1. 引言
从上世纪70年代A油田主油区全面开发投产以来,开发经历了自喷油、机械采油阶段。后逐渐进入打加密调整井阶段。为弥补产能降低带来的影响,部分区块开展聚驱试验并推广,已开展的3个聚合物现场试验区目前均已进入后续水驱阶段。随着三次采油规模快速扩大,三次产量贡献比例也提高至1/5以上,且仍在逐年增加。
近年来,聚驱管理主要以“四最”为指导思想,即“最小尺度的个性化设计,最及时有效的跟踪调整,最大限度的提高采收率,最佳的经济效益” [1]。按照“优化注聚参数、配套调整技术”的思路,积极进行技术、调控管理方面的创新和优化,努力做到宏观把控、资料准确、技术配套、工作高效,达到保证聚驱开发效果、提效降本的目的,为聚驱的规模化工业推广提供保障。
2. 多种方案进行比较,优化注聚参数
注聚初期的参数优化设计,对整个聚驱开发过程起着极其重要的作用,通过对其他区块经验的借鉴、不同方案的比较,形成一套优化注聚参数的方法,具有很好的参考价值。
2.1. 量化井组分类,优化注入浓度
为了便于分析评价,根据区块的油层发育特征,结合近年来注聚取得的经验,优选了三项单井关键指标,建立了量化分类标准,将单井在静态上细分成四类井 [2] (表1)。
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Table 1. X1 single well quantitative classification standard and results
表1. X1单井量化分类标准及结果
井组静态分类建立在单井分类基础上,结合单井的情况和井组的聚驱控制程度,以采出井为中心,将井组细分为四类(表2):其中I类井组69个,II类井组47个,III类井组43个,IV类井组为24个。
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Table 2. Static quantitative classification standard and results of well group X1
表2. X1井组静态量化分类标准及结果
X1块聚驱工业区油层发育状况与Y区东部聚驱工业区相似,因此可参考Y区东部聚驱工业区的分类井浓度设计情况,设计注聚初期I类井浓度为1600 mg/L左右,II类井浓度为1350 mg/L左右,III类井浓度为1100 mg/L左右,IV类井组浓度为1000 mg/L左右 [3]。根据分类井设计区块平均注入浓度为1326 mg/L。
2.2. 注重油层匹配率,优化分子量和注入段塞
依据室内注入参数匹配关系研究成果,结合K80渗透率油层匹配关系研究和B厂Z区中部区块注入1900万清配清稀的注聚经验,最终确定X1块聚驱工业区采用清配清稀2500万超高分抗盐聚合物 + 1900万高分聚合物 + 700万抗盐聚合物的注入体系。
为此设计了五套方案(见表3),采用数模进行对比,结果见表4。
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Table 3. X1 design table of injection slug with different sizes
表3. X1不同尺寸高分段塞注入段塞设计表
比较数值模拟结果,高分段塞尺寸在0.25 PV时效果最好(表4),因此设计区块高分段塞尺寸为0.25 PV (其中2500万前置段塞0.05 PV,1900万驱替段塞0.2 PV)。
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Table 4. Comparison of numerical simulation results of different sizes of X1 high pressure slug schemes
表4. X1不同尺寸高分段塞方案数值模拟结果对比表
确定完高分段塞,对700万段塞进行比较确定,设计了四套方案,与前五套方案中效果最好的方案三对比:从数值模拟结果来看,方案七提高采收率幅度高于另外四个方案(表5、表6)。
因此,根据数值模拟预测,推荐方案七为X1块聚驱工业区的注入方案,即前期注入2500万超高分聚合物清配清稀体系前置段塞,然后改注1900万高分聚合物清配清稀体系,中后期改注700万抗盐聚合物清配污稀体系。即根据不同的注聚阶段,采用梯次分子量(2500万–1900万–700万)和梯次注入浓度(1350 mg/L–1250 mg/L–1100 mg/L–1000 mg/L–800 mg/L),可以使油层注聚过程中动态渗透率不断降低的情况下,提高聚合物溶液与油层的匹配性,提高油层的动用厚度,防止以前被动的注入一种分子量、一种注入浓度发生的油层堵塞的现象 [4]。
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Table 5. X1 injection slug combination design table
表5. X1注入段塞组合设计表
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Table 6. Comparison of numerical simulation results of different slug sizes
表6. X1不同段塞大小数值模拟结果对比表
2.3. 通过数值模拟,优化聚合物用量
按照注入方式优化设计中的方案七进行数模预测(图1),增加聚合物用量可以提高聚驱采收率 [5]。当聚合物用量为800 mg/L∙PV时,聚驱提高采收率为7.99%,之后随着聚合物用量增加,提高采收率增加 [6]。虽然聚合物用量越大,聚驱提高采收率越高,但当聚合物用量超过1200 mg/L∙PV时,聚驱提高采收率增加的幅度变小,吨聚增油水平下降,因此,结合数模方案优化结果,设计聚合物用量在1100 mg/L∙PV左右。
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Figure 1. Recovery curve of different polymer dosage
图1. 不同聚合物用量与采收率曲线
3. 形成规范操作,加强动态调控
聚驱规模的快速扩大为区块技术管理和生产管理带来了极大的挑战。为了提高动态调整的工作质量,总结归纳了聚驱管理经验,形成了注采两端的优化调整图版和措施井选井选层的技术规范。
3.1. 寻找敏感参数,形成注采调整图版
对已有聚驱工业区块分类井的受效状况进行分析,发现各类井虽然发育和连通差异较大,受效时间差异也较大,但各类井受效时的聚合物用量差别不大,因此有效的控制井组间聚合物用量的相对均衡,能够使平面上采出井的见效相对均匀,促进井组均衡整体受效。
而发育和连通较差的III、IV类井见效晚的主要原因是由于注入状况差、注入压力高导致在相同时间点时聚合物用量低。因此确定了注入端以注入压力和聚合物用量为主要敏感参数(图2、图3)。
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Figure 2. Polymer consumption curve of classified wells in different stages
图2. 分类井分阶段聚合物用量曲线
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Figure 3. Injection pressure curve of connected injection wells of classified wells
图3. 分类井连通注入井注入压力曲线
对采出端进行分析,发现见效时采聚浓度低的井聚驱效果最好,注聚初期当注采压差大于5 MPa时先见聚后见效井比例明显升高(图4),而先见聚后见效井聚驱效果较差(图5) [7]。因此确定了采出端的敏感参数为采聚浓度和流压,通过流压控制采出端的采聚浓度是取得较好聚驱效果的关键。
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Figure 4. Distribution of injection production pressure difference and polymer concentration when effective
图4. 注采压差与见效时采聚浓度分布图
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Figure 5. Distribution of polymer concentration and EOR when effective
图5. 见效时采聚浓度与提高采收率分布图
通过对大量的数据进行了统计,找到了不同阶段采出井见效效果的主要评价参数,根据主要评价参数的变化得出了不同注聚阶段合理的流压水平(图6)。
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Figure 6. Reasonable flowing pressure range in different development stages of polymer flooding
图6. 聚驱不同开发阶段合理流压范围
根据注采两端的敏感参数形成了注采两端优化调整图版,注入端分为8个区,合理区外的7个区为重点调整对象(图7);采出端分为3个区,观察区以外的区为重点调整对象(图8)。
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Figure 7. Injection side optimization adjustment plate
图7. 注入端优化调整图版
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Figure 8. Optimization adjustment chart of production end
图8. 采出端优化调整图版
3.2. 结以往经验,形成措施选井规范
对以往措施选井选层的方法进行分析,对措施结果进行逐口井的详细剖析总结,同时借鉴北部采油厂的经验,最终形成了深度调剖选井选层技术规范和采出井压裂技术规范。这两个技术规范根据聚驱注聚的阶段特点,充分考虑了选井选层的阶段性,针对性和可操作性都很强,在实践应用中效果较好。
深度调剖技术规范针对空白水驱阶段、含水下降阶段、含水低值阶段调剖目的的不同,制定了不同阶段深度调剖的选井选层技术规范,见表7。
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Table 7. Technical specifications for deep profile control
表7. 深度调剖技术规范
根据现场试验及相关研究结果表明,调剖半径为注采井距的1/3~1/2效果最理想 [6] [7] [8]。结合油层发育特点确定R为井距的1/3,并且对其采取了个性化设计(表8),算式如下 [8] [9]:
(1)
、
、
、
权重系数;
R:井组注采井距;Pi:井组采出液浓度;P:平均采出液浓度;Ti:调剖井视吸水指数;T:平均视吸水指数;Hi:调剖井含水饱和度;H:平均含水饱和度;Ui:调剖层渗透率;U:平均渗透率。根据不同的注聚阶段,对权重系数进行了赋值:
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Table 8. Reference table of weight coefficient of dynamic and static parameters in different stages
表8. 不同阶段动静态参数权重系数取值参考表
通过对以往采出压裂井的效果分析,得出了其效果的好坏主要与三个因素有关:压裂前液量降幅、含水降幅、采聚浓度 [10]。根据这三个影响因素,形成了压裂选井选层规范,指导注聚初期、含水下降和回升期的压裂井选井选层,取得了非常好的效果(图9)。
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Figure 9. Technical specification for well and layer selection for fracturing of production wells
图9. 采出井压裂选井选层技术规范
4. 应用效果
注聚参数优化方面,在X1块聚驱工业区采用了少量的2500万超高分聚合物作为调堵段塞,采用1900万高分聚合物进行前期封堵段塞的注入,中后期注入700万抗盐聚合物。生产动态调控方面,利用注采优化图版、调剖选井选层规范、压裂规范等,使何时调整、如何调整、如何措施选井变得有据可依,可操作性大大增加。截至目前,提高采收率12.5个百分点,对标曲线处于A类,开发效果良好;调剖、压裂措施分别实施45口和58口,其中调剖井措施后平均日增油2.9t,压裂井措施后日增油2.8 t,措施井取得了良好的增产效果(图10、图11)。
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Figure 11. Effect of production increase measures
图11. 措施增产效果图
5. 结论
一是优化了注聚参数。通过区块的注聚经验,结合数值模拟结果,最终选定2500万超高分抗盐聚合物为封堵段塞,1900万高分聚合物为主段塞,700万抗盐聚合物为后续段塞,对注入聚合物浓度进行了设计,优化了各注入段塞聚合物用量。形成了适合该区块的聚合物注入参数,技术适应性大大提高。
二是形成了规范图版。根据聚驱不同开采阶段特点,对大量井的注聚动态参数进行了分析和计算,总结形成了注入端优化调整图版、采出端优化调整图版、深度调剖选井选层技术规范、采出井压裂技术规范等,形成了一套适合于聚驱开发的聚驱动态调控技术,其中的选井选层原则对措施井的筛选进行了量化,可操作性提高。