提高聚合物驅分層注入測調效率的措施研究

王 龍，楊志剛

中國石油大慶油田有限責任公司采油工程研究院（黑龍江大慶163453）

提高聚合物驅分層注入測調效率的措施研究

王 龍，楊志剛

中國石油大慶油田有限責任公司采油工程研究院（黑龍江大慶163453）

針對目前聚驅分注井測試效率低、測試時間長的問題，調查分析發現影響單層調配時間長的要因：節流芯設計不完善、分質工具易堵塞、可調堵塞器憋壓嚴重及低流量擬合精度低，并采取針對性措施。對策實施后現場統計結果表明，測調儀測調時間較常規測調縮短53%，達到預期目標，有效地提升了電動測調儀測調效率，取得了較好的經濟效益和社會效益。

聚驅分注；測調儀；效率；正交試驗；數值模擬

大慶油田為陸相沉積的大型砂體油田，屬于非均質多油層砂巖油藏，水驅聚驅開采都需要采取分層注入手段來緩解層間矛盾，以提高整體開發效果。隨著大慶油田聚合物驅的不斷深入,滲透率低、層間矛盾大的二、三類油層已成為油田開發的主要對象，油層縱向上層數多、層段長，非均質性強，層間干擾嚴重，分層測試難度加大[1-2]。聚驅分注技術是三次采油應用最廣泛的技術，隨著聚驅分注井數和分注層段的增加，測試工作量大幅增加，聚驅電動測調技術是油田發展的一項新的分層測試技術。借助于先進的機電一體化控制技術，采用邊測邊調的方式進行流量、分子量測試和調配，極大地提高了測試效率和測試精度[3]，有效地減少了井下測試工具投放次數，縮短了測試時間，提高了整體測試效率，是大慶油田“低成本、高效率”油藏開發目標的必備技術。

1 現狀和問題

統計表明，大慶油田2014年聚驅測調儀測調時間縮短幅度僅為33%，未達到聚驅項目部預期目標50%；測試效率低、測試時間長會造成注入井對地層進行壓力補償不平穩，與之相關聯的油井補給壓力不足，直接影響單井產量；另外，高效測調一次性投入成本高于常規測試，若測調效率低，無法達到縮短測調時間節約測試成本的目的，會對聚驅高效測調技術的推廣與應用形成阻礙。對2015年3月之前利用聚驅測調儀進行測試的分注井資料進行搜集整理，統計出了現場所發生的五類問題：單層調配時間長72頻次，測調儀下放遇阻18頻次，電纜損壞10頻次，地面控制系統失靈4頻次，其他問題4頻次。可以看出，癥結問題來自單層調配時間長。

2 原因分析

2.1 節流芯設計不完善

由于油層地質情況不同，造成注入壓力不同。通過節流芯所產生的節流壓差，可以達到壓力平衡的效果。據室內實驗結果顯示，流量50m3/d,節流芯提供節流壓差1MPa，需要調節節流芯長度為63mm，電動測調儀進行調節所花費時間約為41min。現場調查54口井測井資料，統計結果顯示：層間差異大導致節流壓差需要1MPa及更大壓差的29口井，占總數的53%。從室內實驗和現場調查結果來看：單位長度節流芯提供的壓差小，導致調節時間增加，從而增加了單層調配時間。因此，改進節流芯結構，提高節流壓差，可大幅度減少單層調配時間。

2.2 可調堵塞器憋壓嚴重

部分聚驅分注井下入可調分壓注入工具后，井口注入壓力上升，接近破裂壓力，壓力調節空間減小，增大了調配難度，延長單層測調時間。

2.3 分質工具易堵塞

現有可調分質注入工具采用噴嘴結構，中心過流通道較小。統計表明：高分高濃聚合物經過時，一個月內噴嘴發生堵塞概率50%，增加了測調不穩定性，延長了單層測調時間。

2.4 低流量擬合精度低

低配注量下室內流量擬合誤差達4%，測試精度低，導致重復測量和錯誤調節，增加單層調配時間。

3 對策實施

根據“5W1H”研究方法[4]，通過詳細分析，制定出以下對策。

3.1 完善節流芯結構

3.1.1 利用數值模擬和正交試驗法確定節流芯結構參數

首先利用FLUENT軟件對現有節流芯進行數值模擬計算得到節流壓差數據，并結合室內實驗得到的數據進行對比，模擬得到的數據和室內實驗數據相對誤差較小，趨勢相同，因此證明數值模擬的可靠性。然后運用正交試驗法確定需要利用數值模擬進行分析的節流芯參數組合（圖1）。

圖1 節流芯結構參數示意圖

影響節流壓差的因素如圖1所示，即節流芯參數包括：槽前角（α）、槽距（H）、槽后角（β）和外徑（h）。根據該對策實施的目標和生產實際情況設定節流芯參數評定標準，見表1。

根據因素位級，確定應用正交試驗表L9（34）[5-6]，根據參數組合利用數值模擬進行分析，把模擬結果通過分值體現出來，并填入表2之中。

比較9個試驗的質量得分，容易看出，3號試驗的質量得分為109.5，最高。比較各列Ⅰ、Ⅱ、III數中的大小，確定槽距11mm、槽前角30°、槽后角30°和外徑13mm組合合理。同時從極差R的結果可以看出，外徑（R=24）和槽距（R=18）為重要因素，其余為次要因素。

表1 節流芯參數質量評分表（流量50m3/d內）

表2 確定節流芯參數正交試驗表L9（34）

3.1.2 加工完善后的節流芯并進行試驗

對完善后的節流芯進行工具制造，并進行室內實驗，完善后的節流芯在流量50m3/d范圍時，提供節流壓差1MPa，調節時間僅為25min，調節時間縮短顯著。現場試驗10口分注井需要節流壓差1MPa，應用完善后的節流芯，節流芯調節時間平均為26.5min，因此該措施有效。

3.2 優化結構布局

數值模擬結果表明：定位銷釘、緩沖擋板及彈簧等組件導致進、出液口處過流面積較小，造成憋壓。通過取消擋板、減少定位銷釘個數等優化工具結構布局方式，增大進、出液口過流面積，改進后，進液口面積由44mm2擴大至78mm2，出液口面積由153mm2擴大至687mm2（圖2）。

圖2 可調分壓注入工具結構圖

室內及現場試驗表明：改進后，工具憋壓問題得到緩解，不管在室內還是現場試驗，投入工具后，壓力上升控制都在0.2MPa以內。

3.3 改變分質工具噴嘴結構

對噴嘴結構進行了改變，確定采用環空過流方式取代中心孔道過流，過流面積由12.7mm2擴至26.2mm2，同時為了提高分質效果，提升工具性能，采用了多級噴嘴串聯形式，增加剪切次數。通過有限元模擬分析，確定出最優噴嘴間距，并進行加工試制。室內實驗表明：流量50m3/d時，分子量調節范圍由50%擴大到55%，壓力損失由1.5MPa下降到0.8MPa，工具性能得到提升。之后開展的現場先導試驗3口井結果表明：工具使用4個月，仍未發現堵塞，超過預期目標。

3.4 提高低流量擬合精度

采用“分段流量擬合法”取代“全量程流量擬合”，對高低流量采取不同的函數公式進行擬合，提高低配注量測試精度。室內流量標定結果表明：采用“分段流量擬合法”，低配注量（0～10m3/d）測試精度顯著提高。現場對比試驗3口井，結果表明：流量計分段標定后，測量精度得到提高，測量誤差減少。通過室內和現場試驗表明，該措施實施后擬合精度超過預期目標，因此該措施有效[7]。

4 實施效果

4.1 目標完成情況

截至2015年12月底，統計了不同層段的78井次測調時間，結果表明，不同層段的測調時間縮短幅度由2014年的33%提高到53%。

4.2 經濟效益

1）由于測調時間的縮短，測調班組由4個精簡到3個，每個測試班組設備按40萬、人員按4個人計算，人均工資按120元/天計算，可節省人員及設備成本88萬元。

2）與活動前相比，每井次影響注入量1.7天，按每天影響注入量10m3計算，平均含水按95.4%計算，影響產油0.78t；單井多注入聚合物0.019 5t，每噸聚合物增油70t，影響產油1.365t，共78井次，原油價格按2 800元/t計算，創造經濟效益46.8萬元。

5 鞏固措施

為了使活動成果有效保持，制定了以下鞏固措施：

1）編寫了Q/SY DQ2015-153《聚驅電動測調分層流量測試操作規程》，規范了電動測調儀進行分層流量測試及測試資料的繪解、驗收。

2）編寫了《聚合物驅分注井電動測調工藝使用說明書》和《聚驅高效測調儀測試規范》，規定了施工所用工具的技術規范、檢驗方法、設計編寫的依據和原則、施工要求、試驗方法等。

6 結論

措施實施后，有效地縮短了電動測調儀測調時間，較常規測試縮短53%，提高了測試效率，有效節約了測試費用，為聚驅電動測調儀測調技術的全面推廣提供了有力的技術保障。

[1]柴方源,徐德奎,蔡萌.二、三類油層聚合物驅全過程一體化分注技術[J].大慶石油地質與開發,2013,32(2):92-95.

[2]劉合,閆建文,薛鳳云,等.大慶特高含水期采油工程研究現狀及發展方向[J].大慶石油地質與開發,2004,23(6):65-66.

[3]唐俊東.聚合物驅分注井直讀電動測調儀[J].內蒙古石油化工,2014(20):72-73.

[4]劉稹.談5W1H在QC小組活動中的運用[J].科技與企業, 2014(7):11.

[5]何為,薛衛東,唐斌.優化試驗設計方法及數據分析[M]．北京:化學工業出版社,2012．

[6]李志西,杜雙奎.試驗優化設計與統計分析[M].北京:科學出版社,2010.

[7]馬仁杰,王榮科,左雪梅.管理學原理[M].北京:人民郵電出版社,2013.

Aiming at the low test efficiency and long testing time of layered injection polymer flooding,based on survey analysis,it is held that the main reasons causing long single layer deployment time are the imperfect design of throttle core,the easy plugging of alloca?tion tool,the strict pressure-out of adjustable plugging device,and the low fitting precision of low flow rate.After the targeted measures are taken,the statistics result shows that,the measurement and adjustment time is shortened by 53%,which reaches to the desired goal of 50%.Therefore the measurement and adjustment efficiency of the measurement and adjustment instrument is effectively improved, and the good economic benefits and social benefits have been achieved.

layered injection of polymer flooding；measurement and adjustment instrument；efficiency；orthogonal test；numerical simu?lation

左學敏

2016-05-26

中國石油天然氣股份有限公司重大專項“二類油層聚合物驅進一步提高采收率配套技術”（編號：2008E-1207-1）。

王龍（1988-），男，現主要從事三次采油分注方面工作的研究。