聚合物驱后沥青调剖方式优选及数值模拟研究

王福林

（中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712）

聚合物驱后沥青调剖方式优选及数值模拟研究

王福林

（中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712）

沥青调剖是聚合物驱后进一步提高采收率的有效方法之一，具有调剖强度大、封堵效率高、对地层选择性强、成本低廉、无设备腐蚀、无地层污染等特点，但对其开发方式尚无一个完善、系统的评价。文中利用数值模拟方法，对典型井区进行精细数值模拟研究，针对沥青调剖井组在不同沥青质量浓度、注入速度、调剖半径、调剖时机及段塞组合方式下的驱油效果进行评价及优选，并详细阐述了沥青调剖的机理。结果表明，采用沥青调剖能够达到较好的开发效果，可为厚油层聚合物驱后开展调剖提供开发依据。

沥青调剖；聚合物驱；开发方式；数值模拟

0　引言

随着油田进入特高含水期开发，无论水驱还是聚合物驱，油田均面临因地层非均质性造成注入流体纵向或横向突进的问题［1-7］。调剖作为一种有效封堵高渗层、扩大中低渗层波及体积、改善开发效果的方法，已经成为油田开发不可或缺的一种手段［8-12］。

随着油田开发的精细化，对调剖的要求也越来越高，由此出现了各种调剖方法，以适应不同油层或开发方式，沥青调剖方法［13-16］便是其中之一。沥青来源于地层，对地层的伤害比较小，有利于后续储层改造［17-18］，其调剖的作用已被室内实验证明，并在大庆油田率先得到应用，取得了一定的成效，但对其开发方式尚无一个系统的评价。为此，本文利用数值模拟方法，对典型井区沥青调剖井组的驱油效果进行了评价及开发方式优选。

1　沥青调剖

1.1数值模拟模型

研究区Z4井区（12注16采），储层有效厚度14.6 m，平均渗透率820×10-3μm2，采用250 m×250 m的斜行列井网开发。2004年1月开始注聚合物，2009年12月，陆续转入后续水驱，停注聚合物后，综合含水率94.40%，采出程度51.8%，阶段提高采收率12.5百分点。至本次沥青调剖研究时，含水率为96.25%，采出程度为53.4%。

选用Eclipse软件开展注沥青调剖效果数值模拟预测，为确保模拟和预测的精度，采用25 m×25 m的平面网格，纵向上采用0.5 m细分，划分40个小层，网格数共计62×62×40＝153 760。

1.2调剖方案设计

根据现场实际研究的需要，共设计了不同沥青质量浓度、注入速度、调剖半径、调剖时机及段塞组合方式共5类25个正交调剖方案（见表1），均于2013年11月—2014年6月调剖，预测至2018年12月。

表1　5类沥青调剖正交方案

1.3优选步骤

首先根据矿场实际注入速度，优选注入的沥青质量浓度，按优选出的质量浓度再优选注入速度。然后以最优质量浓度和注入速度为依据，优选调剖半径并预测最佳调剖时机。最后利用5种段塞组合，优选段塞组合方式，并确定技术上可行的调剖方案。

1.4不同开发方式效果分析

1.4.1注入质量浓度

随着沥青注入质量浓度的增加，含水率呈下降趋势，累计产油量呈增加趋势。但是，当质量浓度从1 000 mg/L增至5 000 mg/L时，含水率下降幅度逐渐减小，累计产油量增加幅度也逐渐减小，4 000 mg/L以后，含水率及累计产油量基本保持不变；故推荐采用4 000 mg/L质量浓度注入。

1.4.2注入速度

以优选出的质量浓度4 000 mg/L沥青注入，设计注入速度分别为0.10，0.12，0.13，0.15，0.17 PV/a。随着注入速度增大，含水率下降幅度减小，累计产油量增加。当注入速度增至0.15 PV/a以后，含水率及累计产油量基本保持不变，故推荐采用0.15 PV/a的速度注入。

1.4.3调剖半径

在注入沥青质量浓度为4 000 mg/L，注入速度为0.15 PV/a条件下，预测调剖半径为0.33，0.50，0.67倍井距的含水率及累计产油量，对比优选调剖半径。含水率随调剖半径增大逐渐降低，但降低幅度呈减小趋势；累计产油量随调剖半径加大而增加，幅度同样呈减小趋势，而0.50与0.67倍井距的含水率及累计产油量都比较接近，从经济角度考虑，推荐0.50倍井距为调剖半径。

1.4.4调剖时机

针对区块实际含水率为96.40%的情况，为明确沥青调剖的最佳时机，分别在含水率为95.00%，96.00%，97.00%时，利用最优调剖方案预测，确定技术可行的调剖时机。与以往对聚合物驱后注高质量浓度聚合物驱的观点（即注入时机越早越好）不同，此次沥青调剖的结果表现为含水率95.00%，97.00%时的调剖效果均比96.00%时的差。不同含水率时调剖，含水率下降幅度相差不大，但在含水率为96.00%时，调剖后的含水率上升幅度最小。含水率为97.00%时调剖，初期含水率比96.00%时的低，但在后期，调剖效果降低。尤其是在油墙突破后，含水率上升速度加快，预计在2018年底，其含水率与95.00%时的相当。从产油量角度来看，在含水率为96.00%时调剖，其累计产油量一直高于95.00%和 97.00%时调剖，所以推荐在含水率为96.00%时进行调剖。

1.4.5段塞组合方式

根据优选的4 000 mg/L沥青最佳质量浓度，又从经济角度考虑，设置了4 000，2 000，1 000 mg/L 3种质量浓度，并分别组成 “高—低—高”、“低—高—低”、“低—中—高”、“高—中—低”、“中—低—高”等5种段塞组合方式。自2013年11月至2014年7月，共计9个月，以3个月为时间点，进行质量浓度交替。以“高—中—低”方式为例，前3个月注入高质量浓度4 000 mg/L段塞，中间3个月注入中质量浓度2 000 mg/L段塞，后3个月注入低质量浓度1 000 mg/L段塞。最后对比不同组合的含水率及累计产油量，优选段塞组合方式。

结果表明，“高—低—高”组合方式含水率下降幅度最大，“低—高—低”组合方式含水率下降幅度最小。分析认为：“高—低—高”组合方式，初期注入高质量浓度段塞，有效封堵了高渗层，提高了中、低渗层动用状况，中期注入低质量浓度段塞，在中低渗层内部进行剖面调整，后期注入高质量浓度段塞，巩固了调剖的效果，使高中低渗层均得到了有效动用；所以，其含水率最低，累计产油量最高。“低—中—高”方式注入时，初期采用低质量浓度段塞，对高渗层封堵不明显，其含水率在初期的下降幅度高于“低—高—低”方式，后期随着段塞质量浓度增加，对高渗层的封堵作用提高；所以后期含水率上升幅度最小。而“高—中—低”方式恰恰相反，初期含水率下降幅度仅次于“高—低—高”方式，但后期段塞质量浓度逐渐减小，封堵作用减小，含水率回升幅度加大，仅比“低—高—低”方式略低。在累计产油量方面，“高—低—高”方式最大，“低—高—低”方式最小，推荐采用“高—低—高”段塞组合方式进行调剖。

2　沥青调剖增产机理

2.1调剖与未调剖开发指标对比

在进行调剖方式优选后，又进行了沥青调剖增产机理研究。调剖后的最低含水率为95.43%，较现场实际调剖前的96.40%下降了0.96百分点。截至2018年底，预测调剖后累计产油量为66.38×104m3，较未调剖前的62.10×104m3增加了4.28×104m3。

2.2调剖与未调剖平面渗流场特征

依据平面渗流特征，开展了调剖增产机理研究，以调剖过程中及调剖结束后的2个时间点进行了渗流场分布对比（见图1、图2）。

图1　2014年6月流体介质渗流场

图2　2018年12月流体介质渗流场

2.2.1调剖过程中

图1为调剖与未调剖方案2014年6月的渗流场对比，前者注入调剖剂8个月后，调剖区明显见沥青调剖介质，而后者的渗流场中，调剖区不见沥青介质；沥青介质注入过程中，调剖区以注入井为中心呈径向分布，明显对原有渗流场进行分割，对近井及井间地带有效封堵，扩大了注入剂波及体积，增油降水作用明显。而未调剖区域，2个方案的渗流场相同，高渗水淹条带一致，未得到改善。

2.2.2调剖结束后

图2为调剖与未调剖方案2018年12月（注入调剖剂结束4 a后）的渗流场对比。从图2可以看出：未调剖方案中，注采井间水体连片分布，油井间大多处于高水淹区域，明显不利于开发；而调剖方案中，注采井间明显有沥青介质分割，有效地阻止了注采井间水淹通道形成，扩大了注水波及面积。

2.3调剖与未调剖纵向渗流场特征

为了更详细地观察调剖区与未调剖区纵向渗流场特征的差异，本文选取了研究区块平面图上北西—东南方向7口井（3注4采）的井点位置，绘制多井联合剖面，其中调剖区域内2口注入井（W7，W9），未调剖区域内1口注入井（W2）。将2014年7月调剖过程中的平面特征与2018年（调剖结束4 a后）的剖面进行了对比（见图3）。

图3　平面特征与连井剖面对比

2.3.1调剖过程中

2014年7月调剖过程中的剖面反映出，调剖方案中的2口注沥青颗粒井近井地带注入情况良好，剖面动用较未调剖方案要均匀得多，纵向上高低渗透层均得到有效动用，而未调剖区域2个方案的情况相同，突进现象均较严重。

2.3.2调剖结束后

将2018年12月调剖与未调剖的剖面进行对比，可以看出：调剖后水层突进的现象消失了，而且沿单方向注水突破的情况及纵向剖面的动用状况均得到了改善，扩大了纵向的波及体积，提高了油层动用程度（见图4）。

图4　2018年12月剖面

3　结论

1）对典型井区进行了精细数值模拟研究，并在不同的沥青质量浓度、注入速度、调剖半径、调剖时机等条件下对驱油效果进行评价及开发方式优选。研究认为：单段塞条件时，应采用4 000 mg/L的质量浓度，0.15 PV/a的注入速度，调剖半径在0.5倍井距，含水率在96.00%时，进行调剖；多段塞条件下，应采用“高—低—高”的段塞注入方式。

2）调剖区沥青介质注入过程中，平面上，注采井间明显有沥青介质分割，有效地阻止了注采井间水淹通道；纵向上，调剖井近井地带注入情况良好，剖面动用较未调剖方案均匀，沿单方向注水突破的情况及纵向剖面的波及体积均得到了大幅改善。沥青调剖方法有效封堵了注聚过程中未能有效封堵的优势渗流通道，扩大了注入剂的波及体积，改善了中、低渗层动用程度，能够实现聚合物驱后厚油层的有效开发。

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（编辑高学民）

Numerical simulation research of asphalt profile development mode and mechanism after polymer flooding

Wang Fulin
（Exploration and Development Research Institute，Daqing Oilfield Company Ltd.，PetroChina，Daqing 163712，China）

Asphalt profile control is one of the effective methods to further improve the recovery of after polymer flooding，which has the characteristics of strong profile control，high efficiency seal，selectivity of strata formation，low cost，no corrosion and no pollution，but there is not a systematic evaluation for the development.In this paper，numerical simulation method is applied to the Oilfield L5-29 well-block for fine numerical simulation study，the asphalt profile control effect for well group is evaluated and optimized under different asphalt concentration，injection rate，the radius of profile control，slug combination way and the timing of different profile，the mechanism of profile control is explained.Results show that the asphalt profile control can achieve better development effect and provides effective development basis for the thick oil reservoir after polymer flooding.

asphalt profile；polymer flooding；development mode；numerical simulation

国家自然科学基金项目“聚合物驱后热化学复合驱提高原油采收率理论研究”（51074035）

TE34

A

10.6056/dkyqt201503021

2014-12-20；改回日期：2015-03-30。

王福林，男，1980年生，工程师，博士，2010年毕业于东北石油大学，主要从事油藏工程及开发战略方面的研究。E-mail：wangfulin0408@163.com。

引用格式：王福林.聚合物驱后沥青调剖方式优选及数值模拟研究［J］.断块油气田，2015，22（3）：364-368. Wang Fulin.Numerical simulation research of asphalt profile development mode and mechanism after polymer flooding［J］.Fault-Block Oil& Gas Field，2015，22（3）：364-368.