克拉玛依油田304断块氮气泡沫调驱正交优化设计

2011-04-26殷方好张清波

断块油气田 2011年2期

殷方好王庆张彬张清波

（1.胜利油田分公司采油工艺研究院，山东东营 257000；2.中国石油大学（北京）石油工程教育部重点实验室，北京 102249；3.东胜精攻石油开发集团股份有限公司，山东东营 257000；4.胜利油田分公司孤岛采油厂，山东东营 257231）

殷方好1王庆2张彬3张清波4

针对克拉玛依油田五3东区上乌尔禾组油藏非均质性严重、水驱开发效果较差的问题，以304断块为例，进行了氮气泡沫调驱的数值模拟研究。剩余油分布的统计结果表明，该断块剩余水驱可采储量较少，延续水驱潜力不大，主力层位的SW322小层剩余水驱可采储量仅占剩余储量的7.26%。采用正交分析方法研究了发泡剂质量分数、地下气液比、间隔时间等参数对氮气泡沫调驱效果的影响，方差分析结果表明，地下气液比对氮气泡沫调驱效果的影响最为显著；最优参数组合为发泡剂质量分数0.4%，地下气液比2∶1，间隔天数120 d。

氮气泡沫调驱；数值模拟；正交设计；方差分析；极差分析；克拉玛依油田

目前我国大多数油田已进入中高含水期，准确预测油藏剩余油的空间分布已成为稳产和增产的主攻方向。砂砾岩油藏储层物性变化大、层间差异明显、非均质性严重，特别是低渗油藏油水分布复杂，提高采收率难度大［1-2］。泡沫调驱技术可同时提高波及系数和驱油效率，从而达到提高采收率的目的［3］，近年在泡沫调驱技术方面进行了大量的物理模拟和数值模拟研究［4-7］。

针对克拉玛依油田五3东区上乌尔禾组油藏高渗透条带发育、水驱开发效果较差的问题，以304断块为例，采用正交设计方法对影响氮气泡沫调驱效果的参数进行了研究。

1 油藏数值模拟研究

1.1 区域地质概况

304断块位于克拉玛依油田五3东区上乌尔禾组油藏的下盘，为一受地层、断裂遮挡的构造-岩性油藏，油层中部埋深2 540 m，油层中部海拔-2 265 m。油藏类型属于低孔低渗、遮挡断层发育的复杂Ⅱ类砂岩油藏，基本参数如表1所示。2008年11月，304断块采出程度为10.31%，含水率达到85.16%。

表1 304断块油藏基本参数

1.2 数值模拟研究

应用CMG三维可视化地质建模软件BUILDER，结合钻井、测井及分析化验资料，建立该断块油藏的三维地质模型。模型网格系统为55×63×3=10 395，平面上采用均匀网格系统，网格尺寸为30 m，纵向上设置模拟层为小层（SW31、SW321、SW322），其主力层系为SW322小层。计算油藏模型中的毛细管压力和相对渗透率关系模型采用端点缩放技术［8］。模拟304断块油藏地质储量为47.79×104t，误差为2.96%，储量拟合的结果较好。区块及单井拟合指标均达到了拟合要求。

2 剩余油分布研究

历史拟合结束时可以计算出各模拟层的剩余油饱和度分布，即得到模拟范围内所有有效网格的剩余油饱和度，进而可以计算出各模拟网格块的剩余储量丰度、剩余可采储量丰度及地下水淹程度。图1—图4为不同水淹级别下的剩余储量和剩余水驱可采储量的分布及其所占的比例，可以看出，主力层系SW322小层50%以上的剩余储量地下含水率fw已经超过了90%，正因为如此，该层35.39×104t的剩余储量中水驱可采的部分仅为2.57×104t，占剩余储量的7.26%，延续水驱潜力不大，必须考虑转换开发方式，改善开发效果。

图1 不同水淹级别下的剩余储量

图2 不同水淹级别下的剩余储量比例

图3 不同水淹级别下的剩余水驱可采储量

图4 不同水淹级别下的剩余水驱可采储量比例

3 氮气泡沫调驱参数正交优化设计

3.1 试验方案的确定及模拟结果

注入方式为水与氮气泡沫交替注入。选取L9（34）正交表对间隔天数、地下气液比、发泡剂质量分数等影响调驱效果的主要参数进行优化设计。间隔天数取值为30，60，120 d，地下气液比取值为1∶2，1∶1，2∶1，发泡剂质量分数取值为0.4%，0.5%，0.6%。9种模拟方案均预测6 a，计算结果如表2所示。

3.2 正交试验结果分析

从表3看出，最优的方案组合为：发泡剂质量分数0.4%，地下气液比2∶1，间隔天数120 d。各因素对调驱效果影响由大到小的顺序为：地下气液比，间隔天数，发泡剂质量分数。表4为方差分析结果，给定检验显著水平为0.05，查F检验的临界值表得F0.05（2，2）=19.0，与表4中的F值比较，则地下气液比的影响最为显著。

表2 各方案计算的采收率

表3 氮气泡沫调驱效果极差分析

表4 氮气泡沫调驱效果方差分析

4 结论

1）氮气泡沫具有较强的封堵能力，能够选择性地封堵高渗孔道，提高低渗透层的波及体积，进而起到改善开发效果的目的。

2）应用CMG三维可视化地质建模软件BUILDER，结合钻井、测井及分析化验资料建立了304断块油藏的三维地质模型，数值模拟及剩余油分布研究表明，该断块油藏非均质性严重，延续水驱潜力不大，必须寻求开发方式的转换。

3）运用正交分析的方法优选出最优的方案组合为：发泡剂质量分数0.4%，地下气液比2∶1，间隔天数120 d。各因素对调驱效果影响的主次顺序为：地下气液比、间隔天数、发泡剂质量分数。

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Orthogonal optimization design of nitrogen foam flooding in Block 304 of Karamay Oilfield

Yin Fanghao1Wang Qing2Zhang Bin3Zhang Qingbo4
(1.Research Institute of Oil Production Technology,Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Dongying 257000,China;2.MOE Key Laboratory of Petroleum Engineering,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;3.Dongsheng Jinggong Petroleum Development Limited,Dongying 257000,China;4.Gudao Oil Production Plant,Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Dongying 257231,China)

Aiming at the problems of strong heterogeneity and poor waterflooding result of the oil reservoir in Upper Wuerhe Formation of East V3 Area in Karamay Oilfield,the numerical simulation of nitrogen foam flooding is conducted,taking Block 304 as an example.The research of remaining oil distribution shows that the remaining waterflooding recoverable reserves are less in the block,with little potential to waterflooding.The remaining recoverable reserves in SW322 layer of main horizon account for 7.26%of the remaining reserves.Orthogonal analysis method has been used for studying the effect of various parameters,including foam agent concentration,subsurface gas-liquid ratio and interval time,on the nitrogen foam flooding.Variance analysis shows that the subsurface gas-liquid ratio has the most obvious effect on nitrogen foam flooding.Optimal parameter combination is 0.4%foaming agent contents,with subsurface gas-liquid ratio 2∶1 and with interval number 120 d.

nitrogen foam flooding;numerical simulation;orthogonal design;variance analysis;range analysis;Karamay Oilfield

国家科技重大专项“热力开采后稠油油藏提高采收率技术”（2009ZX05009-004-05）资助

TE347

：A

1005-8907（2011）02-267-03

2010-05-19；改回日期：2011-01-14。

殷方好，男，1984年生，硕士，工程师，2010年毕业于中国石油大学（北京）油气田开发工程专业，现从事稠油油藏热力采油技术方面的研究工作。

（编辑孙薇）

殷方好，王庆，张彬，等.克拉玛依油田304断块氮气泡沫调驱正交优化设计［J］.断块油气田，2011，18（2）：267-269. Yin Fanghao，Wang Qing，Zhang Bin，et al.Orthogonal optimization design of nitrogen foam flooding in Block 304 of Karamay Oilfield［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2011，18（2）：267-269.