合，計算出8項影響因素與提高采收率幅度關系(表3)。由表3可知，影響提高采收率幅度的主要因素是聚合物黏度保留率，其次為礦化度，影響最小的因素為剪切系數與不可及孔隙體積。綜上可以看出，應首先選取合適的聚合物類型，注入過程中保持聚合物溶液的黏度是關鍵因素；其次，由于對注入水礦化度及地層水礦化度要求較高，因此，應盡力降低這2項因素的影響。

表3 影響提高采收率幅度的8項因素分析

MONTE Carlo方法預測聚合物驅提高采收率結果見圖2。由圖2可知，聚合物驅提高采收率幅度為5.68%的發生概率為90%(記為P90)，提高采收率幅度為7.07%的發生概率為50%(記為P50)，提高采收率幅度為8.45%的發生概率為10%(記為P10)。

圖2 Monte Carlo方法預測聚合物驅提高采收率結果

2.4 聚合物驅效果預測

根據上述P10、P50、P90三套方案提高采收率預測結果，在8項因素全組合方案的預測結果中，選取相同提高采收率幅度方案進行數值模擬預測，可得3套方案預測結果：主要包括井組日產油量、含水率及累計產油量(圖3～5)。

圖3 P10對應方案預測結果

圖4 P50對應方案預測結果

圖5 P90對應方案預測結果

3 預測結果驗證及風險分析

3.1 MONTE Carlo預測結果驗證

為檢驗MONTE Carlo方法預測的準確性，對3套隨機方案進行數值模擬計算，其8項參數取值及計算結果見表4。對比數值模擬計算結果與MONTE Carlo預測結果可知，3套方案提高采收率幅度誤差均小于5%(表5)，說明MONTE Carlo方法預測結果精度滿足要求。

表4 油藏數值模擬計算結果

表5 MONTE Carlo預測結果驗證

3.2 風險分析

推薦聚合物驅提高采收率幅度采用7.07%，考慮文中8項因素的影響，提高采收率幅度最低可降至5.68%，最高可升至8.45%。若油田采用保守開發策略，可按5.68%完成經濟評價；進行預測研究時，一般采用7.07%即可滿足要求。

4 結 論

(1) 提出了一種預測聚合物驅風險的新方法，考慮了聚合物黏度保留率、剪切系數、滲透率下降系數、吸附系數、礦化度、油藏溫度、巖石不可及孔隙體積、井組含水率共8項參數的影響。

(2) 采用MONTE Carlo分析方法，研究了8項因素的影響，明確了聚合物驅過程中的重要環節與注意事項，而且得出了提高采收率幅度的大小及概率分布，為聚合物驅方案制訂提供了重要參考。考慮8項因素的最低提高采收率幅度值為5.68%，為經濟評價、風險預測提供了有力保障。

(3) 預測結果經3套隨機方案驗證，最大誤差為1.86%，小于5.00%，說明該方法的預測結果是客觀、可靠的。該方法可應用于其他領域類似問題研究中，可進行多種因素影響的定量預測。

[1] 王敬，劉慧卿，張穎，等. 常規稠油油藏聚合物驅適應性研究[J].特種油氣藏，2010，17(6)：75-77.

[2] 王渝明，等.聚合物驅分類評價方法的建立及應用[J].大慶石油地質與開發，2012，31(3)：130-133.

[3] 李俊鍵，馬佳，劉勇，等.基于代理模型與遺傳算法的海上油田聚合物驅注入參數優化控制方法[J].中國海上油氣，2012，24(4)：43-49.

[4] 劉麗，皮彥夫，隋新光，等.大慶油田典型注聚區塊開發效果評價與分析[J].佳木斯大學學報(自然科學版)，2010，28(1)：81-85.

[5] 劉朝霞，王強，張禹坤，等.一種預測聚合物驅開發動態的模型[J].海洋石油，2012，32(1)：53-56.

[6] 陳朝輝，等.基于蒙特卡洛法的邊水油藏聚合物驅段塞優化[J].特種油氣藏，2015，22(4)：112-114.

[7] 馮其紅.可動凝膠深部調驅油藏工程方法研究 [D].北京：中國石油勘探開發研究院，2004.

[8] 元福卿，李振泉.不同因素對聚合物驅效果的影響程度研究[J].西南石油大學學報(自然科學版)，2008，30(4)：98-100.

[9] 劉露，等.滲透率變異系數對聚合物驅油影響的數值模擬研究[J].油田化學，2011，28(4)：414-417.

[10] 葉仲斌，彭楊，施雷庭，等.多孔介質剪切作用對聚合物溶液粘彈性及驅油效果的影響[J].油氣地質與采收率，2008，15(5)：59-62.

編輯 劉兆芝

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.01.026

20150807；改回日期：20151120

國家科技重大專項“海上油田叢式井網整體加密及綜合調整技術”(2011ZX05024-002)子課題“海上大井距多層合采稠油油藏聚合物驅剩余油分布機理研究”(2011ZX05024-002-001)

陳朝輝(1982-)，男，工程師，2006年畢業于中國石油大學(華東)石油工程專業，2009年畢業于該校油氣田開發工程專業，獲碩士學位，現從事油氣田開發與提高采收率相關研究工作。

TE319

A

1006-6535(2016)01-0116-04