化學驅合理配產配注方法研究

張舒琴

（中國石油遼河油田分公司勘探開發研究院，遼寧盤錦 124010）

中高滲砂巖油藏在水驅開發接近末期時，可以通過化學驅進一步提高油藏采收率，改善油藏高含水、低采油速度的開發現狀[1-5]。化學驅是通過注入可以擴大水驅波及系數或者提高洗油效率的化學藥劑，從而提高原油采收率的方式。

為了確保化學驅均衡驅替、減少藥劑損失，必須優化化學驅注采井網上各單井合理的注入量和產液量，以保障油藏化學驅開采效果。

本文配產配注采用步驟如圖1所示：①根據合理注入速度與以注水井為中心的井組孔隙體積，初步計算注入井單井注入量；②根據合理注入強度，對步驟①計算出的單井注入量進行校正，給出合理注入量；③根據合理注采比，考慮井組注采關系、連通狀況、外部來水等因素，初步計算油井單井產液量；④根據合理采液強度，對步驟③計算出的單井產液量進行校正，給出合理產液量。

1 合理注入量計算方法

化學驅合理注入量是基于化學驅合理注入速度、井組孔隙體積、合理注入強度等優化獲得的。下面分別針對這幾項參數進行闡述。

圖1 配產配注流程

1.1 合理注入速度的確定

合理的注入速度可以保證化學驅效果[6]，這是因為，注入速度太快會導致壓力上升太快，造成中低滲透層堵塞，也有可能造成地層受壓破裂；注入速度太慢會導致壓力上升速度緩慢，中低滲透層無法啟動，難以動用。

合理注入速度的求取可由物模、油藏工程、相近區塊經驗綜合分析等獲得，文獻[6-8]給出了求取合理注入速度的物模方法：首先根據室內實驗測得HPAM溶液的流變曲線，從而求出臨界流速，再結合前緣推進理論，求出油藏實際合理的注入速度。

化學溶液必須在保證地層不破裂的前提下進行注入，因此，注入速度不能超過破裂壓力下所對應的注入速度。最大注入速度求取步驟：①根據化學溶液黏度，按照式（1）計算出注入壓力上升幅值；②利用注入速度與注入量、孔隙體積的關系給出最大注入速度公式（2）；③根據達西公式列出最大注入量關系式（3）；④綜合求解式（1）～式（3），得出不同井距、不同化學驅溶液黏度條件下最大的注入速度公式（4）。

式中：ΔPhs為注入化學溶液后壓力上升幅值，MPa；Qimax為日注液量，m3/d；μwh為化學驅溶液黏度，mPa·s；μw為水黏度，mPa·s；h為地層厚度，m；Krwh為化學驅溶液相對滲透率，10-3μm2；Krw為水相對滲透率，10-3μm2；L為注采井距，m；rw為井筒半徑，m；vmax為最大注入速度，PV/a； Pk為地層孔隙體積，m3；φ為孔隙度，小數；Pp為地層破裂壓力，MPa； Pe為地層壓力，MPa；S為表皮系數，無量綱。

1.2 井組孔隙體積的確定

井組控制范圍內的地層流體孔隙體積為面積、厚度、孔隙度三者之積，井組面積主要由化學驅注采井網決定（圖2），井組厚度與孔隙度根據儲量計算標準SY/T5386-2010來確定。

區塊化學驅控制范圍一般都需要外推半個井距（圖3），區塊化學驅控制孔隙體積大于各井組控制孔隙體積之和，需要將井組孔隙體積進行折算，折算公式見式（5）。

圖2 井組面積示意分析

圖3 區塊面積示意分析

式中：Pkiz為i井組折算孔隙體積，m3；Pkq為區塊總孔隙體積，m3；Pki為i井組孔隙體積，m3。

1.3 井組注入量計算

井組日注入量與井組孔隙體積、注入速度、年注入時間有關，計算公式見式（6）。

式中：Qi為i井組日注液量，m3/d；v為注入速度，PV/a；t為年注入時間，年。

1.4 合理注入強度的確定

合理的注入強度有利于提高油藏的開發水平，其中，水驅油藏合理注水強度的確定方法主要包括：數值模擬方法、毛管力曲線方法、注水強度與采油速度關系方法、注采井距關系方法[9-13]等。化學驅合理注入強度尚無較為完善的確定方法，但可以借鑒水驅油藏確定合理注水強度的方法來確定。

2 合理產液量計算方法

化學驅合理產液量優化是綜合考慮注采比、注采關系、連通狀況、外部供液等因素，在合理注入量的基礎之上獲得的。

2.1 合理注采比的確定

化學驅合理的注采比既能保持與周邊水驅區域的壓力連接，也可防止化學驅過程中化學劑的外溢和外來水的入侵。通過數值模擬研究表明，注采比為1∶1時，化學驅采收率最高（圖4）。

2.2 注采關系分析

注采關系分析的主要內容包括：①油井周邊供液方向數。包含內部化學驅溶液供液，以及邊部外來水驅供液，該方向數主要由注采井網決定；②連通關系。包含油井與周邊所有水井的連通關系，以及周邊所有水井和與其相關聯油井的連通關系，其連通厚度是基于室內對化學驅可及下限研究基礎之上確定的，只有化學驅可及才能計算到連通厚度中。

圖4 化學驅注采比與采收率關系

2.3 單井產液量的確定

目前國內化學驅區塊以五點法注采井網居多，故本文以五點法中心井為例（圖5），中心井周邊有四口注入井，四個供液方向，每個供液方向供液量根據井組連通關系確定，則可得單井的產液量公式（7）。

圖5 五點法注采井網中心井示意分析

式中：Qp5為P5井的產液量，m3；hL為油井與周邊水井連通且化學驅溶液能通過的水井厚度，m。

3 實例應用

遼河油田自2008年開始在J16區塊興隆臺油層開展了化學驅工業化試驗，截至目前，取得了較好的開發效果和經濟效益，日產油較水驅最高提升五倍，在低含水階段穩產45個月，鑒于工業化試驗取得的較好效果，擬對工業化試驗以外的區域和層位進行化學驅擴大部署，利用模擬程序對擴大井組進行配產配注方案設計，從而支撐化學驅擴大油藏工程研究。J16區塊的化學驅擴大區共部署74個井組，以4-A246井組為例，對本文所提出的化學驅合理配產配注方法進行說明。該井組地質儲量為11.07×104t，利用式（5）求得井組折算孔隙體積為20.5×104m3，利用式（6）求得井組初步注入量為101.1 m3/d，井組化學驅目的層砂巖厚度為14.7 m，求得注入強度為 6.8 m3/d·m，處于該區塊合理注入強度范圍內（6.0～9.0 m3/d·m），進一步確定該井組配注為日注液 100.0 m3。

根據本文提供的公式，利用EXCEL中VBA宏編制了配產程序，在4-A246井注入量、周邊油井與4-A246井井組關系（圖6）及連通關系確定的基礎上，計算出了周邊油井初步產液量，計算結果見表 1。采液強度則借鑒工業化試驗區生產效果好的生產井的采液強度，對采液強度特別小或特別大的生產井在盡量滿足注入速度與注入強度要求的基礎上進行微調。

圖6 4-A246井組關系示意分析

表1 4-A246井組配產數據

J16區塊的化學驅擴大區分兩套層系、四段開發進行設計，預計化學驅提高采收率的效果較水驅效果可提升16.1%，具有較好的開發效果。

4 結論

（1）為確保化學驅均衡驅替，減少藥劑損失，針對性的提出了化學驅合理配產配注的流程，以及配產配注所涉及的關鍵參數的確定方法。

（2）本文所提出的化學驅合理配產配注方法，應用于遼河油田 J16區塊化學驅擴大配產配注方案的設計，有力地支撐了化學驅擴大油藏工程研究。