聚驅(qū)階段流壓界限分析及壓裂層段優(yōu)選

李國(guó)新

中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠地質(zhì)研究所（黑龍江大慶 163513）

聚合物驅(qū)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)聚驅(qū)）作為最主要的化學(xué)驅(qū)提高采收率方法，在礦場(chǎng)上已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用[1]。在聚驅(qū)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，注采壓差的大小影響聚驅(qū)的開(kāi)發(fā)效果，如何利用流壓值來(lái)提高聚驅(qū)效果是聚驅(qū)開(kāi)發(fā)的工作重點(diǎn)。林德章[2]對(duì)于流壓的研究主要根據(jù)聚合物驅(qū)油機(jī)理研究聚驅(qū)不同開(kāi)發(fā)階段的合理壓力系統(tǒng)。殷代印等[3]雖提出了分階段調(diào)整壓力系統(tǒng)改善油層動(dòng)用程度，但研究對(duì)象是均質(zhì)的概念模型，不能全面指導(dǎo)非均質(zhì)油層。聚驅(qū)開(kāi)發(fā)的二類(lèi)油層（河道鉆遇率20%～60%，單層碾平有效厚度大于1 m，有效滲透率250×10-3～350×10-3μm2）具有河道砂發(fā)育規(guī)模小、層數(shù)多、單層厚度薄，平面及縱向非均質(zhì)嚴(yán)重的特點(diǎn)[4-6]。在改善聚驅(qū)開(kāi)發(fā)效果上，很多學(xué)者做了研究，其中張曉芹[7]總結(jié)了細(xì)分層系，縮小井距，完善注采系統(tǒng)以及優(yōu)化注聚方案等方式。本文以二類(lèi)油層A 塊為例，根據(jù)油層發(fā)育特征及動(dòng)態(tài)變化，研究分類(lèi)井不同注聚階段的合理流壓界限，并對(duì)壓裂時(shí)機(jī)和壓裂層位研究論證，為后續(xù)推廣的聚驅(qū)區(qū)塊提供開(kāi)發(fā)管理經(jīng)驗(yàn)。

1 區(qū)塊概況

聚驅(qū)A 塊采用五點(diǎn)法面積井網(wǎng)開(kāi)采，注采井距120 m，平均單井射開(kāi)砂巖厚度12.12 m，有效厚度8.20 m，平均滲透率316×10-3μm2，滲透率變異系數(shù)0.739，非均質(zhì)性嚴(yán)重。目前區(qū)塊處于含水回升后期，已累計(jì)注入聚合物溶液748.39×104m3，注入地下孔隙體積的0.875倍，階段采出程度11.63%，階段提高采收率11.02%。

2 分類(lèi)井劃分

關(guān)于流動(dòng)壓力對(duì)驅(qū)油效果的研究，候雨辰等[8]認(rèn)為流壓調(diào)整需要考慮聚驅(qū)油墻富集和層內(nèi)物性等因素的影響。基于這一理論，本文利用井間剖面沉積相控制的方式優(yōu)化河道砂連通厚度比例，結(jié)合平面注采關(guān)系，以采出井為中心劃分3種類(lèi)型井，見(jiàn)表1。I類(lèi)井以1類(lèi)河道發(fā)育為主，占比40.5%，具有發(fā)育連通好、縱向厚度大的特點(diǎn)；II類(lèi)井以1、2類(lèi)河道發(fā)育為主，占比43.5%，具有發(fā)育連通較好、層數(shù)多的特點(diǎn)；III 類(lèi)井以3、4 類(lèi)河道發(fā)育為主，占比42.1%，具有發(fā)育連通差的特點(diǎn)。

表1 不同井組類(lèi)型靜態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)比

3 不同注聚階段合理流壓的確定

在把控分類(lèi)井不同注聚階段動(dòng)態(tài)特征的基礎(chǔ)上，按照“注聚初期調(diào)整注入壓力、含水下降期提高油層動(dòng)用、含水低值期保持注采能力、含水回升期控制含水回升速度”的思路，確定不同類(lèi)型井的合理流壓界限。

3.1 注聚初期合理流壓

在注聚初期，注入端通常采用注入高黏聚合物溶液作為前置段塞來(lái)封堵高滲透層，驅(qū)替前緣可形成高飽和度油墻，從而起到擴(kuò)大波及體積的作用[9]。結(jié)合已開(kāi)發(fā)聚驅(qū)區(qū)塊經(jīng)驗(yàn)，注聚初期的含水低值時(shí)間應(yīng)保持在8 個(gè)月以上才能保證初期噸聚增油效果，以8 個(gè)月為受效臨界點(diǎn)論證合理流壓界限。不同類(lèi)型井組的含水低值時(shí)間隨著流壓值的增大呈先上升后下降的趨勢(shì)，如圖1 所示。其中，I 類(lèi)井合理流壓界限5.5～7.2 MPa，最佳流壓6.4 MPa；II 類(lèi)井合理流壓界限4.5～7.6 MPa，最佳流壓5.3 MPa；III 類(lèi)井合理流壓界限3.5～5.5 MPa，最佳流壓4.3 MPa，含水低值時(shí)間長(zhǎng)達(dá)12 個(gè)月，含水低值時(shí)間波動(dòng)較大。聚驅(qū)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，合理的聚合物用量直接關(guān)系聚驅(qū)提高采收率的大小和經(jīng)濟(jì)效益[10]，為防止聚合物沿高滲透層突破，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大波及體積的作用，采出端應(yīng)控制采液速度，減小注采壓差，保持較高流壓水平生產(chǎn)。

圖1 不同分類(lèi)井流壓與含水低值時(shí)間

3.2 含水下降期調(diào)整對(duì)策

隨著聚合物的注入，高滲透層滲流阻力增大，聚合物溶液開(kāi)始進(jìn)入低滲透層[11]，部分井組見(jiàn)到驅(qū)油效果，但含水降幅存在一定差異。一是流壓高含水降幅小，平面上采出井發(fā)育差而連通注入井發(fā)育好，受注采關(guān)系影響，聚合物溶液能順利注入但很難驅(qū)替同一井組采出井的剩余油。只有對(duì)采出井實(shí)施壓裂措施，才能提高注采井組間的滲流能力，保證采出井及時(shí)見(jiàn)到聚驅(qū)效果。二是流壓低含水下降幅度小，平面上采出井發(fā)育好而連通注入井發(fā)育差，聚合物溶液很難注入或者注入水平低，驅(qū)替前緣的油墻未形成或形成差，只有對(duì)注入井實(shí)施壓裂措施改造，建立注采關(guān)系，提高注入能力，保證采出井按時(shí)見(jiàn)到聚驅(qū)效果。

3.3 含水低值期合理流壓

由于聚合物的增黏、吸附、捕集作用，使高滲透層的相滲透率下降，流體黏度增加，阻力系數(shù)增加，中、低滲透層剩余油富集區(qū)將得到有效動(dòng)用，在含水變化曲線上出現(xiàn)最大降幅點(diǎn)，如圖2 所示。I 類(lèi)井的含水最大降幅整體高于II 類(lèi)井，兩者的趨勢(shì)基本一致。I 類(lèi)井流壓5.2 MPa 時(shí)，含水最大降幅為18 %；II 類(lèi)井流壓5.0 MPa 時(shí)，含水最大降幅為15 %；III 類(lèi)井流壓4.3 MPa 時(shí)，含水最大降幅為17%，高于II 類(lèi)井。除III 類(lèi)井外，流壓越高，含水下降幅度越小。不同類(lèi)型井的累計(jì)增油與最大含水降幅的趨勢(shì)基本一致，說(shuō)明整體受效時(shí)間基本同步，累計(jì)增油效果排序?yàn)镮 類(lèi)井＞II 類(lèi)井＞III 類(lèi)井。

圖2 不同分類(lèi)井不同流壓與含水最大降幅、累計(jì)增油

為保證含水低值階段的采液能力，流壓水平不宜過(guò)低，若流壓水平過(guò)低，注采壓差將增大，滲流能力增強(qiáng)，采出液中聚合物的濃度將增加，造成抽油機(jī)的負(fù)荷增大，采出井會(huì)出現(xiàn)結(jié)蠟、桿斷、泵漏的問(wèn)題，降低抽油泵的使用壽命[12]。結(jié)合已開(kāi)發(fā)聚驅(qū)區(qū)塊經(jīng)驗(yàn)，流壓小于3 MPa 的抽油機(jī)井抽油泵損壞的井?dāng)?shù)占總檢泵井?dāng)?shù)的45%。為保證抽油泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)，含水低值期分類(lèi)井的合理流壓界限應(yīng)控制在3.0～6.0 MPa。針對(duì)流壓低于3 MPa的井根據(jù)注采連通關(guān)系及時(shí)進(jìn)行壓裂措施改造。

3.4 含水回升期合理流壓

含水回升期，流壓越高，含水回升速度越慢，如圖3所示。I類(lèi)井流壓4.8 MPa、II類(lèi)井流壓4.3 MPa、III 類(lèi)井流壓3.9 MPa 時(shí)，含水回升速度最快。為有效控制含水回升速度，防止聚合物過(guò)早突破，保證注采能力，不同類(lèi)型的采出井需采取間抽或調(diào)小抽汲參數(shù)的方式保持高流壓生產(chǎn)。一旦出現(xiàn)聚合物濃度突升的情況，要通過(guò)產(chǎn)液剖面，判斷突破層位，及時(shí)進(jìn)行堵水，進(jìn)而驅(qū)替低含水層段的剩余油，提高聚驅(qū)效果。

圖3 不同分類(lèi)井不同流壓下流壓變化

3.5 壓裂時(shí)機(jī)和壓裂層段優(yōu)選

關(guān)于聚驅(qū)油層改造時(shí)機(jī)的研究，候雨辰等[13]認(rèn)為采出井的壓裂時(shí)機(jī)應(yīng)結(jié)合單井注入的聚合物用量。但從礦場(chǎng)應(yīng)用效果看，壓裂時(shí)機(jī)的確定還應(yīng)結(jié)合井組間的注采連通關(guān)系以及動(dòng)態(tài)變化特征。結(jié)合不同階段合理流壓界限，重新優(yōu)化分類(lèi)井的壓裂模式，見(jiàn)表2。含水下降期的壓裂層段以3、4類(lèi)河道發(fā)育為主，且流壓小于4 MPa，產(chǎn)液降幅大于30%的井；含水低值期的壓裂層段以1、2類(lèi)河道發(fā)育的中、低滲透層為主，且流壓小于3.5 MPa，產(chǎn)液降幅大于30%，采聚濃度小于400 mg/L及斷層或區(qū)塊邊部剩余油多的井；含水回升期的壓裂層段以1、2類(lèi)河道發(fā)育中的薄差層及動(dòng)用差層為主，且流壓小于3 MPa，采聚濃度小于500 mg/L的井。在壓裂選井上要結(jié)合井組注入壓力水平，注入壓力越高，在一定程度上表明油墻形成的越厚，采出端壓裂后的效果越好。

表2 不同發(fā)育類(lèi)型井壓裂模式

4 開(kāi)發(fā)效果對(duì)比

不同分類(lèi)井壓裂后采液指數(shù)均呈先上升后下降的趨勢(shì)，如圖4所示。I類(lèi)井壓裂后的采液指數(shù)上升84.7%，升幅最大，說(shuō)明采液能力提升最快，隨著采出時(shí)間的延長(zhǎng)，采液指數(shù)逐步下降，下降幅度的快慢反映了壓裂有效時(shí)間的長(zhǎng)短。I類(lèi)井采液指數(shù)下降到0.85 t/（d·MPa），仍高于壓裂初期水平，下降幅度最小，壓裂有效期最長(zhǎng)，達(dá)13個(gè)月；II類(lèi)井在壓后的第11個(gè)月，采液指數(shù)下降到初期水平；III類(lèi)井采液指數(shù)下降最快，壓裂有效期最短，僅9個(gè)月。將分類(lèi)井的合理流壓應(yīng)用到區(qū)塊的開(kāi)發(fā)調(diào)整和壓裂措施改造工作中，預(yù)測(cè)聚驅(qū)階段的采出程度高于數(shù)模0.5%。

圖4 壓裂井采液指數(shù)曲線

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）二類(lèi)油層在聚驅(qū)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，不同類(lèi)型井的動(dòng)態(tài)變化特征研究表明：注聚初期I 類(lèi)井合理流壓界限5.5～7.2 MPa，II 類(lèi)井合理流壓界限4.5～7.6 MPa，III 類(lèi)井合理流壓界限3.5～5.5 MPa；含水低值期合理流壓界限應(yīng)控制在3.0～6.0 MPa，不同類(lèi)型井的累計(jì)增油與含水最大降幅的趨勢(shì)基本一致，I類(lèi)井的累計(jì)增油效果要好于II、III類(lèi)井；含水回升期的流壓越高，含水回升速度越慢，因此，采出井應(yīng)保持較高流壓生產(chǎn)，控制含水回升速度。

2）通過(guò)對(duì)不同發(fā)育類(lèi)型井的壓裂層段優(yōu)選，能夠延長(zhǎng)壓裂井的有效期，提高聚驅(qū)壓裂效果。壓裂層段選擇上，含水下降期以壓裂3、4類(lèi)河道為主，全井壓裂，實(shí)現(xiàn)壓裂促效；含水低值期以壓裂1、2類(lèi)河道的中、低滲透層為主，實(shí)現(xiàn)壓裂增效；含水回升期以壓裂1、2 類(lèi)河道中的薄差層及動(dòng)用差層為主，實(shí)現(xiàn)壓裂提效。