喇嘛甸油田二类油层聚合物驱指标变化规律

周志军，张国芳，陈建康，王福平

（1.东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室，黑龙江 大庆163318；2.东北石油大学非常规油气成藏与开发省部共建国家重点实验室培育基地，黑龙江 大庆163318；3.哈尔滨石油学院油气田开发教研室，黑龙江 哈尔滨150028；4.中国石油渤海钻探工程有限公司，天津300457）

二类油层是指除一类油层以外的、 河道砂面积在30%以上、 有效渗透率大于0.1 μm2、 河道宽度为200～1 000 m的沉积单元。与一类油层相比，二类油层具有微相类型多样、相变复杂、砂体厚度薄、渗透率低、河道发育规模小、钻遇率低（一般比一类油层低20%左

1 聚合物驱开发指标预测方法

目前，适用于一类油层开发指标的预测方法主要有数值模拟法、驱替特征曲线法、归一化法、聚合物驱流管法、广义翁氏模型、瑞利模型、水驱增量法及水驱递减法等［6-9］。其中：水驱增量法和水驱递减法计算相对简单，只能用来计算短期增油量或者预测聚合物驱结束后的产量和采收率；归一化法要求给出合理的水驱递减产量，在编制开发方案时应用较多；聚合物驱流管法计算速度快，对聚合物驱过程预测精度较高，但对个别区块含水率回升后期预测效果不佳；数值模拟法应用于动态指标预测时，预测结果与实际值偏差较大，只能作为参考［10-11］；驱替特征曲线法源自实际动态开发数据，反映了区块的动态特征。因而，应用驱替特征曲线法进行聚合物驱开发指标预测，方便易行，结果可靠。

不仅如此，研究还发现，虽然二类油层与一类油层地质特征和聚合物驱动态反映有很大的不同，但驱替特征曲线法在二类油层聚合物驱的某些阶段仍可以使用，并且预测精度较高［12-13］，运用该方法可实现二类油层聚合物驱开发的有效预测。

在二类油层注聚合物开发过程中，当累计产油量达到一定程度后，累计产油量与累计产液量的对数之间存在着良好的线性关系，其理论方程可以表示为

式中：Lp（t）为某一时刻累计产液量，104t；Np（t）为某一时刻累计产油量，104t；a为与岩石、流体性质有关的常数；b为与地质条件、井网布置有关的常数。

式（1）经过微分转化，得到某一时刻含水率fw（t）的预测模型：右）、平面连通比例低（一般在23%左右）、连通质量差以及非均质性严重等特点［1-3］。2003年开始，大庆油田对二类油层陆续进行注聚合物开发。截至2013年底，大庆油田二类油层注聚合物层位已达到24 个，含油面积为197.24 km2，地质储量为2.425 7×108t，共有油水井8 946口，累计增油2 077.35×104t［4-5］。虽然二类油层聚合物驱油技术渐趋成熟，但在开发过程中，二类油层聚合物驱开发指标的预测，一直困扰着油田技术人员；因此，开展二类油层聚合物驱开发指标变化规律及预测方法研究，显得尤为重要。

由式（2）可知，只要确定了某一时刻的累计产液量，便可预测出这一时刻的含水率，因此，可以利用驱替特征曲线来预测含水率［14］。

2 聚合物驱开发指标变化规律

大庆喇嘛甸油田葡Ⅰ1+2一类油层已全面投入聚合物驱开发，并取得了较好的增油效果。目前部分区块已进入后续水驱开发阶段，将直接面临上返的问题，二类油层聚合物驱开发指标的变化规律及预测也是目前急需解决的问题。结合喇嘛甸油田二类油层地质特征，选取能够代表喇嘛甸油田二类油层实际开采现状的北北块一区、北东块一区、南中东一区3 个区块作为解剖区块，开展了聚合物驱开发指标变化规律研究。3 个区块的注聚合物基本参数如表1所示。

表1 注聚合物区块基本参数

2.1 注入压力

注入压力上升是聚合物驱过程中最早显现的一个特征。对所选3 个区块注入压力的变化规律进行研究分析，得到实际注入压力与累计注聚孔隙体积倍数之间的关系曲线（见图1）。

由图1可以看出：研究区块从开始注聚合物起，注入压力就明显上升，且上升速度较快；当累计注聚孔隙体积倍数达到一定程度后，注入压力逐渐趋于稳定。

进一步研究注入压力变化规律，发现注入压力与累计注聚孔隙体积倍数之间呈对数关系：

式中：pin为注入压力，MPa；Pv为累计注聚孔隙体积倍数；A为曲线斜率，与储层及聚合物性质有关；B 为常数。

系数A 与B 的大小可通过求平均值确定。利用式（3）进行注入压力预测，预测结果如图2所示。由图2可以看出，预测曲线与实际值非常接近，说明此方法适用于二类油层聚合物驱注入压力的预测。

图1 注入压力与累计注聚孔隙体积倍数的关系

图2 北东块注入压力预测结果

2.2 注采压差

注采压差是指注聚合物井井底流压与对应采油井井底流压之间的差值，它的大小反映了地层注入能力的高低。由于研究区块在注聚合物后注入压力增大，注入能力下降，导致注采压差在注聚合物初期增长较快。当注入压力趋于稳定之后，注采压差也逐渐稳定下来，稳定后的注采压差为8.5～9.5 MPa。

研究发现，注采压差与注入压力之间呈线性关系（见图3）。

建立注采压差与注入压力关系的数学模型：

式中：Δpip为注采压差，MPa；A′为曲线斜率，与储层及聚合物性质有关；B′为曲线截距。

图3 注采压差与注入压力的关系

对3 个区块注采压差与注入压力方程的斜率和截距加权平均，得到A′与B′的值，就可以进行注采压差的预测，预测值与实际值的对比见图4。从图4可以看出，预测值与实际值吻合较好，说明此方法适用于二类油层聚合物驱注采压差的预测。

图4 北东块注采压差预测结果

2.3 综合含水率

近年来，大量的矿场实践表明：在注入一定量的聚合物溶液之后，区块综合含水率开始下降，出现含水率下降漏斗；当含水率下降到一定程度后，又逐渐开始回升，直至驱替结束。

对所研究区块含水率的变化情况进行统计分析（见图5）发现，聚合物驱全过程的含水率变化，存在几个重要的特征点，它们分别是注聚见效点、含水率最低点、含水率下降幅度和含水率回升点等［15］。

含水率变化特征点的定义分别为：注聚见效点，指含水率开始下降时所对应的累计注聚孔隙体积倍数；含水率最低点，指含水率下降到最低时所对应的累计注聚孔隙体积倍数；含水率下降幅度，指见效点与含水率最低点的含水率之差；含水率回升点，指区块综合含水率开始回升时所对应的累计注聚孔隙体积倍数。

含水率变化特征点受多种因素的影响，采用多元线性回归法，得出含水率与各影响因素之间的关系式。

含水率最低点M1：

含水率下降幅度ΔF：

含水率回升点M2：

式中：G为聚合物用量，mg/L·PV；v为注入速度，PV/a；M为聚合物相对分子质量，104；ρp为注入质量浓度，mg/L；fw′为初含水率，%；Kv为渗透率变异系数；J为井网完善度，%；H为有效厚度，m；L为河道砂多向连通比例，%；D为井距，m。

图5 含水率随累计注聚孔隙体积倍数变化规律

所研究的3 个区块含水率变化特征点见表2。

表2 各区块的含水率特征点

进一步研究发现，含水率与累计注聚孔隙体积倍数之间呈多项式关系，其关系表达式为

式中：a′，b′，c，d，e为待定系数。

通过回归，拟合出了注聚合物区块含水率的数学模型：

根据式（9），可绘制聚合物驱过程中含水率随累计注聚孔隙体积倍数的变化曲线，运用该曲线即可预测不同注聚合物驱阶段的含水率大小。预测曲线与实际曲线对比情况见图6。从图6可以看出，预测值与实际值非常接近，说明可以用此方法进行二类油层聚合物驱含水率的预测。

2.4 累计产液量与累计产油量

根据驱替特征曲线理论，以所研究区块累计产油量为横坐标，累计产液量的对数为纵坐标，绘制出累计产液量对数与累计产油量的关系曲线（见图7）。从图7可以看出，当所研究区块累计产油量达到一定程度后，累计产液量的对数与累计产油量之间也存在着良好的线性关系。

图6 北东块含水率预测结果

图7 累计产液量对数与累计产油量的关系

运用驱替特征曲线理论方程式（1），在求取与研究区块岩石、流体性质有关的常数a，与地质条件、井网布置有关的常数b后，可以在给出累计产油量的情况下预测累计产液量和累计产水量，或者是在给出累计产液量的情况下预测累计产油量和累计产水量等聚合物驱开发指标。预测结果见图8。从图8可以看出，预测结果与实际值非常接近。

图8 北东块累计产油量与累计产液量预测结果

3 结束语

二类油层聚合物驱过程中，注入压力与累计注聚孔隙体积倍数之间呈对数关系，通过建立它们之间的对数方程，可实现二类油层聚合物驱注入压力的预测；利用注入压力与注采压差的线性方程，可实现注采压差的预测；含水率与累计注聚孔隙体积倍数之间呈多项式关系，通过建立它们之间的多项式方程，可实现含水率的预测；利用驱替特征曲线法可实现二类油层聚合物驱的累计产液量以及累计产油量的预测。

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