高含水油田聚/表二元驅(qū)注入?yún)?shù)優(yōu)選研究

郭志強(qiáng)

高含水油田聚/表二元驅(qū)注入?yún)?shù)優(yōu)選研究

郭志強(qiáng)

（大港油田采油工藝研究院，天津 300280）

參照適合開展化學(xué)驅(qū)油藏的篩選標(biāo)準(zhǔn)篩選砂體開展聚/表二元驅(qū)，通過(guò)利用正交設(shè)計(jì)開展化學(xué)驅(qū)多參數(shù)多水平方案篩選，大大減少了數(shù)值模擬篩選的工作量并且提供可靠的試驗(yàn)結(jié)果，提高工作效率。并在此基礎(chǔ)上開展4種段塞組合的數(shù)值模擬篩選工作，根據(jù)不同方案的采收率增量和噸化學(xué)劑增油量?jī)?yōu)選最適合的注入方式，保證提高油藏采收率的同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性，預(yù)計(jì)可提高采收率16.87%，含水可降低8.5%，為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施方案提供可靠的理論依據(jù)。

正交法； 數(shù)值模擬； 采收率；化學(xué)驅(qū)

歷經(jīng)數(shù)十年的開發(fā)我國(guó)大部分油田已進(jìn)入高含水或特高含水開發(fā)階段，GX油田作為大港油田的主力油田已進(jìn)入高含水開發(fā)后期，對(duì)油田的產(chǎn)量構(gòu)成具有不可替代的作用，如何降低油田綜合含水進(jìn)一步挖掘剩余油、提高油田的采收率是我們急需解決的首要問(wèn)題。

1 化學(xué)驅(qū)適應(yīng)性研究

化學(xué)驅(qū)是目前我國(guó)油田進(jìn)入高含水期后提高采收率的主要方法之一，根據(jù)目前相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)篩選符合開展化學(xué)驅(qū)的油藏儲(chǔ)量，根據(jù)篩選標(biāo)準(zhǔn)衡量GX油田適合開展化學(xué)驅(qū)，進(jìn)一步篩選適合開展三次采油的砂體形成五點(diǎn)法井網(wǎng)進(jìn)行聚/表二元驅(qū)提高油藏采收率。

表1 適合開展化學(xué)驅(qū)技術(shù)的油藏篩選技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

圖1 GX油田聚/表二元驅(qū)注采井網(wǎng)圖

2 正交試驗(yàn)的適用性

一般通過(guò)數(shù)值模擬方法優(yōu)化化學(xué)驅(qū)注入?yún)?shù)，從而制定合理有效的開發(fā)方案。聚/表二元驅(qū)注入?yún)?shù)優(yōu)化體系是一多因素、多水平的復(fù)合體系，因素之間互相干擾，從而使得該體系的研究變得復(fù)雜。

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法是利用“正交表”來(lái)設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案和分析試驗(yàn)結(jié)果。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法有兩個(gè)特點(diǎn)：（1）任意一對(duì)因素的任一水平組合必在試驗(yàn)中出現(xiàn)，且出現(xiàn)次數(shù)相同；（2）總試驗(yàn)次數(shù)比用全面試驗(yàn)要少許多次。利用該方法能顯著提高試驗(yàn)結(jié)果分析和計(jì)算效率。對(duì)單因素比較試驗(yàn)來(lái)說(shuō)，正交設(shè)計(jì)能有效控制或排除外界因素對(duì)試驗(yàn)?zāi)康牡母蓴_。

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和其他絕大多數(shù)常規(guī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法一樣，都是根據(jù)離散點(diǎn)水平值進(jìn)行分析，需要考慮到離散數(shù)據(jù)點(diǎn)的變化趨勢(shì)?？梢岳眠B續(xù)函數(shù)方程擬合離散數(shù)據(jù)點(diǎn)，建立回歸模型，得到自變量在其定義域內(nèi)的連續(xù)變化規(guī)律，然后求出回歸模型最優(yōu)解，這樣就能得到比離散點(diǎn)設(shè)計(jì)更好的優(yōu)化方案。

3 聚/表二元驅(qū)注入?yún)?shù)的確定

礦場(chǎng)實(shí)踐表明，影響聚/表二元驅(qū)效果的因素很多，針對(duì)特定條件的油藏的特定開發(fā)階段，一般考慮的影響因素有聚合物濃度、表活劑濃度、注入速度、段塞大小和注采比及段塞組合方式。下面根據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理對(duì)5個(gè)敏感因素的合理水平進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)GX油田聚/表二元驅(qū)基本參數(shù)聚合物濃度、表活劑濃度、注入速度、段塞大小和注采比這5個(gè)因素設(shè)計(jì)了4個(gè)水平。

表2 GX油田聚合物驅(qū)各參數(shù)水平設(shè)計(jì)

利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的五因素四水平表，進(jìn)而設(shè)計(jì)了L16（45）正交表，共16套不同試驗(yàn)方案，既可以全面了解諸多因素對(duì)化學(xué)驅(qū)開發(fā)效果影響，又能大大減少試驗(yàn)次數(shù)，節(jié)省數(shù)值模擬工作時(shí)間，既能避免根據(jù)主觀經(jīng)驗(yàn)減少考慮因素或試驗(yàn)次數(shù)的盲目性和試驗(yàn)結(jié)果無(wú)代表性的缺點(diǎn)，又能確保得到科學(xué)的優(yōu)化結(jié)果。

使用 ECLIPSE 油藏?cái)?shù)值模擬軟件，在歷史擬合的基礎(chǔ)上采用 POLYMER、SURFACT 模塊對(duì)上述16套方案進(jìn)行綜合對(duì)比分析。將不同方案二元驅(qū)采收率增量、噸聚增油、綜合指標(biāo)（采收率增量與噸聚增油的乘積）作為優(yōu)化指標(biāo)，計(jì)算結(jié)果見圖2。從綜合因子分布圖看出，方案14噸化學(xué)劑增油相對(duì)較高，且綜合指標(biāo)最高，效果優(yōu)于其他15種方案，其對(duì)應(yīng)的最優(yōu)水平分別為4級(jí)、2級(jí)、3級(jí)、1級(jí)和4級(jí)，對(duì)應(yīng)的因素參數(shù)為聚合物濃度2 000 mg·L-1、表活劑濃度0.2%、注入速度為0.12 PV·a-1、段塞大小為0.8 PV、注采比為1.1。

圖2 不同正交實(shí)驗(yàn)下二元驅(qū)開發(fā)效果對(duì)比

4 段塞組合方式優(yōu)選

化學(xué)驅(qū)提高油藏采收率不僅需要確定基本注聚參數(shù)，段塞不同組合方式對(duì)經(jīng)濟(jì)效益及采收率提高亦有至關(guān)重要的作用。針對(duì)GX油田開發(fā)地質(zhì)參數(shù)在基本參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)4種段塞組合方式，進(jìn)行數(shù)值模擬方案預(yù)測(cè)，不同方案累積產(chǎn)油量預(yù)測(cè)曲線見圖3。保持主體段塞濃度2 000 mg·L-1、表活劑濃度0.2%、總段塞尺寸0.8 PV、注入速度相同0.12 PV·a-1、注采比保持1.1，進(jìn)行4種段塞組合數(shù)值模擬預(yù)測(cè)，不同方案累積產(chǎn)油量見圖3，從提高采收率與噸聚合物增油兩方面因素綜合考慮優(yōu)選最優(yōu)段塞組合方式，可以在保證提高采收率的前提下兼顧經(jīng)濟(jì)效益。

表3 GX油田聚合物驅(qū)段塞組合方式設(shè)計(jì)表

圖3 GX油田不同段塞組合方案累積產(chǎn)油數(shù)據(jù)

圖4 GX油田不同段塞組合方案對(duì)比柱狀圖

綜合考慮采收率和噸聚增油量?jī)蓚€(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)并參考綜合指標(biāo)，優(yōu)選方案3為最佳段塞組合方式，其段塞組合方式為：前置段塞體積為0.1 PV、聚合物濃度為2 500 mg·L-1，主段塞體積為0.6 PV、聚合物濃度為2 000 mg·L-1、表活劑濃度為0.2%，后續(xù)段塞體積為0.1 PV、聚合物濃度為1 500 mg·L-1。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，GX油田通過(guò)實(shí)施聚/表二元驅(qū)可提高采收率16.87%，噸聚增油達(dá)36.58 t。

5 結(jié) 論

篩選適合化學(xué)驅(qū)地質(zhì)儲(chǔ)量并結(jié)合砂體形態(tài)進(jìn)一步優(yōu)選可以部署規(guī)則井網(wǎng)的砂體開展聚/表二元驅(qū)提高采收率。在此基礎(chǔ)上利用正交表設(shè)計(jì)結(jié)合數(shù)值模擬軟件實(shí)現(xiàn)聚/表二元驅(qū)多參數(shù)多水平設(shè)計(jì)和分析試驗(yàn)結(jié)果，可以顯著提高計(jì)算效率及試驗(yàn)結(jié)果分析效率，應(yīng)用 ECLIPSE 油藏?cái)?shù)值模擬軟件，對(duì)二元驅(qū)16種方案采收率增量及噸聚合物增油量進(jìn)行對(duì)比優(yōu)選最佳方案，優(yōu)選最適合該斷塊的化學(xué)驅(qū)參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上開展4種不同段塞組合優(yōu)選，最終根據(jù)采收率增量及綜合指標(biāo)確定最終注入?yún)?shù)為：注入速度0.12 PV/a，注采比1.1，段塞設(shè)置為前置段塞體積為0.1 PV、聚合物濃度為2 500 mg·L-1，主段塞體積為0.6 PV、聚合物濃度為2 000 mg·L-1、表活劑濃度為0.2%，后續(xù)段塞體積為0.1 PV、聚合物濃度為1 500 mg·L-1。通過(guò)實(shí)施聚/表二元驅(qū)，GX油田可提高采收率16.87%。

［1］劉歆，周鳳軍，等．正交設(shè)計(jì)在聚合物/表活劑復(fù)合驅(qū)參數(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 復(fù)雜油氣藏，2012，5（1）：83-86.

［2］李建國(guó)，王敏，李春花．正交設(shè)計(jì)方法在低滲透油藏開發(fā)技術(shù)中的應(yīng)用[J]. 石油天然氣學(xué)報(bào)，2009，31（2）：134-137．

［3］李云雁，胡傳榮．試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

［4］楊承林，周正祥，郭鳴黎.三元復(fù)合驅(qū)注入?yún)?shù)的優(yōu)化[J].新疆石油地質(zhì)，2007，28（5）：604-606.

負(fù)責(zé)人：陳光文 聯(lián)絡(luò)人：陳光文

電話：0411-84379031 傳真：0411-84379327 E-mail：gwchen@dicp.ac.cn

學(xué)科領(lǐng)域：精細(xì)化工 項(xiàng)目階段：中試放大

項(xiàng)目簡(jiǎn)介及應(yīng)用領(lǐng)域

異辛醇混酸硝化生產(chǎn)的硝酸異辛酯作為柴油十六烷值改進(jìn)劑，對(duì)柴油油品升級(jí)起著重要作用。按典型的0.1%的添加量計(jì)，每萬(wàn)噸硝酸異辛酯可以調(diào)和1 000 萬(wàn)t符合國(guó)V 排放標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)柴油。隨著油品的升級(jí)換代，硝酸異辛酯產(chǎn)品的市場(chǎng)需求量勢(shì)必增加。由于硝酸異辛酯生產(chǎn)比較危險(xiǎn)，技術(shù)主要由法國(guó)SNPE、瑞士BIAZZI等少數(shù)軍工企業(yè)掌握。國(guó)內(nèi)，西安萬(wàn)德能源化學(xué)公司采用微管式生產(chǎn)工藝，每年產(chǎn)能為1萬(wàn)噸，但數(shù)十條線并行生產(chǎn)工藝弊端明顯。

本項(xiàng)目采用微通道反應(yīng)器技術(shù)，在反應(yīng)熱力學(xué)和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性開發(fā)了微反應(yīng)技術(shù)硝化合成硝酸異辛酯工藝，該工藝的主要特點(diǎn)是：異辛醇和混酸在并行多通道微混合器中接觸反應(yīng)，混合器內(nèi)體積微小、物料混合均勻，反應(yīng)時(shí)間短，傳熱速率快，產(chǎn)物和酸可實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)分離。技術(shù)指標(biāo)包括：原料轉(zhuǎn)化率高于 99.9%，產(chǎn)品純度高于 99.5%，水分小于 0.05%，酸度小于3 mg KOH/100 mL。本項(xiàng)目同時(shí)揭示了反應(yīng)過(guò)程中的爆炸機(jī)制，因而這項(xiàng)技術(shù)具有無(wú)可比擬的先進(jìn)性和安全性。本技術(shù)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，已申請(qǐng)專利 2 件，發(fā)表學(xué)術(shù)論文 2 篇。目前， 已建立 50～100 t微反應(yīng)裝置一套，并可以快速設(shè)計(jì)搭建單套 600～1 000 t反應(yīng)裝置。

合作方式：合作開發(fā)。 投資規(guī)模：1 000～5 000 萬(wàn)。

Optimization of Injection Parameters for Polymer/Surfactant Binary Flooding in High Water Cut Oilfields

（Dagang Oilfield Company Oil Production Technology Research Institute, Tianjin 300280, China）

According to the screening standard suitable for chemical flooding reservoir, the sand body was selected to carry out polymer/surfactant binary flooding, and the multi-parameter and multi-level program selection of chemical flooding was carried out by using orthogonal design which can greatly reduce the workload of numerical simulation screening and provide reliable test results and improve work efficiency. On this basis, four kinds of slug combination were selected by numerical simulation, and the most suitable injection method was determined according to the oil recovery increment of different schemes and the oil production increment, it was estimated that the recovery factor could be increased by 16.87% and the water cut could be reduced by 8.5%.

Orthogonal process; Numerical simulation; Recovery; Chemical flooding

TE357

A

1004-0935（2020）07-0814-03

2020-03-10

郭志強(qiáng)（1984-），男，工程師，碩士研究生，天津市人，2009年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院油氣田開發(fā)工程專業(yè)，現(xiàn)從事提高采收率技術(shù)工作。