大庆油田三元复合驱前后密闭取心井水洗状况分析

2016-12-17王帅孙国红

长江大学学报(自科版) 2016年35期

关键词：大庆油田驱油大庆

王帅，孙国红

(中石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712)

大庆油田三元复合驱前后密闭取心井水洗状况分析

王帅，孙国红

(中石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712)

研究大庆油田5个区块三元复合驱前后密闭取心井的水洗资料。水洗结论表明5个区块中E区块的三元复合驱效果最好，驱油效率提高幅度为17.3%，同时三元复合驱的驱油效率是油层水洗比例和水洗程度的综合反映，因此提高水洗比例和水洗程度可以提高三元复合驱的驱油效率。分析三元复合驱前后密闭取心井在主流线的相对位置，表明在主流线中间位置的密闭取心井驱油效率提高幅度高于靠近生产井的；储层的韵律、夹层和渗透率等非均质性参数数据表明在不均匀型和均匀型的同类型储层里，内部相对非均质性越强，三元复合驱效果越好。

三元复合驱；密闭取心井；水洗比例；水洗程度；非均质性；驱油效率

1 5个区块基本情况

大庆油田从20世纪80年代开始三元复合驱技术攻关，目前建立了较为完善的配套工艺技术。已有的矿场试验结果表明，三元复合驱技术可以在水驱基础上提高原油采收率20%以上[1～5]。选取大庆油田5个典型的三元复合驱区块作为研究对象，基本情况如下：

A区块位于大庆S油田北部，目的层位SⅡ1-9(S代表大庆油田萨尔图油层组，在油层组内部，按照从顶到底划分若干砂岩组，以Ⅰ、Ⅱ…编号；在油藏的精细描述中，砂岩组内部含油部位从顶到底编号为1、2…；SⅡ1-9表示萨二组1至9号层)，三元采用强碱体系。区块含油面积25.79km2。2005年开展强碱体系三元复合驱试验，采用125m×125m五点法面积井网。

B区块位于大庆S油田中部，目的层位PⅠ1-2(P代表葡萄花油层组，Ⅰ砂层组1至2小层)，三元采用强碱体系。区块含油面积12.0km2，地质储量5069×104t。2005年开展强碱体系三元复合驱试验，采用125m×125m五点法面积井网。

C区块位于大庆S油田南部，目的层位SⅡ10-12(萨尔图油层组Ⅱ砂层组10至12小层)，三元采用弱碱体系。区块含油面积1.21km2，地质储量776.90×104t。2005年开展弱碱体系三元复合驱试验，采用125m×125m五点法面积井网。

D区块位于大庆X油田，目的层位PⅠ2-3(葡萄花油层组Ⅰ砂层组2小层至3小层)。区块含油面积3.25km2，地质储量1405.48×104t。1998年开始三元复合驱试验，平均注采井距250m，五点法面积井网。2006年2月开始注入后续聚合物段塞。2008年开展三类油层复合驱矿场试验，利用现有一类油层三元复合驱试验井，在试验区内自西向东部署注采井距125m五点法面积井网。

E区块位于大庆L油田，目的层位SⅢ4-10(萨尔图油层组Ⅲ砂层组4至10小层)，三元采用强碱体系。区块面积1.42km2，地质储量1189.10×104t。三元复合驱采用120m井距五点法面积井网。

2 5个区块水洗总体情况

三元复合驱油是通过在注入水中加入一定比例的碱-表面活性剂-高相对分子质量的聚合物，降低油水界面张力，增加注入水的黏度，从而降低油水的流度比，扩大油层宏观和微观、平面和纵向上的波及体积，驱替油层中的残余油，降低剩余油饱和度，最终提高驱油效率和原油采收率[4，5]。

2.1 水洗特征

为检查三元复合驱油效果，在三元复合驱试验结束后，在三元复合驱前的密闭取心井附近部署新密闭取心井进行对比分析。应用钻取的5对密闭取心井的水洗状况数据，可以检查每个区块的水洗特征(表1)。从表1可以看出5个区块三元复合驱油都取得了效果，三元复合驱后不仅提高了油层的水洗厚度或者水洗比例，而且改善了油层的水洗程度。5个区块水洗厚度总体由三元复合驱前的37.50m提高到三元复合驱后的44.07m,提高6.57m；平均水洗比例由81.0%提高到94.4%,提高幅度为13.4%；平均驱油效率由45.7%提高到54.7%，提高幅度为9.0%。

表1 三元复合驱前后密闭取心井水洗状况

注：以区块B中PⅠ21和PⅠ22为例，精细描述层位均为PⅠ2，只是由于中间存在岩性夹层或者物性夹层，加上、下标以示区分。

2.2 水洗规律

1)油层驱油效率是油层水洗比例和水洗程度的综合反映。比如三元复合驱前水洗比例低的油层，虽然三元复合驱后水洗比例提高幅度明显，但因为水洗程度提高不明显,驱油效率提高幅度不明显；三元复合驱前水洗比例高的油层，三元复合驱后水洗比例提高幅度不明显，但因为水洗程度提高明显,驱油效率提高幅度也明显。

区块A三元复合驱前的水洗比例，与其余4个区块相比较低(表2)。SⅡ3-4、SⅡ7-8和SⅡ8-9这3个小层三元复合驱后水洗比例提高幅度分别为24.1%、51.0%和29.7%。平均水洗比例提高幅度为34.7%，但平均驱油效率提高幅度仅为4.1%。区块E平均水洗比例由三元复合驱前的95.5%提高至三元复合驱后的97.9%，水洗比例提高幅度较小；驱油效率由三元复合驱前的42.3%提高至三元复合驱后的59.6%，驱油效率提高幅度为17.3%。对比区块A、E的水洗比例和水洗程度数据，区块A水洗比例虽然提高幅度明显，但是三元复合驱前水洗比例低。区块E虽然水洗比例提高不明显，但是三元复合驱前水洗厚度(水洗比例)就高达95.5%，比区块A高41.1%；而且三元复合驱后水洗程度区块E比区块A更好，平均强水洗比例79.6%，中水洗比例18.6%，都比区块A高(表2)。

2)提高油层的水洗比例和水洗程度可以提高三元复合驱的驱油效率。油层驱油效率是油层水洗比例和水洗程度的综合反映，所以提高油层的水洗比例和水洗程度可以提高三元复合驱的驱油效率。

通过提高油层的水洗比例来提高驱油效率[6～8]。区块A水洗厚度由三元复合驱前的5.55m提高到三元复合驱后的9.39m(提高3.84m)，相应水洗比例由51.4%提高到86.1%(提高幅度为34.7%)，最终驱油效率由42.2%提高到46.3%(提高幅度为4.1%)。区块C水洗厚度由三元复合驱前的3.4m提高到三元复合驱后的6.4m(提高3.00m)，相应水洗比例由68.6%提高到97.0%(提高幅度为28.4%)，驱油效率由53.1%提高到65.9%(提高幅度为12.8%)(表1)。

表2 三元复合驱前后密闭取心井水洗程度

注：三元复合驱前水洗比例=三元复合驱前水洗厚度/三元复合驱前的有效厚度×100%；水洗厚度=强洗厚度+中洗厚度+弱洗厚度，强洗比例=强洗的有效厚度/水洗厚度×100%；中洗比例和弱洗比例同理，其中三元复合驱前强洗比例+中洗比例+弱洗比例=100%；三元复合驱后的数据同理。

通过提高油层的水洗程度来提高驱油效率。水洗程度由强水洗、中水洗和弱水洗厚度三者占总水洗厚度百分比表示。三元复合驱的油层水洗程度，弱水洗或者中水洗比例降低，中水洗或者强水洗比例提高。C区块三元复合驱驱油效率却由三元复合驱前40.0%提高至三元复合驱后的49.3%，提高幅度为9.3%。原因是区块C三元复合驱后油层的水洗程度提高，弱水洗比例由36.4%降低至14.0%，降低幅度为22.4%，强水洗比例由13.4%提高至29.6%，提高幅度为16.2%。区块E水洗厚度三元复合驱后减小，水洗比例提高不明显，但是水洗程度提高显著，强水洗比例由三元复合驱前15.0%提高至79.6%，提高幅度为64.6%，最终驱油效率由42.3%提高到59.6%，提高幅度为17.3%。

3 三元复合驱影响因素

三元复合驱主要是将单一的聚合物驱、表面活性剂驱和碱驱有机的结合起来，充分发挥各化学剂的相互协同作用，既可以提高波及系数，又可以增加洗油效率，从而提高原油采收率[9，10]。而三元复合驱的效果既与三元体系本身有关，又与密闭取心井在主流线上的相对位置和区块的非均质程度等因素有关。

3.1 密闭取心井在主流线上的相对位置

主流线是采油井和注水井的连线。分析主流线上不同位置三元复合驱井的水洗状况，以主流线上的密闭取心井靠近生产井和密闭取心井在主流线中间位置为例，区块A、B三元复合驱前后的密闭取心井都在主流线上靠近生产井位置，区块D三元复合驱前后的密闭取心井都在主流线中间位置(图1)。因此3个区块的数据可以对比分析三元复合驱前后主流线上不同位置的水洗状况。区块A和B驱油效率提高幅度分别为4.1%和1.8%，区块D驱油效率提高幅度为12.8%，5个区块都采用五点法面积井网(表3)。

结果表明三元复合驱水洗状况受密闭取心井在主流线上的位置影响，主流线中间位置的水洗状况优于靠近生产井的水洗状况。分析原因：与主流线中间位置相比，靠近生产井的密闭取心井距离注水井较远，三元复合驱前后受效都弱，因此三元复合驱后驱油效率与三元复合驱前相比提高幅度不明显。

表3 三元复合驱前后密闭取心井基本情况

图1 三元复合驱前后密闭取心井位置

3.2 非均质性

韵律、夹层和渗透率等非均质性特征参数是影响三元复合驱水洗效果的重要因素。

正韵律油层三元复合驱油效果最好，复合韵律油层驱油效果次之，反韵律油层驱油效果最差。原因在于正韵律油层下部的渗透率高，受重力的影响水驱很难波及到油层上部的低渗透层，水驱效果差。此时正韵律油层的剩余油饱和度高，在进行三元复合驱时由于驱油体系的黏度高、界面张力低，三元复合驱效果较好。反韵律油层则由于油层中剩余油量减少使三元复合驱效果下降[11]。

夹层平面上改变厚油层内部的连通状况，纵向上对油水运动起分隔作用。在均质韵律的厚油层内部，在夹层附近的，特别是夹层下部的驱油效率明显低于油层底部的驱油效率。

物性比如渗透率在纵向上也会像粒度一样分为渗透性正韵律、反韵律和复合韵律等。而渗透率变化可用变异系数、突进系数、级差等参数刻画。渗透率变异系数、突进系数、级差计算公式如下：

(1)

(2)

式中：Tk为渗透率突进系数，1；Kmax为层内最大渗透率，D。

(3)

式中：Jk为渗透率级差，1；Kmin为最小渗透率，D。

表4 三元复合驱前后物性资料

渗透率变异系数取值越大，层内非均质性越强；渗透率突进系数和级差取值大于1，值越大，层内非均质性越强。分析5个区块的非均质参数，结果见表4。由表4可见，渗透率变异系数表明区块A、B、D为不均匀型，区块C、E为较均匀型。

同属不均匀型，渗透率突进系数和级差表明区块D的非均质性强于区块A、B，前者的三元复合驱效果好于后者；同属较均匀型，渗透率突进系数和级差表明区块E的非均质性强于区块C，前者的三元复合驱效果好于后者。因此在非均匀型和均匀型的同类型储层里，内部相对非均质性越强，三元复合驱效果越好。分析原因是相对非均质性强的储层，三元复合驱前剩余油饱和度高，在进行三元复合驱时由于驱油体系的黏度高、界面张力低，三元复合驱效果较好。