冀東淺層高孔高滲油藏多段塞吞吐提高采收率技術(shù)

蓋長(zhǎng)城，王 淼，羅福全，劉陽(yáng)平，高賀存

（中國(guó)石油冀東油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河北唐山 063004）

CO2吞吐技術(shù)控水增油機(jī)理主要為降低原油黏度，使原油體積膨脹、萃取、溶解氣驅(qū)及酸化解堵等［1-2］。但僅依靠CO2氣體段塞，難以實(shí)現(xiàn)特高孔特高滲油藏特高含水開(kāi)發(fā)階段持續(xù)擴(kuò)大波及體積，提高油藏采收率。

高尚堡某斷塊某小層是南堡陸地淺層油藏典型單元，屬于特高孔特高滲型儲(chǔ)層，平均孔隙度30.4%，平均滲透率2 862×10-3μm2，油藏類(lèi)型為層狀邊水構(gòu)造油氣藏，地層能量充足。在油藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中，受邊底水能量充足、儲(chǔ)層高孔高滲、非均質(zhì)性強(qiáng)，以及后期采液強(qiáng)度大等綜合作用，優(yōu)勢(shì)滲流通道發(fā)育。進(jìn)入特高含水期后，注水、調(diào)驅(qū)、CO2吞吐等常規(guī)措施無(wú)效，目前該斷塊綜合含水高，水驅(qū)潛力小，采油速度低，迫切需要改善開(kāi)發(fā)效果，進(jìn)一步提高采收率。

多段塞復(fù)合吞吐技術(shù)利用氣體段塞溶解、抽提、降低原油黏度，乳化劑段塞乳化封堵擴(kuò)大波及體積和提高驅(qū)油效率，堵劑段塞降低返排率的作用，提高油藏整體采收率，對(duì)解決高孔高滲小斷塊油藏提高采收率問(wèn)題具有十分重要的作用。

1 潛力分析及挖潛對(duì)策

1.1 潛力分析

油田進(jìn)入特高含水期后產(chǎn)量下降，確定剩余油分布成為提高采收率技術(shù)的關(guān)鍵［3-5］。在單砂體精細(xì)建模和歷史擬合的基礎(chǔ)上，利用油藏?cái)?shù)值模擬方法研究了剩余油分布規(guī)律。

1.1.1 層內(nèi)剩余油分布研究

受油層正韻律影響，縱向剩余油主要分布在各單砂體的頂部（見(jiàn)圖1）。

圖1 NmⅡ4②小層單砂體縱向剩余油分布

1.1.2 平面剩余油分布研究

應(yīng)用數(shù)值模擬結(jié)果，通過(guò)再現(xiàn)油藏三維可視化水淹過(guò)程可以看出，其平面剩余油分布（見(jiàn)圖2）具有以下規(guī)律：

圖2 NmⅡ4②小層單砂體平面剩余油分布

（1）斷層根部剩余油富集區(qū)，由于斷層的封閉遮擋作用，水驅(qū)很難波及到油井與斷層之間的區(qū)域，這種區(qū)域的儲(chǔ)量動(dòng)用比較困難，形成剩余油富集。

（2）構(gòu)造高部位剩余油富集區(qū)，由于油水重力分異作用，構(gòu)造高部位仍富集有剩余油。

（3）水流通道繞流區(qū)形成的剩余油富集，該區(qū)塊經(jīng)過(guò)多年開(kāi)發(fā)，特別是水流通道發(fā)育區(qū)含油飽和度普遍較低，水流通道繞流區(qū)形成剩余油富集。

1.1.3 剩余油類(lèi)型分類(lèi)定量統(tǒng)計(jì)

根據(jù)剩余油分布規(guī)律，將剩余油分為殘留型剩余油和滯留型剩余油兩類(lèi)。殘留型剩余油為水驅(qū)已波及到的剩余油，滯留型剩余油為水驅(qū)未波及到的剩余油。

不同類(lèi)型剩余油定量分類(lèi)評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表1，兩個(gè)單砂體采出程度分別為35.7%，37.4%，殘留型剩余油占比分別為36.1%，65.8%，滯留型剩余油占比分別為36.9%，34.2%。

1.2 挖潛對(duì)策

高尚堡某斷塊某小層油藏特點(diǎn)主要為油砂體含油面積?。▎螌?.2 km2），天然能量充足，剩余油類(lèi)型為滯留型剩余油（55.5%）與殘留型剩余油（44.5%）并存（見(jiàn)表1）。針對(duì)該類(lèi)油藏特點(diǎn)，需采取立足油井，同時(shí)擴(kuò)大波及體積，提高驅(qū)油效率的提高采收率技術(shù)。

表1 不同類(lèi)型剩余油定量統(tǒng)計(jì)

多段塞吞吐技術(shù)是一項(xiàng)立足油井吞吐，不斷提高氣體作用寬度及深度，進(jìn)一步提高氣體波及體積，兼顧提高驅(qū)油效率的提高采收率技術(shù)。該技術(shù)采用氣體+乳化劑+封堵三段塞設(shè)計(jì)，氣體發(fā)揮溶解膨脹、降低原油黏度作用；乳化劑就地乳化封堵，提高氣體在地層中的作用寬度，擴(kuò)大氣體波及體積，兼顧提高洗油效率；堵劑封堵優(yōu)勢(shì)滲流通道，降低氣體返排率。

1.3 井網(wǎng)部署

根據(jù)多段塞吞吐技術(shù)立足油井，通過(guò)不斷擴(kuò)大波及體積，提高驅(qū)油效率來(lái)提高采收率的機(jī)理，吞吐井網(wǎng)應(yīng)部署在剩余油富集區(qū)。通過(guò)對(duì)剩余油的分布規(guī)律研究以及分類(lèi)定量評(píng)價(jià)，確定在剩余油富集區(qū)部署多段塞吞吐井5口，觀察井1口（見(jiàn)圖3）。

圖3 井網(wǎng)部署

2 驅(qū)替方式優(yōu)選

2.1 氣體段塞篩選

常用的氣體段塞主要有CO2、N2和烴類(lèi)氣，根據(jù)三種氣體的增油機(jī)理對(duì)比其溶解作用、膨脹作用以及降黏作用［1-2］。

溶解膨脹原油能力CO2最強(qiáng)，烴類(lèi)氣其次，N2最差；降低原油黏度能力烴類(lèi)氣略好于CO2，N2最差。綜合考慮優(yōu)選CO2作為吞吐氣體介質(zhì)。

2.2 乳化劑段塞篩選

通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)篩選出乳化能力強(qiáng)，適度低界面張力的表面活性劑［6-7］。對(duì)比不同時(shí)間段的乳化水率，看出化學(xué)劑ZZP 具有強(qiáng)乳化能力；對(duì)比不同時(shí)間段的界面張力，篩選出化學(xué)劑XXS 具有適度低界面張力（見(jiàn)圖4）。綜合考慮其乳化能力，對(duì)兩種化學(xué)劑進(jìn)行不同比例濃度復(fù)配，結(jié)果顯示濃度為0.2%的ZZP與濃度為0.1%的XXS復(fù)配，乳化水率明顯更高。因此，選擇該復(fù)配體系為多段塞吞吐體系。

圖4 乳化驅(qū)油劑段塞增油機(jī)理對(duì)比曲線

2.3 堵劑段塞篩選

通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，研發(fā)出具有自組裝性、耐溫性以及深部封堵性的自組裝微球堵劑，以解決深部調(diào)剖劑注入性與封堵能力間的矛盾［8］。自組裝微球在注入時(shí)成分散狀態(tài)，當(dāng)達(dá)到地層深部時(shí)自動(dòng)形成集聚狀態(tài)，可最大限度擴(kuò)大注入范圍，比常規(guī)顆粒型調(diào)剖體系具有更強(qiáng)的耐溫性和封堵能力，可注入并作用至巖心深部，阻力系數(shù)較大（見(jiàn)圖5、圖6）。

圖5 自組裝微球堵劑耐溫性曲線

圖6 自組裝微球堵劑注入性與封堵能力曲線

2.4 驅(qū)替方式優(yōu)選

在注入介質(zhì)篩選的基礎(chǔ)上，通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬和礦場(chǎng)試驗(yàn)開(kāi)展驅(qū)替方式優(yōu)選研究。

通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的方式開(kāi)展CO2吞吐技術(shù)與多段塞吞吐技術(shù)提高采收率效果對(duì)比。選取兩塊非均質(zhì)巖心，高滲層滲透率為800×10-3μm2，中滲層滲透率為500×10-3μm2，低滲層滲透率為200×10-3μm2，其中一塊巖心通過(guò)水驅(qū)至高含水后，實(shí)施CO2吞吐；另一塊巖心水驅(qū)至高含水后，實(shí)施多段塞吞吐技術(shù)，對(duì)比結(jié)果顯示，多段塞吞吐技術(shù)提高采收率24.88%，比常規(guī)吞吐技術(shù)總采收率提高10.67%，措施效果最佳（見(jiàn)圖7、圖8）。

圖7 CO2吞吐技術(shù)實(shí)施效果

圖8 多段塞吞吐驅(qū)油技術(shù)實(shí)施效果

3 方案比選及技術(shù)政策優(yōu)化

3.1 方案比選

利用Petrel 地質(zhì)建模軟件，建立該斷塊地質(zhì)模型，采用角點(diǎn)網(wǎng)格系統(tǒng)劃分網(wǎng)格，共劃分了113×15×64=108 480 個(gè)網(wǎng)格，網(wǎng)格精度20×20×0.5 m。利用CMG 數(shù)值模擬軟件，在歷史擬合的基礎(chǔ)上，建立5個(gè)提高采收率方案。

在保持每個(gè)段塞注入總量不變的情況下，對(duì)比CO2吞吐、CO2+堵劑吞吐、堵劑+CO2吞吐、多段塞吞吐技術(shù)提高采收率效果，結(jié)果見(jiàn)圖9。從圖9可以看出，CO2吞吐技術(shù)效果最差，多段塞吞吐技術(shù)效果最好。

圖9 不同吞吐方式提高采收率效果對(duì)比

3.2 技術(shù)政策優(yōu)化

在驅(qū)替方式論證的基礎(chǔ)上，開(kāi)展技術(shù)政策論證，論證參數(shù)包括吞吐半徑、段塞設(shè)計(jì)、注入方式設(shè)計(jì)、燜井時(shí)間、產(chǎn)液速度、堵劑差異化設(shè)計(jì)、吞吐輪次設(shè)計(jì)、注入量差異化設(shè)計(jì)等，并在最優(yōu)技術(shù)參數(shù)組合條件下，預(yù)測(cè)開(kāi)發(fā)指標(biāo)。

論證結(jié)果認(rèn)為優(yōu)化吞吐半徑能夠考慮油藏差異性，比優(yōu)化吞吐注入量更為科學(xué)，論證吞吐半徑40 m 時(shí)，效果最優(yōu)。腰部與頂部同時(shí)實(shí)施可防止發(fā)生氣竄，保持油藏壓力平衡，吞吐效果最好。可適當(dāng)提高水流通道處多段塞吞吐井的堵劑濃度，有效防止邊水突進(jìn)影響吞吐效果。

多段塞吞吐段塞注入方式分為連續(xù)注入和交替注入，連續(xù)注入是連續(xù)將CO2、乳化劑、微球堵劑三段塞的設(shè)計(jì)用量一次性注入；交替注入是將三段塞的設(shè)計(jì)用量等分為幾組，每組段塞類(lèi)型不變，分組進(jìn)行注入，考慮到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施情況，交替注入組數(shù)以不超過(guò)3組為宜。

其主體段塞為CO2段塞和乳化劑段塞。綜合考慮增油量與投入產(chǎn)出比，優(yōu)選CO2與乳化劑的段塞比例為1：1。

開(kāi)井后設(shè)計(jì)吞吐井產(chǎn)液速度20 m3/d，預(yù)計(jì)實(shí)施多段塞吞吐3 輪次，累積增油0.86×104t，提高采收率2.97%。

4 結(jié)論

（1）研究特高含水期油藏剩余油富集模式，并定量描述和評(píng)價(jià)剩余油是研究提高采收率技術(shù)的基礎(chǔ)。

（2）針對(duì)油藏和剩余油分布特征依次開(kāi)展提高采收率技術(shù)調(diào)研、物理模擬實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬研究和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，是行之有效的提高采收率技術(shù)篩選方法。

（3）確定淺層油藏提高采收率驅(qū)替技術(shù)為CO2氣體段塞+強(qiáng)乳化劑段塞+微球堵劑段塞組合的“多段塞吞吐技術(shù)”。