提高聚合物驱分层注入测调效率的措施研究

王 龙，杨志刚

中国石油大庆油田有限责任公司采油工程研究院（黑龙江大庆163453）

提高聚合物驱分层注入测调效率的措施研究

王 龙，杨志刚

中国石油大庆油田有限责任公司采油工程研究院（黑龙江大庆163453）

针对目前聚驱分注井测试效率低、测试时间长的问题，调查分析发现影响单层调配时间长的要因：节流芯设计不完善、分质工具易堵塞、可调堵塞器憋压严重及低流量拟合精度低，并采取针对性措施。对策实施后现场统计结果表明，测调仪测调时间较常规测调缩短53%，达到预期目标，有效地提升了电动测调仪测调效率，取得了较好的经济效益和社会效益。

聚驱分注；测调仪；效率；正交试验；数值模拟

大庆油田为陆相沉积的大型砂体油田，属于非均质多油层砂岩油藏，水驱聚驱开采都需要采取分层注入手段来缓解层间矛盾，以提高整体开发效果。随着大庆油田聚合物驱的不断深入,渗透率低、层间矛盾大的二、三类油层已成为油田开发的主要对象，油层纵向上层数多、层段长，非均质性强，层间干扰严重，分层测试难度加大[1-2]。聚驱分注技术是三次采油应用最广泛的技术，随着聚驱分注井数和分注层段的增加，测试工作量大幅增加，聚驱电动测调技术是油田发展的一项新的分层测试技术。借助于先进的机电一体化控制技术，采用边测边调的方式进行流量、分子量测试和调配，极大地提高了测试效率和测试精度[3]，有效地减少了井下测试工具投放次数，缩短了测试时间，提高了整体测试效率，是大庆油田“低成本、高效率”油藏开发目标的必备技术。

1 现状和问题

统计表明，大庆油田2014年聚驱测调仪测调时间缩短幅度仅为33%，未达到聚驱项目部预期目标50%；测试效率低、测试时间长会造成注入井对地层进行压力补偿不平稳，与之相关联的油井补给压力不足，直接影响单井产量；另外，高效测调一次性投入成本高于常规测试，若测调效率低，无法达到缩短测调时间节约测试成本的目的，会对聚驱高效测调技术的推广与应用形成阻碍。对2015年3月之前利用聚驱测调仪进行测试的分注井资料进行搜集整理，统计出了现场所发生的五类问题：单层调配时间长72频次，测调仪下放遇阻18频次，电缆损坏10频次，地面控制系统失灵4频次，其他问题4频次。可以看出，症结问题来自单层调配时间长。

2 原因分析

2.1 节流芯设计不完善

由于油层地质情况不同，造成注入压力不同。通过节流芯所产生的节流压差，可以达到压力平衡的效果。据室内实验结果显示，流量50m3/d,节流芯提供节流压差1MPa，需要调节节流芯长度为63mm，电动测调仪进行调节所花费时间约为41min。现场调查54口井测井资料，统计结果显示：层间差异大导致节流压差需要1MPa及更大压差的29口井，占总数的53%。从室内实验和现场调查结果来看：单位长度节流芯提供的压差小，导致调节时间增加，从而增加了单层调配时间。因此，改进节流芯结构，提高节流压差，可大幅度减少单层调配时间。

2.2 可调堵塞器憋压严重

部分聚驱分注井下入可调分压注入工具后，井口注入压力上升，接近破裂压力，压力调节空间减小，增大了调配难度，延长单层测调时间。

2.3 分质工具易堵塞

现有可调分质注入工具采用喷嘴结构，中心过流通道较小。统计表明：高分高浓聚合物经过时，一个月内喷嘴发生堵塞概率50%，增加了测调不稳定性，延长了单层测调时间。

2.4 低流量拟合精度低

低配注量下室内流量拟合误差达4%，测试精度低，导致重复测量和错误调节，增加单层调配时间。

3 对策实施

根据“5W1H”研究方法[4]，通过详细分析，制定出以下对策。

3.1 完善节流芯结构

3.1.1 利用数值模拟和正交试验法确定节流芯结构参数

首先利用FLUENT软件对现有节流芯进行数值模拟计算得到节流压差数据，并结合室内实验得到的数据进行对比，模拟得到的数据和室内实验数据相对误差较小，趋势相同，因此证明数值模拟的可靠性。然后运用正交试验法确定需要利用数值模拟进行分析的节流芯参数组合（图1）。

图1 节流芯结构参数示意图

影响节流压差的因素如图1所示，即节流芯参数包括：槽前角（α）、槽距（H）、槽后角（β）和外径（h）。根据该对策实施的目标和生产实际情况设定节流芯参数评定标准，见表1。

根据因素位级，确定应用正交试验表L9（34）[5-6]，根据参数组合利用数值模拟进行分析，把模拟结果通过分值体现出来，并填入表2之中。

比较9个试验的质量得分，容易看出，3号试验的质量得分为109.5，最高。比较各列Ⅰ、Ⅱ、III数中的大小，确定槽距11mm、槽前角30°、槽后角30°和外径13mm组合合理。同时从极差R的结果可以看出，外径（R=24）和槽距（R=18）为重要因素，其余为次要因素。

表1 节流芯参数质量评分表（流量50m3/d内）

表2 确定节流芯参数正交试验表L9（34）

3.1.2 加工完善后的节流芯并进行试验

对完善后的节流芯进行工具制造，并进行室内实验，完善后的节流芯在流量50m3/d范围时，提供节流压差1MPa，调节时间仅为25min，调节时间缩短显著。现场试验10口分注井需要节流压差1MPa，应用完善后的节流芯，节流芯调节时间平均为26.5min，因此该措施有效。

3.2 优化结构布局

数值模拟结果表明：定位销钉、缓冲挡板及弹簧等组件导致进、出液口处过流面积较小，造成憋压。通过取消挡板、减少定位销钉个数等优化工具结构布局方式，增大进、出液口过流面积，改进后，进液口面积由44mm2扩大至78mm2，出液口面积由153mm2扩大至687mm2（图2）。

图2 可调分压注入工具结构图

室内及现场试验表明：改进后，工具憋压问题得到缓解，不管在室内还是现场试验，投入工具后，压力上升控制都在0.2MPa以内。

3.3 改变分质工具喷嘴结构

对喷嘴结构进行了改变，确定采用环空过流方式取代中心孔道过流，过流面积由12.7mm2扩至26.2mm2，同时为了提高分质效果，提升工具性能，采用了多级喷嘴串联形式，增加剪切次数。通过有限元模拟分析，确定出最优喷嘴间距，并进行加工试制。室内实验表明：流量50m3/d时，分子量调节范围由50%扩大到55%，压力损失由1.5MPa下降到0.8MPa，工具性能得到提升。之后开展的现场先导试验3口井结果表明：工具使用4个月，仍未发现堵塞，超过预期目标。

3.4 提高低流量拟合精度

采用“分段流量拟合法”取代“全量程流量拟合”，对高低流量采取不同的函数公式进行拟合，提高低配注量测试精度。室内流量标定结果表明：采用“分段流量拟合法”，低配注量（0～10m3/d）测试精度显著提高。现场对比试验3口井，结果表明：流量计分段标定后，测量精度得到提高，测量误差减少。通过室内和现场试验表明，该措施实施后拟合精度超过预期目标，因此该措施有效[7]。

4 实施效果

4.1 目标完成情况

截至2015年12月底，统计了不同层段的78井次测调时间，结果表明，不同层段的测调时间缩短幅度由2014年的33%提高到53%。

4.2 经济效益

1）由于测调时间的缩短，测调班组由4个精简到3个，每个测试班组设备按40万、人员按4个人计算，人均工资按120元/天计算，可节省人员及设备成本88万元。

2）与活动前相比，每井次影响注入量1.7天，按每天影响注入量10m3计算，平均含水按95.4%计算，影响产油0.78t；单井多注入聚合物0.019 5t，每吨聚合物增油70t，影响产油1.365t，共78井次，原油价格按2 800元/t计算，创造经济效益46.8万元。

5 巩固措施

为了使活动成果有效保持，制定了以下巩固措施：

1）编写了Q/SY DQ2015-153《聚驱电动测调分层流量测试操作规程》，规范了电动测调仪进行分层流量测试及测试资料的绘解、验收。

2）编写了《聚合物驱分注井电动测调工艺使用说明书》和《聚驱高效测调仪测试规范》，规定了施工所用工具的技术规范、检验方法、设计编写的依据和原则、施工要求、试验方法等。

6 结论

措施实施后，有效地缩短了电动测调仪测调时间，较常规测试缩短53%，提高了测试效率，有效节约了测试费用，为聚驱电动测调仪测调技术的全面推广提供了有力的技术保障。

[1]柴方源,徐德奎,蔡萌.二、三类油层聚合物驱全过程一体化分注技术[J].大庆石油地质与开发,2013,32(2):92-95.

[2]刘合,闫建文,薛凤云,等.大庆特高含水期采油工程研究现状及发展方向[J].大庆石油地质与开发,2004,23(6):65-66.

[3]唐俊东.聚合物驱分注井直读电动测调仪[J].内蒙古石油化工,2014(20):72-73.

[4]刘稹.谈5W1H在QC小组活动中的运用[J].科技与企业, 2014(7):11.

[5]何为,薛卫东,唐斌.优化试验设计方法及数据分析[M]．北京:化学工业出版社,2012．

[6]李志西,杜双奎.试验优化设计与统计分析[M].北京:科学出版社,2010.

[7]马仁杰,王荣科,左雪梅.管理学原理[M].北京:人民邮电出版社,2013.

Aiming at the low test efficiency and long testing time of layered injection polymer flooding,based on survey analysis,it is held that the main reasons causing long single layer deployment time are the imperfect design of throttle core,the easy plugging of alloca⁃tion tool,the strict pressure-out of adjustable plugging device,and the low fitting precision of low flow rate.After the targeted measures are taken,the statistics result shows that,the measurement and adjustment time is shortened by 53%,which reaches to the desired goal of 50%.Therefore the measurement and adjustment efficiency of the measurement and adjustment instrument is effectively improved, and the good economic benefits and social benefits have been achieved.

layered injection of polymer flooding；measurement and adjustment instrument；efficiency；orthogonal test；numerical simu⁃lation

左学敏

2016-05-26

中国石油天然气股份有限公司重大专项“二类油层聚合物驱进一步提高采收率配套技术”（编号：2008E-1207-1）。

王龙（1988-），男，现主要从事三次采油分注方面工作的研究。