准噶尔盆地西北缘白碱滩段油藏聚合物驱效果评价

刘雪峰

(中国石油集团西部钻探工程有限公司测井公司，新疆 克拉玛依 834000)

刘刚，高阳，张庆伟

(中石油新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆 克拉玛依 834000)

艾博

(中石化江汉油田分公司江汉采油厂，湖北 潜江 433123)

曹丹丹

(西安石油大学地球科学学院，陕西 西安 710065)



准噶尔盆地西北缘白碱滩段油藏聚合物驱效果评价

刘雪峰

(中国石油集团西部钻探工程有限公司测井公司，新疆 克拉玛依 834000)

刘刚，高阳，张庆伟

(中石油新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆 克拉玛依 834000)

艾博

(中石化江汉油田分公司江汉采油厂，湖北 潜江 433123)

曹丹丹

(西安石油大学地球科学学院，陕西 西安 710065)

通过准噶尔盆地西北缘白碱滩段油藏的开发动态研究了该油藏的聚合物驱适应性，应用暂堵转压裂、机械选层压裂技术对其压裂作业进行了优化设计，并对油藏的聚合物驱采油效果进行评价。推荐了开发方案，部署采用五点法井网，预测聚合物驱可增产油量96.1×104t，提高采收率11.7%，最大含水率下降18.4%，聚驱年产油最大可达31.5×104t。结果表明，聚合物驱采油能够大幅度提高该油藏的产量和采油速度，降低含水率，为油藏的下一步开发调整提供依据。

准噶尔盆地；西北缘白碱滩段油藏；聚合物驱；适应性；压裂

在低渗透油田开发的过程中，通常进行储层改造进一步提高压裂裂缝导流能力，从而达到提高原油采收率的目的。聚合物的驱油机理是向水中加入高分子聚合物，提高水相黏度和降低水相渗透率，从而降低水相的流动性能，达到使水驱油流度比下降，减弱黏性指进，提高波及系数的目的[1]。我国应用的提高采收率技术主要为热采和化学驱2类[2～5]。

目前克拉玛依油田七东一区白碱滩段油藏属于砾岩油藏，处于高含水、高采出程度阶段，控制递减难度较大。从油藏实际情况出发，有必要进行聚合物驱采油。而聚合物驱在我国的规模化应用分布格局尚不平衡，实际效果差异大，整体上在砂岩油藏应用较多，在砾岩油藏的应用研究较少。因此有必要对七东一区白碱滩段聚合物驱效果进行评价，为我国今后的砾岩油藏开发提供参考[6]。

1 油田开发现状

七东一区克拉玛依组下亚组(克下组)油藏1958年发现， 2013年开始全面进入注聚合物阶段， 是克拉玛依油田第一个聚合物驱工业化推广区块[7]。试验油藏处于准噶尔盆地西北缘克-乌逆掩断裂带白碱滩段的下盘，是一个四周被断裂切割成似菱形的封闭断块油藏，其构造形态简单，内部断层不发育。油藏基本性质见表1。

表1 油藏基本参数表

储层岩性主要以砾岩、巨粗砂岩和中细砂岩为主，岩性粗、分选差、层理构造、沉积序列和粒度特征具洪水浊流性质，属于洪积相扇顶亚相沉积，由下向上呈现为正韵律的沉积特征。填隙物主要为黏土矿物、粉砂和泥级的陆源碎屑及碳酸盐矿物(方解石、菱铁矿)，另有少量的黑云母等。对取心井样品进行X衍射试验分析，黏土矿物中伊蒙混层矿物相对含量为22%，伊蒙混层比36%，伊利石相对含量为30%，高岭石相对含量为44%，绿泥石相对含量为3%。高岭石以蠕虫状或板状自形晶体形态分布于碎屑颗粒粒间孔隙中；伊蒙混层多为似蜂巢状或衬垫式分布在碎屑颗粒表面；伊利石为片状或定向片状分布于粒间。其中高岭石含量较高，说明储层速敏性较强，黏土矿物易于产生颗粒运移和膨胀，并堵塞喉道，从而降低有效渗透率，因此在进行聚合物驱时要适当控制流速[8,9]。

2 聚合物驱工业化适应性分析

该适应性分析主要利用老井开展驱油试验(未通过对原油设备性能、尺寸等参数的调查)，按照聚合物驱采油工艺的要求，尽可能利用原油设备以节约成本，对于不适应的设备，需进行调整。

2.1 完井工程适应性

试验井均采用套管固井后射孔方式完井。完井结构中影响聚合物驱采油工艺的主要因素是完井管柱的尺寸，采油井完井结构在保证设备排液能力的前提下，还要满足环空测试等配套工艺要求。

试验区16口采油井原井完井套管尺寸满足排液要求的同时满足其环空测试等配套工艺要求。其中，中心井采用∅70mm的抽油泵(配产70～95t/d)，配备∅88.9mm生产油管；其他井采用∅57mm以下的抽油泵，配备∅73mm生产油管。试验区采用∅177.8mm套管作为油层套管是为了满足高排液和试验监测双重要求，对于无需监测的常规生产井∅139.7mm套管完全可以满足要求。

2.2 压裂工艺适应性

表2 压裂措施效果对比

在油井上实施压裂有利于驱油剂均匀推进，提高驱油效果。随着油井逐渐见效，聚合物对长期水流冲刷的高渗通道形成了有效堵塞，流动阻力日益增加，产液下降幅度大、产液量低。根据调整需要，对物性相对差和剩余油富集区实施有效的压裂改造提高单井产液量有其必要性。压裂规模控制非常重要，聚合物工业化试验阶段实施压裂11井次，因其目的不同，转向压裂采取的规模偏大(二次加砂)，压裂设计半缝长主体上控制在井距(200m)的1/4，实际单井加砂量为15～30m3，压裂后产液量明显提升(见表2)。

为增加体积波及程度，在常规压裂工艺基础上有针对性的应用暂堵转压裂、机械选层压裂技术，以期达到均衡油水矛盾和挖潜剩余油的目的。2008年实施的3井次转向压裂提液增油效果尤为突出。

3 聚合物驱工业化采油设计

为满足开发中可能进行的分层作业及有效的控制开采过程，并考虑到生产过程中需进行储层改造、分层注聚等需要，确定油藏采用固井后射孔完井方式，该油藏聚合物驱油井配产液量36.8t/d，与∅73mm油管匹配的最大泵径为57mm的系列抽油泵完全能够满足目前和开发中、后期的排液量要求。该油藏中部深度1228m，根据油管强度校核，采用∅73mm×5.51mm的N80平式油管能够满足生产要求，所选油管尺寸配套选用∅139.7mm套管为油层套管。监测井采用偏心测试工艺，生产管串采用∅57mm及以下型号的抽油泵配套∅73mm的平式油管，其油套环空间隙可满足测试仪器下入要求。为了便于采油生产和井下作业，要求所有接到套管柱上的短节、接箍等必须和所在的管柱同钢级、同内径，井口必须采用套管法兰连接。油藏中部深度1228m，原始地层压力16.8MPa，原始压力系数为1.34，天然气相对密度0.719。根据理论计算，井筒中充满气体时的井口压力为15.03MPa。因此，推荐该区油井选用工作压力为25MPa的KY65-25B型井口装置。

3.1 射孔工艺

根据完井总结，按地层实际条件对区块钻井过程中油层的钻井污染厚度和污染程度进行模拟计算，七东一区克下组油藏钻井污染深度89.3mm，污染程度0.3。据该条件对采油井射孔产率比的主要影响因素进行敏感性分析。

1)压实厚度、压实程度与产率比关系 以DP41RDX-1弹为例计算射孔孔眼压实厚度(YH)及压实程度(YC)，结果如图1和图2所示。由图1和图2可以看出，随着压实厚度和压实程度的增加，产率比变小。

图1 DP41RDX-1弹孔眼压实厚度与产率比关系 图2 DP41RDX-1弹孔眼压实程度与产率比关系

2)孔深、孔密及孔径与产率比关系 以DP41RDX-1弹为例对射孔孔径(KJ)、孔密(KM)进行模拟计算，结果如图3和图4所示。由图3和图4可以看出，随着孔径、孔密的增加，产率比增大，但孔密超过16孔/m后，产率比增幅较小。

图3 DP41RDX-1弹孔径与产率比关系 图4 DP41RDX-1弹孔密与产率比关系

针对油藏的地质特点，从孔径、产率比和套降系数等方面综合比较，射孔效果由好到坏依次为YD-102枪装SDP43RDX-52弹、YD-102枪装BH48RDX-1弹、YD-89枪装DP41RDX-1弹和YD-89枪装DP36RDX-2弹，孔眼直径与孔密2个参数同等效剪切速率比成正比，即孔眼直径与孔密越大聚合物溶液的剪切降解程度越低。聚合物溶液在多孔介质中的剪切程度，通常用等效剪切速率[10]来表示。等效剪切速率用式(1)计算：

(1)

式中，γep为等效剪切速率，s-1；n为聚合物的幂律指数；v为流速，m/s；kw为岩石渗透率，mD；Φ为孔隙度，%。

由式(1)导出相同地层条件下不同孔眼直径的等效剪切速率比：

(2)

式中，x为孔密，孔/m；D为孔径，mm。

图5 注聚专用偏心分注管柱

经过对比计算发现，采用BH48RDX-1弹完井是聚合物溶液的剪切降解程度最优的射孔弹。

3.2 注入井工艺

工业化试验区单井注入量80～120m3/d，注入压力在未采取措施的情况下始终维持在油层破裂压力14.6MPa以下，该试验推荐方案单井配注量56.3m3/d，而且注入年限低于试验区(注入时间为56mon)，预计注入压力不超过14.6MPa。

该油藏的3个主力层具备很好的分注条件，为了满足油藏分层注聚需求，推荐采用注聚专用偏心分注管柱，可有效降低对聚合物的剪切。注入管柱整体采用偏心分注形式，主要由封隔器和压力调节器(压力调节器在偏心配注器里面)等组成(见图5)，使用时不受级数限制，可实现任意层的投捞、控制，适合于层间矛盾大、分注层段多的油层。配注器单层控制注入量10～70m3/d。物理模拟试验在70m3/d流量范围内最大控制压差3.5MPa，黏损率低于10%(见图6)，能够满足该油藏分层注聚的要求。

图6 注聚专用偏心分注管柱流量-节流压差-黏损率关系(不同直径配注芯)

3.3 压裂工艺设计

根据工业化试验区和国内其他油田聚合物驱表现出的特点[11～16]，伴随聚驱逐渐见效，聚合物对长期水流冲刷的高渗通道形成了有效堵塞，聚合物流动阻力日益增加，产液下降幅度大、产液量低(见图7)。

图7 工业化试验区中心井区产液量变化趋势

该油藏埋深浅，储层岩性偏软，支撑剂嵌入可能比较严重，同时考虑井距较小，为了取得较好的措施增产效果且又不至于沟通注入井，应尽可能增加裂缝支撑缝宽，更好提高裂缝导流能力，控制裂缝延伸长度为目标进行设计。施工参数按照地层参数数据进行优化设计(见表3)。

表3 施工参数优化设计中的地层参数取值表

经过计算和对比得出压裂设计优化结果，见表4。

表4 压裂设计参数

从油藏开发历史来看，该油藏已经有50多年的注水开发历史，2007年开始进行二次开发调整，该油藏的30×104t聚合物驱开发部署如图8所示。该部署采用五点法井网，北部142m、南部125m注采井距布井，整个区块实施聚合物驱，通过数值模拟计算和经济效益对比，推荐方案开发指标如表5所示。

图8 油藏开发部署图

年份年产液量/104t年产水量/104t年产油量/104t年增油量/104t年平均含水率/%单井产液量/(t·d-1)单井产油量量/(t·d-1)年注入量/104m3单井注入量/m3201317121569143009163683122505632014165914382211388673574822505632015158612713152358013416822505632016155412962581728343345522505632017152313371861438783284022505632018146813411271279133162722505632019148613959191093932020225056320201095104055550950235121450363合计12083106871396961---17200-

从表5可知，该油藏于2013年10月开始聚合物驱，注入0.7PV，平均聚合物浓度1800mg/L，注入速度0.15PV/a，历时56mon。预测到含水率95%，聚合物驱可增产油量96.1×104t，提高采收率11.7%，增油45.8t/t。阶段产油139.6×104t，阶段采出程度17.02%，最大含水率下降18.4%，聚驱年产油最大可达31.5×104t。

4 结论和认识

1)聚合物驱采油能明显提高该区块的产量，延缓油井见水时间，有效降低含水率，从而提高采油速度。

2)伴随聚驱逐渐见效，聚合物对长期水流冲刷的高渗通道形成了有效堵塞，聚合物流动阻力日益增加，产液下降幅度大、产液量低，有必要在适当时机对物性相对差和剩余油富集区实施有效的压裂改造，提高聚合物驱体积波及系数，从而提高单井产量。

3)要结合生产实际情况，优化驱油用聚合物的生产条件，使聚合物的合成生产成本有效降低，同时还可以利用多相驱、混合驱等方式，并加强聚合物驱采油动态分析监测，以保证聚合物的最大驱替效率。

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[编辑] 辛长静

2016-05-27

陕西省教育厅科研计划项目(16JS087)。

刘雪峰(1981-)，男，工程师，现主要从事射孔工艺技术方面的研究工作；E-mail：39518037@qq.com。

TE357.46

A

1673-1409(2016)25-0036-06

[引著格式]刘雪峰,刘刚，高阳，等.准噶尔盆地西北缘白碱滩段油藏聚合物驱效果评价[J].长江大学学报(自科版)，2016,13(25)：36～41.