正韵律油藏聚合物驱后泡沫驱超覆作用研究

李洪生

(中国石化河南油田分公司，河南 郑州 450000)

1 研究区概况

双河油田北块Ⅳ1-3层系属古近系核桃园组核三段地层，位于泌阳凹陷双河鼻状构造西北部。构造形态为完整的由东南向西北抬起的单斜构造，储集层为典型的湖盆陡坡型扇三角洲沉积，正韵律油层发育[1-3]。油藏含油面积为8.23 km2，石油地质储量为1 127.45×104t，油藏埋深为1 568～1 760 m，平均渗透率为0.63 μm2，孔隙度为20.3%，油层温度为79.6 ℃，原油黏度为6.5 mPa·s[4]。

双河油田北块Ⅳ1-3层系于1977年年底投入开发，2007年5月进行聚合物驱，2013年11月转后续水驱，截至2016年年底，综合含水率达到97.37%，采出程度为42.98%。

2 数值模拟研究

2.1 建立不同沉积韵律的厚油层机理模型

采用双河油田北块Ⅳ1-3层系的油藏参数，建立单层正韵律、反韵律、正反复合韵律、反正复合韵律的非均质机理模型。砂岩厚度为5 m,孔隙度为19.2%，原始含水饱和度为30%。采用四注一采五点法井网，注采井距为200 m，网格步长为20 m×20 m×1 m。层内纵向上细分为5层，不设置夹层，层内渗透率极差为5倍，具体参数如表1所示。

表1 不同渗透率级差下韵律模型参数

2.2 驱替方案

设计如下3种方案：①水驱至含水率为98%；②水驱至含水率为96%后，转聚合物驱替0.5倍孔隙体积，再转水驱至含水率为98%；③水驱至含水率为96%后，转泡沫驱替0.5倍孔隙体积，再转水驱至含水率为98%。各方案的注入参数如表2所示。

表2 不同驱替方案注入参数

2.3 不同沉积韵律模型驱替效果及纵向动用状况剖析

2.3.1 不同沉积韵律模型驱替效果对比

不同沉积韵律模型低张力泡沫驱开发效果均好于聚合物驱，采收率较聚合物驱高6.1～10.9个百分点(表3)，其中正韵律模型低张力泡沫驱效果最好，采收率提高10.9个百分点，其次为正反韵律叠加的复合韵律模型。

表3 不同韵律模型在不同驱替方式下的采收率

2.3.2 正韵律模型剩余油饱和度对比

双河油田北块Ⅳ1-3层系正韵律油层发育，为指导现场应用，沿着过油井的位置将驱替效果较好的正韵律模型纵向切割，观察不同驱替方式、不同时间点的切割剖面上含油饱和度变化，剖析正韵律模型厚油层内部的动用状况(图1)。图1中的201601、201801、201912、202601分别为化学驱开始、驱替2a、化学驱结束，转后续水驱的时间点。

由图1可知，水驱时，在重力作用下，注入水进入正韵律下部的高渗层，含油饱和度明显低于上部，正韵律上部动用较差，剩余油饱和度较高。聚合物驱时，在聚合物黏弹性作用下，正韵律顶部注入井附近波及范围显著扩大，但由于聚合物调整剖面能力有限，在油井附近区域纵向改善不明显，剩余油饱和度仍较高。低张力泡沫驱时，注入井附近波及范围较聚合物驱显著扩大，且模型顶部剩余油动用较好。一方面是由于在泡沫驱的低张力及黏度的双重作用下，波及范围及洗油能力较聚合物驱和水驱显著增强，另一方面，泡沫体系中的泡沫破裂后气体上浮，优先进入模型顶部，形成上浮驱替，在其作用下正韵律油藏顶部剩余油得到较好动用。

3 物模实验研究

3.1 实验条件

模拟双河油田北块Ⅳ1-3层系油藏条件，制作渗透率分别为100×10-3、200×10-3、600×10-3μm2的正韵律平面模型，3层均匀布置测压点。驱油剂为低张力泡沫体系0.3%泡沫剂PM-5+0.2%稳泡剂WP，实验温度为79.6 ℃，气液比为2∶1，注入速度为7.18 mL/min，模拟污水矿化度为5 002 mg/L；处理后的模拟原油黏度为6.5 mPa·s。

3.2 实验方法

研究模型平放和直立2种条件下驱油效果的差异，分析超覆作用对驱油效果的影响及对提高采收率的贡献程度。实验流程如图2所示。

3.3 驱替方案

水驱至含水率为98%，注入0.8倍孔隙体积的聚合物，然后水驱至含水率为98%，注入0.8倍孔隙体积的低张力泡沫体系，再水驱至含水率为98%。实验全程实时采集压力数据，同时计量产出气、液。

图1正韵律不同驱替方式纵向剖面含油饱和度变化

图2低张力泡沫体系超覆作用实验流程

3.4 实验结果分析

3.4.1 不同放置方式模型剩余油饱和度对比

图3为不同放置下模型在不同驱替阶段剩余油饱和度分布。由图3可知，低张力泡沫驱可使模型的高、中、低渗透层剩余油饱和度显著下降[5]，这主要是由于泡沫流体优先进入高渗透层，从而降低了高渗层的残余油饱和度，之后在泡沫流体的调驱作用下波及并驱替中、低渗层的剩余油，从而达到了提高采收率的目的[6]；同时，直立放置模型中、低渗层剩余油饱和度明显低于平放模型，主要为模型直立放置时，泡沫破灭过程中分离出的一部分气体受重力的作用，上浮至正韵律模型上部的低渗层，发挥了驱油的作用。

图3不同放置模型在不同驱替阶段的剩余油饱和度

3.4.2 超覆作用对提高采收率的贡献情况

低张力泡沫驱提高采收率机理主要为封堵、洗油和气体超覆[7]，通过对比不同放置方式模型的采收率，评价超覆作用对泡沫驱提高采收率的贡献情况。

表4为不同放置方式的模型在不同驱替阶段的提高采收率情况。由表4可知，模型直立放置驱替时，由于泡沫驱超覆作用的存在，进一步扩大了正韵律油层上部低渗层的波及体积，与聚合物驱相比，低、中、高渗层提高采收率幅度比模型平放分别高8.68、1.71、1.07个百分点。模型直立放置时，泡沫驱平均提高采收率27.55个百分点，较模型平放时高3.84个百分点。模型的2种放置方式的不同，体现了重力作用下泡沫驱的气体超覆作用。因此，研究认为，超覆作用的贡献值为3.84个百分点，占泡沫驱提高采收率贡献的13.94%。

表4 不同放置方式的模型在不同驱替阶段的提高采收率情况

4 应用指导

数模及物模实验均表明，在正韵律油藏发育的双河油田北块Ⅳ1-3层系开展低张力泡沫驱，可通过泡沫驱超覆作用扩大纵向上的波及范围，动用水驱及聚合物驱波及能力较差的上部低渗透油层，达到进一步提高采收率的目的。建议现场在进行泡沫驱目标区块筛选时，应尽可能地选择正韵律油藏开展矿场试验。

5 结论与建议

(1) 低张力泡沫驱在注入过程中，泡沫破裂后分离出的气体受重力的作用，上浮至正韵律模型上部的低渗层可以发挥驱油作用。

(2) 低张力泡沫驱提高采收率机理中，封堵和洗油机理对提高采收率起主要作用，气体超覆作用对提高采收率贡献占比为13.94%。

(3) 由于气体超覆作用的存在，建议进行泡沫驱目标区块筛选时，应尽可能地选择正韵律油藏进行矿场试验。

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