下二门油田聚合物驱实践和认识

2010-09-29魏秀芹

石油地质与工程 2010年6期

关键词：增油段塞断块

孙永,魏秀芹

(中国石化河南油田分公司开发事业部,河南南阳 473132)

下二门油田聚合物驱实践和认识

孙永,魏秀芹

(中国石化河南油田分公司开发事业部,河南南阳 473132)

聚合物驱作为一种提高采收率的方法,宏观上主要靠增加驱替液粘度,降低驱替液和被驱替液的流度比,扩大波及体积;微观上由于聚合物固有的粘弹性,在流动过程中产生对油膜或油滴的拉伸作用,增加携带力,提高微观洗油效率。下二门油田进入高含水开发后期,综合含水上升,采油速度下降,为改善开发效果,自1996年开始对下二门油田的五个单元进行注聚开发,通过不断地探索,制订完善注聚方案和相适应的配套工艺技术,加强注聚管理和调整,取得了较好的聚驱效果。

下二门油田;聚合物驱;方案优化;高含水期;开发效果

“九五”以来,河南油田先后在下二门 H2Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V、H3I油组共5个油组开展了聚合物驱工业化应用,形成了聚合物筛选评价、断块油藏聚合物驱井网调整等系列三次采油配套技术,现场实施效果显著,注聚开发累积增油39.3×104t,提高采收率3～11个百分点[1-3]。

1 下二门断块油藏地质特征

下二门油田含油面积7.5km2,地质储量2146×104t。平面上被6条主控正断层切割,形成4个断块。油气主要集中分布在II断块。纵向上分为8个油组,近50%的地质储量分布于10%的主力油砂体中。储层孔隙度13.4%～24.7%,渗透率变化范围0.08～2.174μm2,层内渗透率变异系数0.68～0.94,级差 1.9～486.0,突进系数 1.41～6.45,层间渗透率变异系数0.41,级差3.9,突进系数1.7。层内层间都存在较强的非均质性。

2 水驱开发简况及存在问题

下二门油田1978年投入开发,水驱开发先后经历了初期合采阶段、细分综合调整阶段、井网加密调整三个阶段。开发初期含水上升速度快,开发指标相对较差,开发中、后期通过层系细分调整、井网加密的手段进一步完善注采井网,开发效果有所改善。

但随着开采时间的延长,逐渐暴露出综合含水上升、采油速度下降的问题,进一步提高采收率难度加大。主要原因:①是油层非均质性严重,注水沿高渗透条带突进,形成窜流,导致油井含水上升快,产量递减快,且水驱难以均衡波及,剩余油分布在纵向及平面上差异较大,挖潜困难;②一些单元原油粘度偏高,油水粘度比值较高,常规注水驱油效率低。

3 下二门断块油藏聚合物驱实践

下二门油田从1996年开始在 H2Ⅱ油组开展聚合物驱工业化应用,经过十多年的探索与发展,形成了一套完整的三次采油技术体系[2-4]。

3.1 断块油藏聚合物驱方案优化设计技术

3.1.1 注入速度、注采比优化

数模优化结果显示:随着注入速度的增加,聚合物驱油作用增强,提高采收率幅度上升。当达到0.13PV/a以上,注入速度增加造成相应产液量增加和聚窜速度加快,不利于发挥中低渗层效果和扩大波及体积,提高采收率幅度下降。在工业化应用中,优化的注入速度为0.12～0.13PV/a,在此速度下,确定注采比为1.1～1.3,取得了较好的聚驱效果。

3.1.2 段塞优化

数模结果表明,随着段塞加大,提高采收率值增加,但吨聚合物增油下降,综合指标(提高采收率与吨聚合物增油量乘积)逐渐增加。在400～500mg/(L·PV)的段塞用量下,综合指标达到峰值。优选段塞量为420mg/(L·PV)左右,对段塞结构优选认为三级段塞结构优于二级段塞结构,前缘段塞浓度高于主体段塞浓度,段塞尺寸0.45PV左右。

通过段塞优化采用三级段塞结构,前缘段塞采用超高分子量的高浓度聚合物可以起一定的降低渗透率、调整微观剖面的作用;主体段塞以改善水油流度比为主;后尾段塞对主体段塞起保护作用(表1)。

表1 不同段塞结构下聚合物驱开发效果

3.1.3 聚合物浓度优化

研究结果表明,在聚合物用量相同条件下,随着浓度的增加提高采收率幅度迅速增大。当浓度在1000mg/L以上时,提高采收率达到最高值,继续增加浓度提高采收率略有减小。因此,聚合物注入浓度选择为1000mg/L。

3.2 断块油藏整体深度调剖技术

下二门油田层间、层内非均质性强,大孔道发育,因此在注聚前必须进行整体深度调剖,随着聚合物驱的开展,已经形成了注聚过程中和注聚转后续水驱前的调剖技术和调剖剂体系。

下二门油田 H2Ⅱ油组在注聚前的深度调剖,使吸水指数下降53.2%,注水压力上升1.9MPa,启动压力升高0.7MPa,吸水差的厚度由17.5%下降至11.5%,高吸水强度的厚度由37.8%下降至7.8%,下降30个百分点(表2)。注聚过程中的调剖使对应油井产量由128t上升至143t,增产15t,并有效地控制了聚合物窜流,注聚三年尚未出现大面积的聚合物窜流现象。转后续水驱前调剖,使吸水强度大于8m3/(d·m)的厚度由40.3%下降至20%(表3),有效防止了后期注入水突进,进一步扩大了聚合物驱效果。

表2 注聚前调剖吸水剖面变化表

表3 转后续水驱前调剖吸水剖面变化表

3.3 聚合物驱井下分注工艺技术

尽管在注聚过程中采取了一系列的措施扩大波及体积,但是受层间非均质性的影响,一些层仍然锝不到有效动用。通过注聚过程中的探索,形成了油套分注、单管多层低剪切分注技术。

技术指标:①分注层数:2-4层;②聚合物剪切率小于6%;③压降:1.5～3.5MPa;④单层排量范围:25～180m3/d。

技术特点:①配注工具对聚合物剪切率低、压降大、适应排量范围大;②分注管柱能够彻底反洗井到油层底部,并具有憋压泄流功能,可避免配注器因聚合物返吐堵塞问题;③分层密封可靠,配注器芯子投捞可靠,工艺成功率高;④采用外流式三参数电磁流量计分层测试,结果可靠。

开展现场试验19井次,聚合物井11口,交联聚合物井5口,截止2003年7月,累计增注4.1×104m3,累计控制无效注入12.6×104m3。

3.4 聚合物驱解堵工艺技术

(1)二氧化氯粉剂体系,由A、B两种组份在地层条件下生成新生态的二氧化氯,具有高效的破胶、杀菌和除硫效力。

(2)采用多功能段塞组合解堵工艺,增压段塞采用发气剂提高解堵层的地层压力,增强对解堵残液驱动返排,降张段塞采用表面活性剂清洗解堵层的油污,使解堵剂能够充分作用于堵塞物,提高解堵剂的利用率;表面活性剂可以降低油水界面张力,解除水锁,提高油相渗透率;破胶段塞采用氧化剂,有效降解吸附、滞留在地层孔隙中的聚合物及交联聚合物凝胶;扩孔段塞采用缓速酸,溶解岩石基质,扩大岩石的孔隙度,提高地层渗流能力。

室内实验中通过对 DOW、GLSA、GLSK、HGLS、GMSK、GYHN、GTJ、HNMS、HLS、HP、HCl、HCS、HJS、HFB和 H等十多种常见强氧化剂及助剂的解堵性能进行筛选评价,最终确定出解堵剂配方,试验结果表明:该配方对聚合物及铬交联聚合物体系5小时降解率达到100%(表4)。

表4 解堵剂配方技术指标

(3)小型压裂技术:针对深层堵塞的油井,在采取常规解堵措施无法达到配液要求时,采取小规模压裂措施,并取得了较好的效果。

截止目前已累计施工9井次,工艺成功率100%,累计增油 2234t,增注 43854m3。

3.5 断块油藏聚合物驱动态调配技术

3.5.1 控制边水浸入速度、扩大聚驱见效范围

普遍认为注聚开发中边外注水可以平衡注聚,防止聚合物窜流和聚合物外溢。但在注聚一段时间后发现,下二门油田边水较活跃,边外注水影响对应油井的见效,因此采取控制边外注水,加强内部注聚,使注聚区块内部注采比稍高于外部水驱注采比,利于聚合物流体向外围扩展。7口内部注聚井配注由930m3/d提高到1070m3/d,外围4口水井配注由150m3/d降低到45m3/d。调配后,新增注聚见效井3口,单元日产油由156t上升到172t,含水由77.3%下降到75.8%,扩大了聚合物驱的效果。

3.5.2 及时调配,保持地下注采动平衡

聚合物驱过程中要不断打破原有的注采平衡,建立新的注采平衡,改变液流方向,扩大波及体积。下二门油田 H2IV油组 T5-2314井组自开采以来,长期未见聚驱效果。T5-2314井2000年8月开始注聚,油井虽检测到聚合物浓度,但没有见效。2002年10月 T5-2314井增加注入量20%,T5-235井日产油由4t上升到24t,含水由53%下降到22%。

3.6 聚合物驱剩余油分布跟踪监测技术

为了有效指导改善聚合物驱调整措施,增加措施的针对性,加强剩余油分布的跟踪及监测,主要采用室内物模、数模跟踪研究、集流型剖面测井、取心分析、示踪剂及动态监测等方法,能及时准确地了解了地下剩余油分布及油水井工作状况,为油水井的改造和挖潜措施提供准确的资料。

4 下二门断块油田聚合物驱效果

4.1 改善水油流度比,提高了波及体积系数

聚合物注入油层后,将产生两项基本作用机理:一是控制水淹层段中的水相流度,改善水油流度比,提高水淹层段的实际驱油效率;二是降低高渗透率水淹层段中流体总流度,缩小高、低渗透率层段间水线推进速度差,提高实际波及系数。下二门油田注水开发阶段的水驱波及体积系数在75%以下,聚合物驱后波及体积系数达到83%[4-5]。

4.2 渗流阻力场建立,注入压力上升,吸水剖面改善

注聚中,注入压力上升和视吸水指数下降,说明调剖和注聚后注入井近井地带渗流阻力增大,渗透率剖面得到调整,中、低渗透层得以启动。如下二门油田 H2Ⅱ层系聚合物驱共有注聚井7口,注聚前、后对比,注入压力由4.27上升到了5.57MPa,上升1.3MPa,视吸水指数平均由28.8下降到24m3/d·MPa,注聚井吸水剖面注聚后改善程度为60.6%。

4.3 油井见效率高,增油降水幅度大

下二门油田5个注聚区块,聚合物驱控制地质储量704×104t,注聚井数40口,对应油井98口。注聚以来累积增油39.3×104t,提高采收率3～11个百分点,吨聚合物增油46t。其中 H2Ⅱ油组注聚效果尤其明显,聚合物驱注入孔隙体积0.43PV,对应16口采油井全部见效,提高采收率11.02个百分点,吨聚合物增油158t。