层内夹层对海上聚合物驱油田剩余油分布影响

2018-12-04李红英王欣然陈善斌刘喜林张倩萍

特种油气藏 2018年5期

李红英，王欣然，陈善斌，刘喜林，张倩萍

(中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300459)

0 引言

聚合物驱作为一项提高采收率技术，因其能控制水油流度比，并有效改善储层纵向波及效果[1-3]，已成为海上油田提高采收率的重要方法，但油藏经过聚合物驱替后，剩余油分布变得更加复杂[4-6]，因此，掌握不同影响因素下的聚合物驱剩余油分布规律，对聚合物驱油田开发后期挖潜调整至关重要。渤海Y油田由于其主力开发层系层内夹层较发育，夹层分布模式对油田开发效果以及剩余油分布起到主要作用。现有研究对夹层的成因、特征、分布以及对开发层系划分影响方面研究较多[7-10]，且研究夹层对剩余油分布的影响的方法以数值模拟手段为主[11-13]，对于三维可视化条件下，物理模拟层内夹层对聚合物驱剩余油分布方面研究较少。因此，选取渤海Y油田夹层发育的典型聚合物驱井组，依据相似原则开展室内实验，研究不同夹层分布模式下聚合物驱剩余油分布规律，从而为油田开发后期剩余油挖潜工作提供方向。

1 实验材料及条件

实验材料主要包括：①人造岩心驱替模型，规格为40.0 cm×0.50 cm×10.0 cm，参考渤海Y油田储层物性，平均渗透率为1 600×10-3μm2；②实验用水根据渤海Y油田实际注入水离子成分复配，总矿化度为5 260 mg/L，50 ℃下黏度为0.88 mPa·s；③采用渤海Y油田现场注入聚合物，聚合物溶液浓度为1 500 mg/L，有效黏度为8.20 mPa·s；④实验用油是真空泵油与煤油按体积比2∶1配制，50 ℃下模拟油黏度为18.2 mPa·s，与渤海Y油田地下原油黏度接近；⑤实验温度为50 ℃，与油田实际储层温度接近。为使实验效果更加明显，在模拟注入水中加入甲基蓝染成蓝色，在模拟油中加入苏丹红染成红色。

2 实验方案及步骤

为了研究层内夹层的水驱和聚合物驱剩余油分布规律，针对注水井和采油井不同夹层分布模式，共设计12组驱替实验(表1)。

实验步骤主要包括：①按方案设计夹层分布模式制作驱替模型；②称岩心干重，抽真空后饱和模拟油后，再称重测定孔隙度；③模拟注水、注聚合物驱替，以注入介质注入驱替模型注入端记为时间零点。记录驱替过程中注入压力、累计产出油、累计产出水、累计注入量和见水时间，至含水率为98%时结束驱替实验，在实验过程中持续采集图像；④更换模型，重复步骤①、②、③至12组实验方案完成。

表1 实验方案设计

3 实验结果与分析

3.1 注水井钻遇夹层

3.1.1 模型基础参数

方案1～6包括3组聚合物驱实验和与之对照的3组水驱实验，驱替模型实验参数见表2。

3.1.2 实验结果对比

注水井钻遇不同分布范围夹层时，驱替模型水驱和聚合物驱油水分布情况见图1。

夹层长度为1/3注采井距情况下，水驱时，由于夹层距离较短，对注入水影响较小，受重力作用影响储层上部区域动用程度较差[14]，驱替结束后，剩余油多数富集在靠近采油井上部，少数分布在夹层延伸方向(图1a)；聚合物驱时，由于聚合物溶液的高黏度特征，能堵塞水驱时形成的优势通道，迫使后续聚合物溶液进入水驱波及较差的储层上部，从而在纵向上起到了调整吸水剖面的作用[15]，驱替结束后，仅靠近采油井顶部有少量剩余油富集(图1d)。

表2 注水井钻遇夹层模型实验参数

夹层长度为1/2注采井距情况下，水驱时，夹层对注入水的影响逐渐加大，重力作用一定程度上被抑制，相比于1/3井距情况下，水驱结束后采油井上部剩余油减少，夹层延伸方向剩余油增加，剩余油主要分布在靠近采油井中部(图1b)；聚合物驱时，由于聚合物能改善水油流度比，削弱指进现象，与夹层协同作用控制重力分异，使驱替相的波及程度大幅提高，驱替结束后，剩余油少量富集在靠近采油井中部区域(图1e)。

夹层长度为2/3注采井距情况下，水驱时，夹层对重力抑制作用进一步加强，纵向上将模型近似分隔成2个独立的流动单元[16-18]，从而使纵向上水驱更加均匀，采油井上部和夹层延伸方向剩余油均较少(图1c)，整体水驱程度较高；聚合物驱时，由于2个相对独立的流动单元的单层厚度较小，垂向距离的缩短导致重力分异作用较弱，从而加强了聚合物驱效果[19]，驱替结束后，靠近采油井仅有零星剩余油分布(图1f)，驱替效果最好。

图1 注水井钻遇夹层水驱及聚合物驱剩余油分布

3.1.3 聚合物驱动态特征

图2为注水井钻遇夹层模型开发指标对比曲线。注水井钻遇夹层情况下，水驱时含水率与采出程度关系见图2a。由图2a可知，夹层分布范围越长，采油井见水后，含水上升速度越慢，最终采收率越高。聚合物驱时含水与采出程度关系见图2b。由图2b可知：聚合物驱见效后，夹层为1/3注采井距时，含水率从84%降至40%；夹层为1/2注采井距时，含水率从79%降至43%；夹层为2/3注采井距时，含水率从71%降至44%；随夹层分布范围的扩大，聚合物驱见效后含水率下降漏斗幅度越小。通过水驱和聚合物驱采收率对比可知(表3)，随着夹层分布范围增加，聚合物驱提高采收率幅度逐渐减小。这主要因为夹层分布范围越大，夹层对水驱改善幅度越大，从而使聚合物驱提高采收率空间逐渐减小。

图2 注水井钻遇夹层模型开发指标对比

夹层分布范围水驱采收率/%聚合物驱采收率/%采收率提高幅度/%1/3井距50.3666.0731.201/2井距55.7669.8725.302/3井距60.2272.2019.89

3.2 采油井钻遇夹层

3.2.1 模型基础参数

方案7～12包括3组聚合物驱实验和与之对照的3组水驱实验，驱替模型实验参数见表4。

3.2.2 实验结果对比

采油井钻遇不同分布范围夹层时，驱替模型水驱和聚合物驱油水分布情况见图3。

表4 采油井钻遇夹层模型实验参数

夹层长度为1/3注采井距情况下，水驱时，夹层附近和采油井附近剩余油相对富集。这是因为夹层长度较短，注入水在推进到夹层之前，已经受重力作用渗流到储层下部，从而无法有效波及夹层附近剩余油(图3a)；聚合物驱时，聚合物溶液能减缓重力分异，扩大纵向波及体积，使夹层附近剩余油被有效驱替，随着注入水孔隙体积倍数的增加，模型整体残余油饱和度进一步降低[20-21]。驱替结束后，仅靠近采油井2个流动单元顶部剩余油少量富集(图3d)。

夹层长度为1/2注采井距情况下，水驱时，夹层对流动单元的分隔作用开始增强，使储层上部注入水受夹层遮挡，进一步驱替储层上部原油，从而减缓了夹层下部注入水推进速度，使纵向驱替更加均匀(图3b)；聚合物驱时，注入相纵向驱替程度加强，各流动单元在采油井附近剩余油少量分布(图3e)。

夹层长度为2/3注采井距情况下，水驱时，由于夹层对流动单元的划分作用进一步加强，使注入水重力受阻作用明显加大，上下2个流动单元的剩余油主要集中在靠近采油井上部区域，驱替效果最好(图3c)；聚合物驱时，聚合物与夹层减缓重力分异的协同作用增强，驱替效果得到进一步改善，聚合物驱结束后，剩余油仅零星分布(图3f)。

图3 采油井钻遇夹层水驱及聚合物驱剩余油分布

3.2.3 驱替动态特征

图4为采油井钻遇夹层模型开发指标对比情况。由图4a可知：随夹层分布范围的延长，见水初期采出程度越高；3种夹层分布模式下含水上升速度和采收率均较为接近。由图4b可知：聚合物驱见效后，夹层为1/3注采井距时，含水率从83%降至39%；夹层为1/2注采井距时，含水率从74%降至33%；夹层为2/3注采井距时，含水率从71%降至29%；对于不同夹层分布范围，聚合物驱见效后含水率均下降约为40%，但随着夹层分布范围的增加，含水率下降漏斗的最小值越低。通过水驱和聚合物驱采收率对比可知(表5)，随着夹层分布范围的增加，聚合物驱提高采收率幅度逐渐增加。这是因为夹层分布范围越大，对靠近采油井的流动单元分隔作用变强，有利于聚合物溶液与夹层发挥协同作用，使聚合物驱提高采收率幅度逐渐增加。

图4 采油井钻遇夹层模型开发指标对比

夹层分布范围水驱采收率/%聚合物驱采收率/%采收率提高幅度/%1/3井距55.3970.6127.471/2井距55.9873.1730.702/3井距57.3676.6733.65

4 油田挖潜实践

渤海Y油田于2005年开始注水开发，自2011年开发方式由水驱转为聚合物驱，方案设计注入聚合物段塞为0.24倍孔隙体积，预测提高采收率为10.5%，目前处于聚合物驱方案中后期。通过上述研究认为，渤海Y油田挖潜方向主要从钻遇夹层位置及夹层分布范围综合考虑。以油田具体注采井组为例，2015年油田实施了2口调整井Y6-5和Y6-6，测井解释采油井Y6-5和注水井Y6-6所在Ⅰ油组底部均存在强水淹，根据Y6-5井投产后剖面测试成果，判断其Ⅰ油组底部水窜较为严重。由于注水井Y6-6井Ⅰ油组钻遇夹层，且夹层分布范围约为1/3注采井距，根据实验研究结果，结合油田目前处于中高含水阶段，判断采油井Y6-5投产后，其储层顶部附近仍有剩余油富集。在后续调整方案中，针对采油井Y6-5与注水井Y6-6之间Ⅰ油组顶部部署了一口水平井Y8-6H，投产后初期日产油达到76 m3/d，且生产1 a后含水率仍在10%以内，取得了较好的挖潜效果。