化学驱合理配产配注方法研究

2020-04-16张舒琴

石油地质与工程 2020年2期

张舒琴

（中国石油辽河油田分公司勘探开发研究院，辽宁盘锦 124010）

中高渗砂岩油藏在水驱开发接近末期时，可以通过化学驱进一步提高油藏采收率，改善油藏高含水、低采油速度的开发现状[1-5]。化学驱是通过注入可以扩大水驱波及系数或者提高洗油效率的化学药剂，从而提高原油采收率的方式。

为了确保化学驱均衡驱替、减少药剂损失，必须优化化学驱注采井网上各单井合理的注入量和产液量，以保障油藏化学驱开采效果。

本文配产配注采用步骤如图1所示：①根据合理注入速度与以注水井为中心的井组孔隙体积，初步计算注入井单井注入量；②根据合理注入强度，对步骤①计算出的单井注入量进行校正，给出合理注入量；③根据合理注采比，考虑井组注采关系、连通状况、外部来水等因素，初步计算油井单井产液量；④根据合理采液强度，对步骤③计算出的单井产液量进行校正，给出合理产液量。

1 合理注入量计算方法

化学驱合理注入量是基于化学驱合理注入速度、井组孔隙体积、合理注入强度等优化获得的。下面分别针对这几项参数进行阐述。

图1 配产配注流程

1.1 合理注入速度的确定

合理的注入速度可以保证化学驱效果[6]，这是因为，注入速度太快会导致压力上升太快，造成中低渗透层堵塞，也有可能造成地层受压破裂；注入速度太慢会导致压力上升速度缓慢，中低渗透层无法启动，难以动用。

合理注入速度的求取可由物模、油藏工程、相近区块经验综合分析等获得，文献[6-8]给出了求取合理注入速度的物模方法：首先根据室内实验测得HPAM溶液的流变曲线，从而求出临界流速，再结合前缘推进理论，求出油藏实际合理的注入速度。

化学溶液必须在保证地层不破裂的前提下进行注入，因此，注入速度不能超过破裂压力下所对应的注入速度。最大注入速度求取步骤：①根据化学溶液黏度，按照式（1）计算出注入压力上升幅值；②利用注入速度与注入量、孔隙体积的关系给出最大注入速度公式（2）；③根据达西公式列出最大注入量关系式（3）；④综合求解式（1）～式（3），得出不同井距、不同化学驱溶液黏度条件下最大的注入速度公式（4）。

式中：ΔPhs为注入化学溶液后压力上升幅值，MPa；Qimax为日注液量，m3/d；μwh为化学驱溶液黏度，mPa·s；μw为水黏度，mPa·s；h为地层厚度，m；Krwh为化学驱溶液相对渗透率，10-3μm2；Krw为水相对渗透率，10-3μm2；L为注采井距，m；rw为井筒半径，m；vmax为最大注入速度，PV/a； Pk为地层孔隙体积，m3；φ为孔隙度，小数；Pp为地层破裂压力，MPa； Pe为地层压力，MPa；S为表皮系数，无量纲。

1.2 井组孔隙体积的确定

井组控制范围内的地层流体孔隙体积为面积、厚度、孔隙度三者之积，井组面积主要由化学驱注采井网决定（图2），井组厚度与孔隙度根据储量计算标准SY/T5386-2010来确定。

区块化学驱控制范围一般都需要外推半个井距（图3），区块化学驱控制孔隙体积大于各井组控制孔隙体积之和，需要将井组孔隙体积进行折算，折算公式见式（5）。

图2 井组面积示意分析

图3 区块面积示意分析

式中：Pkiz为i井组折算孔隙体积，m3；Pkq为区块总孔隙体积，m3；Pki为i井组孔隙体积，m3。

1.3 井组注入量计算

井组日注入量与井组孔隙体积、注入速度、年注入时间有关，计算公式见式（6）。

式中：Qi为i井组日注液量，m3/d；v为注入速度，PV/a；t为年注入时间，年。

1.4 合理注入强度的确定

合理的注入强度有利于提高油藏的开发水平，其中，水驱油藏合理注水强度的确定方法主要包括：数值模拟方法、毛管力曲线方法、注水强度与采油速度关系方法、注采井距关系方法[9-13]等。化学驱合理注入强度尚无较为完善的确定方法，但可以借鉴水驱油藏确定合理注水强度的方法来确定。

2 合理产液量计算方法

化学驱合理产液量优化是综合考虑注采比、注采关系、连通状况、外部供液等因素，在合理注入量的基础之上获得的。

2.1 合理注采比的确定

化学驱合理的注采比既能保持与周边水驱区域的压力连接，也可防止化学驱过程中化学剂的外溢和外来水的入侵。通过数值模拟研究表明，注采比为1∶1时，化学驱采收率最高（图4）。

2.2 注采关系分析

注采关系分析的主要内容包括：①油井周边供液方向数。包含内部化学驱溶液供液，以及边部外来水驱供液，该方向数主要由注采井网决定；②连通关系。包含油井与周边所有水井的连通关系，以及周边所有水井和与其相关联油井的连通关系，其连通厚度是基于室内对化学驱可及下限研究基础之上确定的，只有化学驱可及才能计算到连通厚度中。

图4 化学驱注采比与采收率关系

2.3 单井产液量的确定

目前国内化学驱区块以五点法注采井网居多，故本文以五点法中心井为例（图5），中心井周边有四口注入井，四个供液方向，每个供液方向供液量根据井组连通关系确定，则可得单井的产液量公式（7）。

图5 五点法注采井网中心井示意分析

式中：Qp5为P5井的产液量，m3；hL为油井与周边水井连通且化学驱溶液能通过的水井厚度，m。

3 实例应用

辽河油田自2008年开始在J16区块兴隆台油层开展了化学驱工业化试验，截至目前，取得了较好的开发效果和经济效益，日产油较水驱最高提升五倍，在低含水阶段稳产45个月，鉴于工业化试验取得的较好效果，拟对工业化试验以外的区域和层位进行化学驱扩大部署，利用模拟程序对扩大井组进行配产配注方案设计，从而支撑化学驱扩大油藏工程研究。J16区块的化学驱扩大区共部署74个井组，以4-A246井组为例，对本文所提出的化学驱合理配产配注方法进行说明。该井组地质储量为11.07×104t，利用式（5）求得井组折算孔隙体积为20.5×104m3，利用式（6）求得井组初步注入量为101.1 m3/d，井组化学驱目的层砂岩厚度为14.7 m，求得注入强度为 6.8 m3/d·m，处于该区块合理注入强度范围内（6.0～9.0 m3/d·m），进一步确定该井组配注为日注液 100.0 m3。

根据本文提供的公式，利用EXCEL中VBA宏编制了配产程序，在4-A246井注入量、周边油井与4-A246井井组关系（图6）及连通关系确定的基础上，计算出了周边油井初步产液量，计算结果见表 1。采液强度则借鉴工业化试验区生产效果好的生产井的采液强度，对采液强度特别小或特别大的生产井在尽量满足注入速度与注入强度要求的基础上进行微调。