A区块复合离子调剖剂调驱方案优化及其应用

2019-07-30王凤春

石油工业技术监督 2019年7期

王凤春

中国石油大庆油田有限责任公司第十采油厂（黑龙江大庆 163500）

0 引言

A区块（图1）储层位于中生界白垩系下统姚家组—青山口组地层中，包含萨Ⅱ组和葡Ⅰ组等多个储层。其中葡Ⅰ3层内含丰富分流平原相河道砂，是聚合物驱的主要目的层。区块油层温度45℃，地层水总矿化度8 167 mg/L，氯离子含量2 453 mg/L，水型以NaHCO3型为主。平均单井射开砂岩厚度及有效厚度分别为10.97 m和7.50 m，地下孔隙体积829.95×104m3，地质储量 432.6×104t，平均渗透率243 ×10-3μm2，油层渗透率变异系数为0.52，原始地层压力11.14 MPa，注聚前地层压力为9.90 MPa，平均地层破裂压力14.1 MPa。

A区块自20世纪80年代开始开发，先后经历自喷生产、水驱等开发阶段，2002年进入空白水驱阶段，2009年开始注聚。注聚前区块经过7年的空白水驱开发，油层高水淹比例达90%，含水高达97.4%。注聚后部分井注入强度大，注入浓度高，而注入压力低，采出端受效差，含水下降幅度小，采聚浓度高。与提效率试验区对比（表1），A区块渗透率高，注入浓度高，注聚两年后聚合物用量795mg/L·PV，比提效率试验区高212 mg/L·PV，高出27.2%；且吨聚增油比提效率试验区低6 t，聚驱效益较差。

图1 A区块井位图

地质研究表明，正韵律油层中，由于底部水淹层阻力小，聚合物注入后，更容易突进，注入聚合物不能有效驱油，形成无效注入[1-3]。有必要在注聚时对高渗层和低渗层吸液剖面进行调剖施工，提高低渗透层吸液比例，降低高渗透层吸液比例，提高聚合物整体驱油效果。

表1 A区块与提效率试验区效益对比表

1 调剖剂选取及作用机理

复合离子聚合物调剖剂来自大庆某化工有限公司，由部分水解聚丙烯酰胺和有机铬离子交联剂混合并添加高效稳定剂制成。根据油层物性和动态状况，3种主要成分的浓度可调，组成不同的组合方式[3-9]。主要成分选择：聚合物浓度和分子量越高，调剖体系黏度越高、黏弹性越大、成胶强度越大，为了提高调剖剂的成胶强度，选择2 000 mg/L分子量 2 000万的水解聚丙烯酰胺聚合物；聚交比越高，成胶时间越长，为延长调剖有效期，前置段塞和封口段塞优选聚交比20:1，主段塞22:1；采用800 mg/L浓度稳定剂，调剖体系黏度增加52.6%。

采用聚交比22:1加入交联剂和800 mg/L的稳定剂组成复合离子聚合物调剖剂，将其放入45℃的恒温烘箱，60 d的黏度保留率95%左右，180 d凝胶黏度保留率80%左右，调剖剂稳定性良好；在（200～1000）×10-3μm2渗透率岩心上的封堵效果均在95%以上，且在注水冲刷5 PV以后，封堵率仍然保持在90%以上，该铬离子调剖剂具备较强的耐冲刷性能。

2 优化聚驱调剖方案设计

2.1 单井调剖半径个性化设计

单井调剖剂用量通过调剖的孔隙体积公式[9-12]计算。

式中：V为调剖剂用量，m3；Hi为调剖厚度，m；Si为调剖面积，m2；Φ为调剖层段的孔隙度；F为方向系数。

五点法井网为规则的面积井网，其驱油面积S≈πR2，R为调剖半径。因此，确定了调剖半径也就确定了调剖剂用量。根据现场试验及历年调剖经验，调剖半径为注采井距的1/3～1/2时封堵效果最理想[12-15]。调剖半径R设计时宜采用井组注采井距与其他相关参数相乘得出（式（2）），其他相关影响参数主要包括调剖井组的吸水、见聚、含油饱和度和渗透率等。

式中：α、β、γ、ω为权重系数；P、H、T、U分别为区块平均见聚浓度mg/L、含油饱和度%、视吸水指数m3/（d·m·MPa）和渗透率mD；Pi、Ti为对应井组值；Hi为调剖井对应值；Ui为调剖层对应值。

A区块井距150 m，权重系数α、β、γ、ω 分别取0.3、0.3、0.2、0.2，优化设计得到调剖半径45.2～55.7 m。实际中，对于见聚浓度高、渗透率较高井可适当加大药剂注入量。

2.2 调剖段塞优化设计

调剖主剂为聚丙烯酰胺，成分与目前注聚井所注聚合物基本一致，因此二者有较好相容性；另外，高浓度聚合物本身就是一种较好的调驱剂，因此，考虑将调剖剂和聚合物交替注入，可在不影响调剖效果的同时缩减药剂用量。

通过统计整体和交替注入效果发现，调剖半年后二者注入压力上升基本一致（整体注入为0.44 MPa，交替注入为0.45 MPa），动用厚度增加，且交替注入中主吸水层吸水比例降低更显著（表2）。相比整体注入，交替注入调剖用固体颗粒每口井可节约9.45 t，颗粒按照1.44万元/t计算，单井可节约费用13.61万元。

表2 注入效果对比

2.3 调剖剂注入方式优化

与笼统调剖相比，分层调剖可避免注入药剂污染非调剖层，调剖剂注入更有针对性，在减少药剂投入降低投资的同时，更大地提高中、低渗透层的采收率。利用静态资料（如渗透率、孔隙度、含油饱和度等）建立均质油层模型，在CMG组分模型中加入调剖剂成分、浓度、调剖方式等对不同渗透率的均质储层进行提高采收率分析。分别预测了600×10-3μm2、400×10-3μm2和200×10-3μm2的高、中、低渗透层的提高采收率值，对低渗透率层，分层调剖比笼统调剖采收率值高0.6%（表3），效果更好。

表3 数值模拟调剖效果

实际中，从已实施的8口分层调剖井调剖后的吸水状况来看，调剖层段内分层调剖后主吸液层的吸水量下降43.6%，而笼统调剖主吸液层位吸水量下降23.0%。从全井看，分层调剖后主吸液层吸水量下降41.4%，笼统调剖主吸液层吸水量下降38.7%，分层注入对剖面改善效果更好。

2.4 合理调剖时机研究

利用CMG组分模型对区块进行模拟（模拟过程同上），数值模拟计算结果（表4）表明：在聚合物注入体积为1.6 PV左右条件下，相同用量调剖段塞在注聚前深度调剖效果好于注聚后深度调剖效果[1-13]，此时的采出程度最高，随着调剖时机越往后，聚驱阶段结束时的采出程度下降，调剖后的提高采收率值越低。

从现场应用效果来看，注聚早期调剖井的注入压力幅度大，吸液厚度提高比例比注聚后期多13.8个百分点，采出井受效井数比例可达到95.7%。从采出端开采曲线来看，早期调剖井调剖后含水从92.6%下降到74.4%，下降了18.2%，取得较好的调剖效果。与注聚中后期调剖比，注聚早期调剖可获得较高的注入压力上升值、吸液厚度提高比例和连通采出井受效井数比例（表5）。综合考虑，调剖时机越早越好。

表4 数值模拟不同注入时机调剖对聚驱开发效果的影响

3 方案实施

通过从调剖半径优化单井调剖剂用量、调剖过程中对主段塞的的优化、注入方式的优化、以及对整个调剖时机的分析，优化后的调剖方案无论从单井的层内矛盾、还是油层间动用差异矛盾，都针对性较强，节约成本的同时，改善开发效果（表6）。

A区块在注聚前和注聚中期实施两次深度调剖。注聚中期对7口调剖井方案进行了优化，实施后调剖井区连通48口油井见到了较好的增油降水效果，平均单井增油2.9 t，比非调剖井区多增油1.9 t（表7），7个调剖井组周围采出井受效后累积增油6 640 t。若按2017年吨油价格3 175元/t，吨油成本926.18元计算，可获得产出效益1 493.22万元，扣除调剖剂费用及施工费总投入402.196 2万元，可获得经济效益1 091.02万元，投入产出比1:3.71。