高含水油田聚/表二元驱注入参数优选研究

郭志强

高含水油田聚/表二元驱注入参数优选研究

郭志强

（大港油田采油工艺研究院，天津 300280）

参照适合开展化学驱油藏的筛选标准筛选砂体开展聚/表二元驱，通过利用正交设计开展化学驱多参数多水平方案筛选，大大减少了数值模拟筛选的工作量并且提供可靠的试验结果，提高工作效率。并在此基础上开展4种段塞组合的数值模拟筛选工作，根据不同方案的采收率增量和吨化学剂增油量优选最适合的注入方式，保证提高油藏采收率的同时兼顾经济性，预计可提高采收率16.87%，含水可降低8.5%，为现场实施方案提供可靠的理论依据。

正交法； 数值模拟； 采收率；化学驱

历经数十年的开发我国大部分油田已进入高含水或特高含水开发阶段，GX油田作为大港油田的主力油田已进入高含水开发后期，对油田的产量构成具有不可替代的作用，如何降低油田综合含水进一步挖掘剩余油、提高油田的采收率是我们急需解决的首要问题。

1 化学驱适应性研究

化学驱是目前我国油田进入高含水期后提高采收率的主要方法之一，根据目前相关标准筛选符合开展化学驱的油藏储量，根据筛选标准衡量GX油田适合开展化学驱，进一步筛选适合开展三次采油的砂体形成五点法井网进行聚/表二元驱提高油藏采收率。

表1 适合开展化学驱技术的油藏筛选技术标准

图1 GX油田聚/表二元驱注采井网图

2 正交试验的适用性

一般通过数值模拟方法优化化学驱注入参数，从而制定合理有效的开发方案。聚/表二元驱注入参数优化体系是一多因素、多水平的复合体系，因素之间互相干扰，从而使得该体系的研究变得复杂。

正交试验设计法是利用“正交表”来设计试验方案和分析试验结果。正交试验设计法有两个特点：（1）任意一对因素的任一水平组合必在试验中出现，且出现次数相同；（2）总试验次数比用全面试验要少许多次。利用该方法能显著提高试验结果分析和计算效率。对单因素比较试验来说，正交设计能有效控制或排除外界因素对试验目的的干扰。

正交试验设计和其他绝大多数常规试验设计方法一样，都是根据离散点水平值进行分析，需要考虑到离散数据点的变化趋势。可以利用连续函数方程拟合离散数据点，建立回归模型，得到自变量在其定义域内的连续变化规律，然后求出回归模型最优解，这样就能得到比离散点设计更好的优化方案。

3 聚/表二元驱注入参数的确定

矿场实践表明，影响聚/表二元驱效果的因素很多，针对特定条件的油藏的特定开发阶段，一般考虑的影响因素有聚合物浓度、表活剂浓度、注入速度、段塞大小和注采比及段塞组合方式。下面根据正交试验设计原理对5个敏感因素的合理水平进行优化。对GX油田聚/表二元驱基本参数聚合物浓度、表活剂浓度、注入速度、段塞大小和注采比这5个因素设计了4个水平。

表2 GX油田聚合物驱各参数水平设计

利用正交试验设计的五因素四水平表，进而设计了L16（45）正交表，共16套不同试验方案，既可以全面了解诸多因素对化学驱开发效果影响，又能大大减少试验次数，节省数值模拟工作时间，既能避免根据主观经验减少考虑因素或试验次数的盲目性和试验结果无代表性的缺点，又能确保得到科学的优化结果。

使用 ECLIPSE 油藏数值模拟软件，在历史拟合的基础上采用 POLYMER、SURFACT 模块对上述16套方案进行综合对比分析。将不同方案二元驱采收率增量、吨聚增油、综合指标（采收率增量与吨聚增油的乘积）作为优化指标，计算结果见图2。从综合因子分布图看出，方案14吨化学剂增油相对较高，且综合指标最高，效果优于其他15种方案，其对应的最优水平分别为4级、2级、3级、1级和4级，对应的因素参数为聚合物浓度2 000 mg·L-1、表活剂浓度0.2%、注入速度为0.12 PV·a-1、段塞大小为0.8 PV、注采比为1.1。

图2 不同正交实验下二元驱开发效果对比

4 段塞组合方式优选

化学驱提高油藏采收率不仅需要确定基本注聚参数，段塞不同组合方式对经济效益及采收率提高亦有至关重要的作用。针对GX油田开发地质参数在基本参数优化的基础上设计4种段塞组合方式，进行数值模拟方案预测，不同方案累积产油量预测曲线见图3。保持主体段塞浓度2 000 mg·L-1、表活剂浓度0.2%、总段塞尺寸0.8 PV、注入速度相同0.12 PV·a-1、注采比保持1.1，进行4种段塞组合数值模拟预测，不同方案累积产油量见图3，从提高采收率与吨聚合物增油两方面因素综合考虑优选最优段塞组合方式，可以在保证提高采收率的前提下兼顾经济效益。

表3 GX油田聚合物驱段塞组合方式设计表

图3 GX油田不同段塞组合方案累积产油数据

图4 GX油田不同段塞组合方案对比柱状图

综合考虑采收率和吨聚增油量两个评价指标并参考综合指标，优选方案3为最佳段塞组合方式，其段塞组合方式为：前置段塞体积为0.1 PV、聚合物浓度为2 500 mg·L-1，主段塞体积为0.6 PV、聚合物浓度为2 000 mg·L-1、表活剂浓度为0.2%，后续段塞体积为0.1 PV、聚合物浓度为1 500 mg·L-1。根据数值模拟结果，GX油田通过实施聚/表二元驱可提高采收率16.87%，吨聚增油达36.58 t。

5 结 论

筛选适合化学驱地质储量并结合砂体形态进一步优选可以部署规则井网的砂体开展聚/表二元驱提高采收率。在此基础上利用正交表设计结合数值模拟软件实现聚/表二元驱多参数多水平设计和分析试验结果，可以显著提高计算效率及试验结果分析效率，应用 ECLIPSE 油藏数值模拟软件，对二元驱16种方案采收率增量及吨聚合物增油量进行对比优选最佳方案，优选最适合该断块的化学驱参数，并在此基础上开展4种不同段塞组合优选，最终根据采收率增量及综合指标确定最终注入参数为：注入速度0.12 PV/a，注采比1.1，段塞设置为前置段塞体积为0.1 PV、聚合物浓度为2 500 mg·L-1，主段塞体积为0.6 PV、聚合物浓度为2 000 mg·L-1、表活剂浓度为0.2%，后续段塞体积为0.1 PV、聚合物浓度为1 500 mg·L-1。通过实施聚/表二元驱，GX油田可提高采收率16.87%。

［1］刘歆，周凤军，等．正交设计在聚合物/表活剂复合驱参数设计中的应用[J]. 复杂油气藏，2012，5（1）：83-86.

［2］李建国，王敏，李春花．正交设计方法在低渗透油藏开发技术中的应用[J]. 石油天然气学报，2009，31（2）：134-137．

［3］李云雁，胡传荣．试验设计与数据处理[M]. 化学工业出版社，2008.

［4］杨承林，周正祥，郭鸣黎.三元复合驱注入参数的优化[J].新疆石油地质，2007，28（5）：604-606.

负责人：陈光文 联络人：陈光文

电话：0411-84379031 传真：0411-84379327 E-mail：gwchen@dicp.ac.cn

学科领域：精细化工 项目阶段：中试放大

项目简介及应用领域

异辛醇混酸硝化生产的硝酸异辛酯作为柴油十六烷值改进剂，对柴油油品升级起着重要作用。按典型的0.1%的添加量计，每万吨硝酸异辛酯可以调和1 000 万t符合国V 排放标准的优质柴油。随着油品的升级换代，硝酸异辛酯产品的市场需求量势必增加。由于硝酸异辛酯生产比较危险，技术主要由法国SNPE、瑞士BIAZZI等少数军工企业掌握。国内，西安万德能源化学公司采用微管式生产工艺，每年产能为1万吨，但数十条线并行生产工艺弊端明显。

本项目采用微通道反应器技术，在反应热力学和反应动力学研究结果的基础上，创新性开发了微反应技术硝化合成硝酸异辛酯工艺，该工艺的主要特点是：异辛醇和混酸在并行多通道微混合器中接触反应，混合器内体积微小、物料混合均匀，反应时间短，传热速率快，产物和酸可实现连续自动分离。技术指标包括：原料转化率高于 99.9%，产品纯度高于 99.5%，水分小于 0.05%，酸度小于3 mg KOH/100 mL。本项目同时揭示了反应过程中的爆炸机制，因而这项技术具有无可比拟的先进性和安全性。本技术具有自主知识产权，已申请专利 2 件，发表学术论文 2 篇。目前， 已建立 50～100 t微反应装置一套，并可以快速设计搭建单套 600～1 000 t反应装置。

合作方式：合作开发。 投资规模：1 000～5 000 万。

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

郭志强（1984-），男，工程师，硕士研究生，天津市人，2009年毕业于大庆石油学院油气田开发工程专业，现从事提高采收率技术工作。