左清泉，胡 雪，趙 軍，鄭繼龍，陳 平，張潤(rùn)芳

中海油能源發(fā)展工程技術(shù)公司，天津 300452

K油田位于渤海海域南部，油田明化鎮(zhèn)組以構(gòu)造-巖性、巖性油氣藏為主，平均孔隙度31.3%，平均滲透率736.6×10-3μm2，地下原油黏度1.18～3.49 mPa·s，地層水礦化度為6 337～8 652 mg/L。該油田2014年投產(chǎn)，目前生產(chǎn)井14口，注水井6口，油田綜合含水60%。油田構(gòu)造比較復(fù)雜，同時(shí)處于強(qiáng)邊水地帶，目前油田已處于中高含水期，所以開(kāi)展邊水油藏開(kāi)發(fā)規(guī)律研究，為后期開(kāi)發(fā)調(diào)整提供理論指導(dǎo)[1]。

對(duì)邊水油藏水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)、水淹規(guī)律及剩余油分布模式已有研究[2]。近年來(lái)，中外學(xué)者對(duì)邊水油藏規(guī)律主要通過(guò)理論分析和油藏?cái)?shù)值模擬方法進(jìn)行研究[3]，但對(duì)邊水的物理模擬研究較少[4]。筆者根據(jù)K油田油藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)特征，通過(guò)建立二維非均質(zhì)物理模型，研究水平井與邊水不同距離對(duì)采收率影響，為合理利用邊水提供理論基礎(chǔ)[5]，同時(shí)開(kāi)展在邊水地帶調(diào)剖調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn)，為該類油藏在中高含水期剩余油挖潛提供借鑒指導(dǎo)意義[6]。

研究主要針對(duì)邊水油藏中在中高含水期后如何利用邊水能量及抑制邊水突進(jìn)開(kāi)展物理模擬實(shí)驗(yàn)。通過(guò)不同邊水距離實(shí)驗(yàn)，為后期油田井位布置提供指導(dǎo)[7]；邊水調(diào)剖調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn)為后期邊水地帶注水井開(kāi)展相關(guān)調(diào)剖調(diào)驅(qū)措施提供數(shù)據(jù)支持[8]，為抑制邊水等工作提供方法和思路。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)條件

實(shí)驗(yàn)溫度75 ℃；實(shí)驗(yàn)用水，海上K油田現(xiàn)場(chǎng)注入水，礦化度13 279.1 mg/L；實(shí)驗(yàn)用油，海上K油田現(xiàn)場(chǎng)脫水原油。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置及模型設(shè)計(jì)

黏度計(jì)，Brookfield DV-Ⅱ型，美國(guó)Brookfield公司；電子分析天平，BSA423型，北京梅特勒-托利多儀器公司。

自主研發(fā)多功能物理模擬驅(qū)替裝置示意見(jiàn)圖1。該裝置主要由加熱系統(tǒng)、注入系統(tǒng)、壓力測(cè)量系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)4部分組成。注入系統(tǒng)包括2臺(tái)ISCO泵，計(jì)量精度為0.01 MPa；壓力測(cè)量系統(tǒng)包括A～E共5個(gè)測(cè)壓點(diǎn)，測(cè)壓范圍0～10 MPa，計(jì)量精度0.001 MPa；計(jì)量系統(tǒng)包括油水分離器和天平，計(jì)量精度可達(dá)0.001 mL。所有動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)可由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并進(jìn)行采集。

圖1 實(shí)驗(yàn)流程圖

物理模型設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2。儲(chǔ)層模型為無(wú)機(jī)膠結(jié)石英砂模型，模型A和模型B是由兩個(gè)不滲透帶隔離的獨(dú)立系統(tǒng)，避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中層間干擾，并可實(shí)現(xiàn)開(kāi)采動(dòng)態(tài)、采收率的分段測(cè)試和計(jì)量[9]。模型A與模型B根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求調(diào)整隔離帶位置從而改變與邊水間距離，模型內(nèi)采用兩層非均質(zhì)巖心，滲透率分別為500 mD和2 000 mD，模型左右兩側(cè)裝有邊水槽(邊水A和邊水B)用來(lái)模擬油藏邊水侵入，模型上下兩側(cè)留有孔槽用以飽和水和飽和油，生產(chǎn)井位于隔離帶左右兩側(cè)，采用水平井構(gòu)造設(shè)計(jì)[10]。模型尺寸為模型尺寸為: 700 mm×100 mm×100 mm, 模型耐壓0.5 MPa。模型特點(diǎn)在于可通過(guò)一塊完整模型模擬兩種不同邊水距離，可大幅節(jié)約成本[11]。

圖2 物模模型設(shè)計(jì)圖

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1)由于巖心采用拼接式設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)使用3塊巖心共進(jìn)行5組實(shí)驗(yàn)。巖心①水平井距邊水700 mm，巖心②水平井距邊水150 mm和550 mm，巖心③水平井距邊水250 mm和450 mm。

2)飽和水。將物理模型固定于實(shí)驗(yàn)裝置上并連接好飽和油水點(diǎn)處管線，開(kāi)啟真空泵觀察物理仿真模型是否漏氣，無(wú)漏氣時(shí)連續(xù)抽8 h后，打開(kāi)排液閥，使水反向飽和物理模型。

3)飽和油。通過(guò)物理模擬驅(qū)替設(shè)備系統(tǒng)控制，飽和油溫度為75 ℃，打開(kāi)飽和油水點(diǎn)管線閥門(mén)，調(diào)好泵流量并運(yùn)行，用油驅(qū)水，直至出口含油率達(dá)到100%，停泵并老化12 h。

4)水驅(qū)油。記錄邊水驅(qū)實(shí)驗(yàn)入口、出口處壓力，將測(cè)壓點(diǎn)裝好，關(guān)閉模型兩側(cè)油水飽和點(diǎn)，打開(kāi)邊水槽兩側(cè)閥門(mén)，水流入模型設(shè)計(jì)邊水槽區(qū)域從而模擬邊水形態(tài)，均勻注入到模型當(dāng)中[12]。實(shí)驗(yàn)采用恒壓驅(qū)替，設(shè)置泵注入壓力為0.3 MPa，測(cè)取開(kāi)采動(dòng)態(tài)曲線(含水率、產(chǎn)液、產(chǎn)油、采收率動(dòng)態(tài)曲線)；水驅(qū)至含水98%，計(jì)算水驅(qū)采收率[13]。

5)注入調(diào)剖劑。為研究抑制邊水突進(jìn)，設(shè)計(jì)在邊水部位注入調(diào)剖藥劑，注入調(diào)剖劑時(shí)采用恒速驅(qū)替，注入調(diào)剖藥劑量為0.3 PV。

6)調(diào)剖結(jié)束后恢復(fù)水驅(qū)，切換為恒壓驅(qū)替，注入壓力為0.3 MPa，測(cè)取調(diào)剖后邊水驅(qū)開(kāi)采動(dòng)態(tài)曲線；驅(qū)至含水98%結(jié)束實(shí)驗(yàn)，計(jì)算調(diào)剖后邊水驅(qū)采收率[14]。

2 結(jié)果和討論

2.1 巖心飽和水和飽和油

將5組不同長(zhǎng)度巖心進(jìn)行飽和水、飽和油實(shí)驗(yàn)，得出巖心的飽和水、飽和油及含油飽和度數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 不同長(zhǎng)度巖心實(shí)驗(yàn)飽和數(shù)據(jù)

從表1可以看出，離水平井距離最短的150 mm巖心含油飽和度要高一些，其余巖心含油飽和度數(shù)據(jù)相近。

2.2 邊水驅(qū)

為研究不同邊水距離對(duì)生產(chǎn)井的影響，設(shè)計(jì)5組不同長(zhǎng)度巖心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析不同長(zhǎng)度巖心采出程度。實(shí)驗(yàn)在油藏溫度75 ℃下進(jìn)行，為更好模擬邊水能量，采用恒壓驅(qū)替模式進(jìn)行試驗(yàn)，設(shè)計(jì)壓力0.3 MPa，邊水實(shí)驗(yàn)驅(qū)替至流出液綜合含水為98%停止。水驅(qū)試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 不同長(zhǎng)度巖心水驅(qū)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

5組模擬實(shí)驗(yàn)見(jiàn)證了邊水距離對(duì)采出程度影響。由表2可以看出,隨著邊水距離的不斷增加，邊水驅(qū)的采出程度呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，但距離達(dá)到550 mm后采出程度上升幅度變緩甚至出現(xiàn)略微下降的趨勢(shì)。可見(jiàn)，在邊水距離與生產(chǎn)井之間存在最佳距離，最佳距離既可為生產(chǎn)井提供能量，同時(shí)又能減緩邊水突進(jìn)對(duì)生產(chǎn)井的影響。

2.3 調(diào)剖及后續(xù)水驅(qū)

為了更好地研究邊水對(duì)提高采收率的作用，實(shí)驗(yàn)?zāi)M了邊水調(diào)剖，對(duì)比分析了調(diào)剖前后邊水模型含水率變化及對(duì)采收率的影響。擬在邊水驅(qū)后在邊水部位注入調(diào)剖藥劑進(jìn)行調(diào)剖實(shí)驗(yàn)。為保證每組巖心注入相同藥劑量，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)采用恒速驅(qū)替注入調(diào)剖劑，注入調(diào)剖藥劑量為0.3 PV。調(diào)剖結(jié)束后恢復(fù)邊水驅(qū)，并切換為恒壓驅(qū)替，保持注入壓力為0.3 MPa，驅(qū)替至流出液綜合含水率為98%結(jié)束實(shí)驗(yàn)。調(diào)剖前后實(shí)驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 不同長(zhǎng)度巖心調(diào)剖前后對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表3可以看出，調(diào)剖后再進(jìn)行邊水水驅(qū)含水率均有不同程度的下降，說(shuō)明邊水調(diào)剖對(duì)抑制邊水推進(jìn)起到明顯作用。調(diào)剖后減緩水流優(yōu)勢(shì)通道，擴(kuò)大邊水驅(qū)波及體積，采出程度提高8.86%～12.66%。另外，隨著邊水距離的增加，調(diào)剖后提高采收率幅度逐漸增加，但距離增至550 mm時(shí)，提高采收率增加幅度變緩，說(shuō)明邊水與生產(chǎn)井之間存效益最大化的最佳距離。這與之前邊水驅(qū)實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相同。

3 結(jié)論

1)結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究能力和邊水驅(qū)特點(diǎn)，建立了非均質(zhì)二維物理模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的可靠性。利用物理模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)邊水與生產(chǎn)井之間距離研究，綜合分析可以得出邊水與生產(chǎn)井最佳距離為550 mm，最佳距離既可以為生產(chǎn)井提供能量，同時(shí)又可以減緩邊水突進(jìn)對(duì)生產(chǎn)井的影響，可最大程度提高邊水驅(qū)采收率。

2)邊水驅(qū)調(diào)剖后減緩水流優(yōu)勢(shì)通道，擴(kuò)大邊水驅(qū)波及體積，采出程度在邊水驅(qū)基礎(chǔ)上提高8.86%～12.66%。邊水調(diào)剖可以改善邊水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果。實(shí)驗(yàn)室邊水驅(qū)是通過(guò)定壓方式模擬邊水能量，壓力是否可以體現(xiàn)邊水能量問(wèn)題還有待進(jìn)一步研究與探索。