稠油油藏化学驱原油黏度界限数值模拟研究——以胜利油田孤岛东区普通稠油油藏为例

李宗阳

(中国石化胜利油田分公司地质科学研究院，山东东营 257015)

稠油油藏化学驱原油黏度界限数值模拟研究
——以胜利油田孤岛东区普通稠油油藏为例

李宗阳

(中国石化胜利油田分公司地质科学研究院，山东东营 257015)

稠油油藏常规注水开发主要面临原油黏度高、储层非均质性强、采收率低等问题。以孤岛油田东区南15-5#站普通稠油油藏化学驱效果为基础，针对胜利油区不同原油黏度油藏条件，与矿场实际动态相结合，建立了化学驱油藏数值模拟模型；通过收集不同原油黏度油藏的高压物性、相渗曲线等开发试验数据，研究不同原油黏度对水驱、化学驱开发效果及注采能力的影响；考虑提高采收率和经济性两方面指标，初步确定适合化学驱的稠油油藏的地下原油黏度界限为500 mPa·s。在合适原油黏度条件下，应用化学驱技术可以提高稠油油藏原油采收率。

胜利油田；孤岛东区；稠油油藏；化学驱；数值模拟；地下原油黏度

1 研究背景

胜利油区稠油油藏资源丰富，储层以陆相沉积的河流-三角洲体系为主，分布范围广[1]。储层普遍具有非均质性强、地下原油性质变化大、油藏类型复杂多样等特点，比较适合于化学驱[2]。胜利油田探明稠油地质储量5.26×108t，目前仍有一部分稠油油藏处于未开发状态，占总探明储量的25%。目前油田开发进入中后期，整体产油量不断递减，采用常规水驱开发效果不理想、采收率较低。化学驱油技术在我国陆相水驱油田应用广泛，技术相对成熟，并取得比较好的矿场应用效果，但大多应用在地下原油黏度低于150 mPa·s的油藏，化学驱油技术适用的油藏地下原油黏度界限需要进一步研究。本文以孤岛东区南15-5#站普通稠油油藏(地下原油黏度为200 mPa·s)开发试验成功为基础，对油藏地下原油黏度条件进行扩展，应用化学驱油藏数值模拟手段，对不同原油黏度稠油油藏实施化学驱油技术适应性及可行性进行分析，得到适合化学驱的稠油油藏原油黏度界限，对提高普通稠油油藏采收率[3]、拓宽化学驱应用领域具有重要意义。

孤岛东区南Ng3-4单元位于孤岛油田东部、孤岛披覆背斜构造东翼，西邻中二区, 南北部以孤岛Ⅰ、Ⅱ号大断层为界，区域构造简单平缓，西高东低，南高北低，Ng35地面原油黏度2 000～4 500 mPa·s，Ng44地面原油黏度2 500～5 000 mPa·s，原油黏度分布与构造趋势一致，随构造部位的降低而增大，其中，15-5#站东临稠油热采区，地面原油黏度最大。

孤岛东区南自2011年6月开始聚合物驱油，2012年10月转二元复合驱，(0.2%石油磺酸盐+0.2%活性剂gd-1+1 800 mg/L聚合物)，截至2014年10月底，已累积注入0.3 PV(孔隙体积倍数)。15-5#站化学驱效果明显，与注聚前相比，15-5#站产油量从101 t/d增加到目前的250 t/d，综合含水从注聚前的90.6%下降到目前的73.2%，下降了17.4%，已累增油30×104t，提高采收率2.8%，取得了显著的降水增油效果。

2 化学驱模型设计

以东区南15-5#站普通稠油油藏地质参数为参考，油层纵向为正韵律油藏，分为等厚的三个层，每个小层平均厚度为5 m，孔隙度为30%。为体现油藏非均质性，设置三个层的渗透率自上而下分别为500×10-3μm2、1 500×10-3μm2、3 000×10-3μm2，网格步长为25 m×25 m，采用四个井组五点法井网，注采井距为280 m。

收集不同地下原油黏度油藏(地下原油黏度分别为50、200、300、500 、700、1 000 mPa·s)的高压物性及相渗曲线资料，并进行归一化、平均化和还原处理[4]，从相渗曲线(图1)可以看出，随着地下原油黏度的不断增加，等渗点、束缚水饱和度、残余油饱和度均出现左移现象，油相对应渗透率数值降低，残余油饱和度对应的水相渗透率明显降低，符合稠油油藏对应的水相相对渗透率在0.1左右的相渗特征。由于地下原油黏度的增加，原油的流动阻力不断增大，导致驱油效率降低[5]。

图1 不同原油黏度油藏相渗曲线

聚合物驱油原理主要通过降低水油流度比来提高波及系数，通过自身黏弹性产生较高的黏滞力，并改变油水界面黏弹性来提高驱油效率，达到降水增油提高油藏采收率的目的[6]。通过室内研究，对聚合物基本物化性能、增黏性、黏弹性的评价，筛选合适的超高分聚合物；并进行聚合物污水适应性、热稳定性、抗吸附性实验分析，研究聚合物的油藏适应性和长期稳定性[7]。最终确定超高分子聚合物浓度为2 000 mg/L，聚合物溶液表观黏度大于25 mPa·s。

模型设计注入速度为0.1PV/a，先水驱到含水93%，注入0.4 PV聚合物溶液(浓度为2 000 mg/L条件下黏度大于25 mPa·s)，后续水驱到综合含水经济界限98%结束。

3 不同原油黏度油藏化学驱效果分析

在上述油藏数值模拟模型建立的基础上，对6个不同原油黏度稠油油藏化学驱油效果进行模拟预测，并对模拟结果进行对比分析，选出能够应用化学驱技术开发的普通稠油油藏地下原油黏度界限。

3.1 水驱初期含水率

随着地下原油黏度的不断增加，水驱初期含水率不断升高(图2)，油水流动比明显降低。根据油水相渗曲线数据，可以得到含水率公式：

式中：fw——含水率，%；Sw——含水饱和度，%；μw——水相黏度，mPa·s； μo——油相黏度，mPa·s；Kro——油相相对渗透率；Krw——水相相对渗透率。

油藏地下原油黏度越大，水驱初期含水率越高，当原油黏度大于500 mPa·s时，主要是水相流体参与流动，地下原油几乎不能被驱动，油相流动能力差，开采效果差。当原油黏度达到1 000 mPa·s时，初期含水率几乎达到98%。

图2 不同原油黏度水驱初期含水率曲线

3.2 水驱到含水98%所需时间

随着地下原油黏度的不断增加，水驱到经济界限含水98%时所需时间不断减小(图3)，当原油黏度大于500 mPa·s时， 含水到98%的时间达到10年以下，开采效果变差。当原油黏度达到1 000 mPa·s时，初期含水大于98%，水驱阶段注水利用率低，最终采收率降低。

图3 不同原油黏度水驱到含水98%所需时间曲线

3.3 注入能力

随着地下原油黏度的不断增加，水驱阶段及注聚阶段注入能力均不断降低(图4)。根据稠油油藏地层破裂压力计算公式[7]，聚合物分子质量越高，注入能力越差。要使注聚量达到配注要求，聚合物溶液注入稠油油藏需要较高的注入压差，当注入压差达到5～8 MPa时，就有可能造成井底压力大于储层破裂压力，导致储层破裂[7]。

3.4 产液能力

随着原油黏度的增加，产液能力不断降低(图5)。根据平面径向流产量公式，油藏地下原油黏度越大，产液能力越小。稠油油藏岩石较疏松，储层的应力敏感性比较强，油藏原油在被驱替时，地下原油越稠，原油流动能力越差，产液能力不断降低，使得开发效果变差。

图4 不同原油黏度注入能力曲线

图5 不同原油黏度产液能力保留率曲线

3.5 提高采收率

随原油黏度的增加，水驱和聚合物驱油藏采出程度均不断降低，最终提高采收率幅度明显降低(图6)。当地下原油黏度大于500 mPa·s 时，水油流度比改善程度变差，开发效果不理想，一般采用蒸汽吞吐、蒸汽驱等热力降黏采油方式对原油进行开采[9]。该模拟是在相对均质模型理想条件下，提高采收率程度较实际条件下有所增大，根据储层化学驱技术经济适应性研究，稠油化学驱提高采收率幅度经济界限为5%～7%[10]，最终确定地下原油黏度界限为500 mPa·s 时，应用化学驱油技术可提高原油采收率，能够取得一定经济效益。

4 结论

(1)化学驱在开采普通稠油油藏方面具有很大潜力，根据数值模拟研究结果，普通稠油油藏应用化学驱油技术的地下原油黏度界限为500 mPa·s，可以提高普通稠油油藏采收率。

图6 不同原油黏度提高采收率曲线

(2)稠油油藏地下原油黏度越高，水驱初期含水率越高，水驱至含水98%所需时间越短。

(3)随着稠油油藏原油黏度的不断增加，油藏注入能力和采液能力都明显降低。

[1] 于连东.世界稠油资源的分布及其开采技术的现状与展望[J].特种油气藏，2001，8(2)：98-99.

[2] 韩大匡.中国陆上石油工业提高采收率技术的成就与面临的挑战[C]//第15届世界石油大会论文集[M].北京：中国石油天然气总公司信息研究所出版，1997.

[3] 史权. 用化学方法提高稠油采收率[J].国外油田工程, 2002, 18(4)：7-10.

[4] 董平川，马志武.储层相对渗透率评价方法[J].大庆石油地质与开发，2008,27(6)：55-58.

[5] 阳晓燕，马超.不同油藏条件下相渗曲线分析[J].科学技术与工程，2012, 14( 5) : 56-59.

[6] 刘玉章.聚合物驱提高采收率技术[M].北京:石油工业出版社,2006:70-71.

[7] Wang D，Xia H，Yang S，et al. The Influence of visco-elasticity on microforces and displacement efficiency in pores，cores and in the field[R].SPE 127453，2010.

[8] 廖广志. 浅层稠油油藏地层破裂压力计算方法探讨[J].石油学报，1992,13(4):76-84.

[9] 王友启, 周梅, 聂俊. 提高采收率技术应用状况及发展趋势[J].断块油气田, 2010, 17( 5) :628-631.

[10] 王正茂，廖广志.中国陆上油田聚合物驱油技术适应性评价方法研究[J].石油学报，2007, 27(3)：80-84.

编辑：李金华

1673-8217(2015)03-0126-03

2014-12-09

李宗阳，硕士，1986年生，2012年毕业于中国石油大学(华东)油气田开发专业，现从事三次采油提高采收率技术研究。

国家科技重大专项“胜利油田特高含水期提高采收率技术”(2011ZX05011)。

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