海上油田疏水缔合聚合物驱分级控制历史拟合方法研究
2013-09-21刘英罗宪波李金宜张迎春苏彦春
刘英 罗宪波 李金宜 张迎春 苏彦春
(中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海油田勘探开发研究院，天津 300452)
渤海海域油田提高采收率较为现实的途径是基于聚合物驱的化学驱提高采收率技术，该技术是构成海上油田高效开发新模式的基础和关键，在海上油田开发新模式中具有十分重要的地位和作用［1］。新模式模糊了第一、二、三次采油的界限，对于聚合物驱为主的提高采收率技术，提出早期注水、注水即注聚、注水注聚相结合的措施，在最短的时间内采出更多的原油，达到最大采收率。
绥中36－1油田是海上首次开展聚合物驱的油田，针对绥中36－1油田注入水矿化度高，尤其是钙镁离子浓度高等特点，选用了抗盐的疏水缔合聚合物。绥中36－1油田经过单井注聚阶段、井组注聚阶段并进入扩大井组注聚阶段历时已超2 a，有一定的增油降水效果，达到了注聚矿场试验的目的。
疏水缔合聚合物驱矿场试验中，对注聚油藏的认识以及注聚方案的优化需要借助于数值模拟历史拟合，其关键点是聚合物物化参数的选取［2］。室内实验条件和地下油藏渗流条件的差异，导致室内实验得到的聚合物物化参数偏理想化。根据7年间的注聚矿场试验生产数据得到一套油藏规模的物化参数，使历史拟合修正的模型更加接近地下真实油藏。
1 注聚区历史拟合研究
1.1 数值模拟模型
本次研究采用角点坐标，在平面上划分网格75×117，共8775个网格，纵向上共分为56个模拟层，总网格数为8775×56，共计491400。模型X方向步长7～115 m，Y方向步长39～70 m，Z方向步长0.4～29 m;模型渗透率平均值为 1750 ×10－3μm2，孔隙度平均值为0.289。在注聚井组试验阶段A7井组采用4口注聚井，在扩大井组注聚阶段新增7口注聚井，形成A7扩大井组注聚和B7井组注聚。
由于模拟范围内包含注聚单井试验、注聚井组试验和扩大井组注聚，因此历史拟合分为水驱历史拟合及聚合物驱历史拟合两部分。水驱历史拟合采用绥中36－1油田生产项目队研究结果，聚合物驱历史拟合至2009年6月。
1.2 注聚历史拟合新观点
1.2.1 新的阶段划分
分三个阶段进行历史拟合，即单井注聚阶段、井组注聚阶段和注聚扩大阶段，强调分级控制理念。
(1)一级控制:单井注聚阶段。聚驱只在油田小范围内发挥作用，受效井单一，效果显著。此阶段历史拟合过程中，重点考虑如黏度、残余阻力系数等对聚驱影响显著的物化参数，暂不考虑吸附量、不可及孔隙体积的影响(不可及孔隙体积和吸附量对聚驱效果影响小)。
(2)二级控制:井组注聚阶段。聚驱从单井扩大到井组，聚驱效果在井组生产中得以动态体现。此阶段历史拟合中，要充分考虑各物化参数对拟合参数的影响，需要做聚合物物化参数敏感性分析，并进行聚合物物化参数调整，实现精细的历史拟合。
(3)三级控制:注聚扩大阶段。随着聚驱范围进一步扩大，聚驱效果在油田生产过程中逐渐显现。在井组拟合的基础上，充分结合注聚区域内各井的吸水剖面、产液剖面、饱和度测井、小层水淹图、生产井产聚浓度等资料，细化研究聚合物溶液地下渗流情况，以聚合物物化参数调整为主、静态模型调整为辅的手段进行聚驱历史拟合。
1.2.2 新的拟合思路
与黑油模型相比，聚驱模型多了一套聚合物物化参数。聚合物物化参数在实验室内是最确定的参数，然而在矿场使用中是最不确定的参数;因此，一方面是根据动态认识对模型的修改，另一方面是通过修改聚合物物化参数达到拟合的目的，同时根据6年间的注聚矿场应用得到一套聚合物物化参数。
1.2.3 新的拟合参数
它的“新”，体现在“多”。不仅需要拟合井组含水、单井含水、静压、流压、而且更需要拟合见聚浓度、聚合物物化参数，通过上述参数与实测值吻合程度，检查历史拟合的精度。
1.3 历史拟合过程
1.3.1 聚合物驱跟踪拟合步骤
基于水驱历史拟合油藏模型，利用ECLIPSE软件的POLYMER模块，从2003年9月 —2005年5月拟合J03井注聚试验，2005年10月 —2009年6月拟合注聚试验井组和井组扩大的生产动态。
首先在水驱历史拟合建立的油藏模型基础上，加载聚合物驱注入、产出生产数据;然后通过调整模型中聚合物参数，计算含水的变化，认识模型中不同聚合物溶液参数的敏感性;最后在油井定液量、水井定注入量的条件下通过调整聚合物驱参数、地层传导率和注入井吸水剖面等拟合生产井含水、静压和见聚浓度，从而建立有效可靠的聚合物驱油藏模型。
1.3.2 跟踪拟合参数调整
调整原则:在井组聚合物驱方案设计的聚合物参数基础上，以调整聚合物溶液参数为主、调整地质模型参数为辅，通过拟合含水变化达到最终拟合的目的。
调整的参数包括:
(1)调整虚拟井的注水量以便拟合注入井吸水剖面。
(2)聚合物溶液参数主要是黏度、残余阻力系数和吸附量。
(3)井间渗透率和传导率，结合小层水淹图及动态认识进行调整。
1.3.3 聚合物物化参数敏感性分析
在一级控制阶段，主要针对黏度和阻力系数进行敏感性分析(图1、图2)。
图1 单井注聚阶段注入黏度敏感性分析
图2 单井注聚阶段阻力系数敏感性分析
在二、三级控制阶段，从模型中切出注聚井组，进行聚合物物化参数敏感性分析(图5—图6)。
图3 聚合物地下工作黏度敏感性分析
图4 聚合物吸附量敏感性分析
图5 聚合物不可及孔隙体积敏感性分析
图6 聚合物残余阻力系数敏感性分析
从敏感性分析的结果可以看出，以累产油为观测数据，聚合物的黏度和残余阻力系数对累产油量很敏感，不可及孔隙体积和吸附量不敏感。敏感性排序为:黏度＞残余阻力系数＞吸附量、不可及孔隙体积。
1.4 历史拟合结果
1.4.1 含水拟合结果
由图7可知，在一级控制阶段通过对聚合物黏度和残余阻力系数的调整，在聚驱阶段油井含水拟合更符合实际情况。
图7 单井注聚阶段油井含水拟合常规方法与新方法效果对比
从图8可知，二级和三级控制阶段，在井组聚合物驱方案设计的聚合物参数基础上，以调整聚合物溶液参数为主，调整地质模型参数为辅，通过拟合含水变化达到最终拟合的目的。
图8 井组注聚及扩大注聚阶段含水拟合常规方法与新方法效果对比
1.4.2 静压拟合结果
地层静压的观测值与数值模拟计算值基本重合，吻合程度高，说明油藏的能量拟合与目前认识一致。
1.4.3 产聚浓度拟合结果
单井的见聚浓度的趋势、数值模拟计算值和观测值相一致，局部出现观测值跳动。在历史拟合过程中见聚浓度的拟合比较困难，其原因除了地层吸附滞留之外，还有实验室测量误差。
2 单井防砂段注聚量优化方案研究
绥中36－1油田注聚区纵向上I油组注聚，II油组注水，受益油井采用合采的方式。纵向上注聚受注水的影响，平面上受周边注水的影响。现提出聚驱调整的建议方案，协调注水与注聚的关系，降低注水对注聚的干扰。
I期注聚方案共设计26口注聚井，聚合物用量约7.5万t。设计A7井组、B7井组注聚浓度1750 mgL;AI平台及J平台边部2250 mgL。方案预计I期增油555万m3，提高采收率6.0%。在基础方案的基础上进行优化注聚方案研究，保持原方案的单井注聚量不变，设计4套方案。
在聚合物驱历史拟合的基础上，利用数值模拟技术，进行4套方案的指标对比。根据聚驱增油量(图9)，按照防砂段的剩余储量劈分注(水)聚量的结果最优。截至注聚结束，与水驱开发方式相比，通过数值模拟预测按照防砂段的剩余储量劈分注(水)聚量的累增油为 592.42万 m2，提高采收率6.85%。
图9 注聚方案累产油量对比
3 结论
(1)根据绥中36－1油田的注聚矿场应用情况，摸索出全新的注聚历史拟合方法，从含水、静压、流压、见聚浓度以及增油量等指标综合考核，认为该历史拟合方法得到的模型符合目前的认识。
(2)通过注聚历史拟合得到符合目前矿场认识的聚合物物化参数，丰富了海上聚合物驱理论与实践。
(3)在注聚区历史拟合的基础上，进行优化注水注聚方案研究，分别设计了4套方案，从数值模拟预测结果来看，按照防砂段的剩余储量劈分注(水)聚量的结果最优。
［1］Wang D M，Zhang J C，Meng F R，et al.Commercial Test of Polymer Flooding in Daqing Oil Fields［G］.SPE 29902，1995.
［2］Ming H，Xiang W T，Zhang J.Application of EOR Technology by Means of Polymer Flooding in Bohai Oil Fields［G］.SPE 104432，2006.
