普通稠油油藏聚合物驱合理井距研究<br/>——以古城油田泌125区块为例

普通稠油油藏聚合物驱合理井距研究
——以古城油田泌125区块为例

2015-07-02高双华张连锋赵春旭常晓平

石油地质与工程 2015年4期

关键词：流压井距断块

高双华，张连锋，崔灿，赵春旭，常晓平

(1.中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南郑州 450000；2.中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院)

普通稠油油藏聚合物驱合理井距研究
——以古城油田泌125区块为例

高双华1，张连锋1，崔灿2，赵春旭1，常晓平1

(1.中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南郑州 450000；2.中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院)

以古城油田泌125区块为例,针对普通稠油油藏地下原油黏度高、地下原油流动呈非牛顿流体特性，应用油藏工程方法计算了注入能力、采液能力与油藏注采井距的关系；针对稠油油藏存在启动压力梯度的情况开展了有效驱替对井距的研究，结果显示，驱替压力梯度在注采井周围能量损耗最大，油水井中点处存在最小驱替压力梯度，且井距越大，最小驱替压力梯度越小。考虑到经济因素，参考数值模拟研究结果，最终确定了泌125区块合理的井距范围为120～141 m。

古城油田；泌125区块；合理井距；启动压力梯度

开采普通稠油油藏的方法主要有两种[1-2]：一种是蒸汽吞吐而后转蒸汽驱，一种是常规的水驱开采。水驱开采存在注水利用率不高、采收率低的问题[3-4]。聚合物驱从20世纪90年代现场试验以来，已经成为大庆、胜利、河南等油田提高采收率的主要技术之一[5-6]。目前国内外聚合物驱主要应用于地层原油黏度小于200 mPa·s的油藏[7]。近期随着聚合物性能、调剖堵水等技术的进步，胜利油田的聚合物驱实践证明增油效果较好的井集中在地下原油黏度500～1000 mPa·s区域[8]。河南油田针对地下原油黏度600 mPa·s左右的泌125断块开展聚合物驱研究，其中选择合理的井距是经济有效开发油田的一个重要环节。

1 油藏基本情况

古城油田泌125断块位于古城油田中部，为东西相交的两条反掉弧形正断层形成的地垒式断鼻油气藏，含油面积1.12 km2，地质储量223×104t，地下原油黏度652.7 mPa·s。储层主要由三角洲前缘亚相的水下分流河道、河口坝、前缘席状砂等微相组成，平均孔隙度26.1% ，平均渗透率1.606 μm2，属大中孔隙度、高中渗透储层。油藏深度590 m，温度40.9 ℃，油层厚度薄，平均有效厚度1.8 m，油砂体叠合程度高，为普通稠油边水断块油藏。

大量的物理模拟研究、数值模拟结果及工业化实践经验表明，五点法井网具有较高的水驱和化学驱采收率，国内大庆、胜利以及河南油田，聚合物驱、复合驱普遍采用五点法井网。类比油藏条件相似的泌124断块稠油油藏聚合物驱现场应用状况，确定单元采用五点法井网。

2 注入能力对井距的要求

聚驱注入压力的变化与注采井距、注入速度、溶液黏度、地层系数等因素有关，对井距的选择必须考虑注水时的注入压力与油层破裂压力之间的余量，即压力回升值，注入压力最大上升值可用下式计算：

(1)

在一个具体油层条件下，注入强度取决于每口井的日注入量。对于五点法井网，单井注入量可写成：

(2)

令(1)、(2)式中的Q相等，可以得到：

(3)

式中:Δp——压力上升值，MPa；Q——日注入量，m3/d；h——油层厚度，m；λ——SP溶液流度，μm2/(mPa·s)；l——SP前缘半径，相当于注采井距，m；rw——井筒半径，m；φ——油层孔隙度，%；υ——注入速度，PV/a；t——每年有效生产时间，d。

在泌125断块油藏条件下，考虑到筛选的聚合物残余阻力系数3.1，用上式分别计算了注采井距80、100、120、140、160、180、200 m条件下，聚驱不同注入速度时的注入压力回升值，根据计算结果绘制注入压力上升值与注入速度在不同井距条件下的关系图(图1)。结果表明：在相同井距条件下，聚合物驱注入速度与压力回升值呈线性关系，注入速度越大，压力回升值越大；相同聚合物驱注入速度条件下，井距越大，压力回升值越大。

图1 不同井距注入压力回升值与注入速度的关系

3 采液能力对井距的要求

注入聚合物溶液以后，由于注入流体的黏度增加，流动阻力增加，压力传导能力下降。虽然注入压力增加了，但生产井流压却下降，产液能力随之降低。油井产液能力降低主要发生在注聚初期，之后下降变得缓慢，降低注入浓度和后续水驱阶段，生产井流压又逐步回升，产液指数逐步增加。

井底流压与注采井距、采液速度等因素的关系式为：

(4)

式中:pi——油井井底流压，MPa；pe——油层压力，MPa；l——注采井距，m；φ——油层孔隙度，%；Jmin——比采液指数，t/(d·m·MPa)；υ——采液速度，PV/a；t——每年有效生产时间，d。

根据泌125断块油藏地质特征，井底流压下限不低于泡点压力3.2 MPa，计算了不同注采井距条件下的最大采液速度；结合泌125断块的现状，考虑采液指数下降60%，依据计算结果绘制井距与采液速度的关系图(2)。结果表明：在相同井距条件下，采液速度与井底流压呈直线关系，注入速度越大，井底流压越低；相同采液速度条件下，井距越大，井底流压越低。

4 开发井距界限

在井底流压为3.2 MPa的条件下，计算出不同井距与最大采液速度对应关系，在压力回升上限为6 MPa的条件下，计算出聚合物驱注入速度与极限井距的对应关系，如图3所示。

图2 不同井距采液速度与井底流压的关系

图3 最大井距与注入速度的关系图

根据注入能力与井距关系、采液能力与注采井距关系，可以看出，古城油田泌125断块油藏条件下，注入比采出困难，即井距极限应该主要考虑注入能力。聚合物驱油体系不同注入速度下的极限井距，如表1所示。

表1 不同注入速度下的最大注采井距

5 有效驱替对井距的要求

由于稠油黏度高、渗流阻力大，液固界面及液液界面的相互作用力大，导致稠油的渗流规律产生某种程度的变化而偏离达西定律[9]。早在1960年前苏联学者就提出稠油的非牛顿性[10]，随后很多专家指出稠油油藏具有启动压力梯度现象，认为当压力梯度较小时，稠油基本上不流动或渗流速度极小；只有当驱动压力梯度超过启动压力梯度时，才会有渗流发生[11]。初始压力梯度与油藏孔隙度及渗透率有关，其关系式为：

其中：τ0为屈服应力，N/m2;φ为孔隙度，%；k为渗透率，μm2。

根据上式计算得古城油田泌125断块的启动压力梯度0.0287 MPa/m。

根据渗流理论，在同一流线上，与汇、源等距离处的渗流速度最小[12]。本文从等产量一源一汇渗流理论出发，依据注采单元驱替压力梯度公式计算了不同井距条件下各点的驱替压力梯度值。结果显示，单元的驱替压力梯度在注采井周围能量损耗最大，油水井中点处存在最小驱替压力梯度，且井距越大，最小驱替压力梯度越小。

各井距条件下最小驱替压力梯度回归公式(图4)为y=7.1012x-0.8423, 若要油水井中点处的油流动，驱动压力梯度至少应等于油藏的启动压力梯度0.0287 MPa/m，计算有效驱替的最大注采井距为141 m。

图4 最小驱替压力梯度与井距关系

6 最小井距的确定

对不同井距的聚合物驱效果数值模拟结果显示(表2)，在水驱至含水90%时，注入0.5PV的聚合物后水驱至含水98%，期间注入速度保持0.12PV/a。从三个模型提高采收率幅度可见，小井距的聚驱增油幅度比大井距高，说明对于高黏油藏小井距有利于发挥聚驱效果。因此，泌125断块在聚合物驱前，通过井网完调整进一步缩小注采井距，对提高聚合物驱效果十分必要。但井距越小，投资越大，需考虑经济因素。类比油藏条件相似的泌123断块和泌124断块现场聚合物驱井网井距，确定泌125断块聚合物驱合适的井距为120～141 m。