劉雪峰
(中國(guó)石油集團(tuán)西部鉆探工程有限公司測(cè)井公司,新疆 克拉瑪依 834000)
劉剛,高陽(yáng),張慶偉
(中石油新疆油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,新疆 克拉瑪依 834000)
艾博
(中石化江漢油田分公司江漢采油廠,湖北 潛江 433123)
曹丹丹
(西安石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,陜西 西安 710065)
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準(zhǔn)噶爾盆地西北緣白堿灘段油藏聚合物驅(qū)效果評(píng)價(jià)
劉雪峰
(中國(guó)石油集團(tuán)西部鉆探工程有限公司測(cè)井公司,新疆 克拉瑪依 834000)
劉剛,高陽(yáng),張慶偉
(中石油新疆油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,新疆 克拉瑪依 834000)
艾博
(中石化江漢油田分公司江漢采油廠,湖北 潛江 433123)
曹丹丹
(西安石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,陜西 西安 710065)
通過(guò)準(zhǔn)噶爾盆地西北緣白堿灘段油藏的開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)研究了該油藏的聚合物驅(qū)適應(yīng)性,應(yīng)用暫堵轉(zhuǎn)壓裂、機(jī)械選層壓裂技術(shù)對(duì)其壓裂作業(yè)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),并對(duì)油藏的聚合物驅(qū)采油效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。推薦了開(kāi)發(fā)方案,部署采用五點(diǎn)法井網(wǎng),預(yù)測(cè)聚合物驅(qū)可增產(chǎn)油量96.1×104t,提高采收率11.7%,最大含水率下降18.4%,聚驅(qū)年產(chǎn)油最大可達(dá)31.5×104t。結(jié)果表明,聚合物驅(qū)采油能夠大幅度提高該油藏的產(chǎn)量和采油速度,降低含水率,為油藏的下一步開(kāi)發(fā)調(diào)整提供依據(jù)。
準(zhǔn)噶爾盆地;西北緣白堿灘段油藏;聚合物驅(qū);適應(yīng)性;壓裂
在低滲透油田開(kāi)發(fā)的過(guò)程中,通常進(jìn)行儲(chǔ)層改造進(jìn)一步提高壓裂裂縫導(dǎo)流能力,從而達(dá)到提高原油采收率的目的。聚合物的驅(qū)油機(jī)理是向水中加入高分子聚合物,提高水相黏度和降低水相滲透率,從而降低水相的流動(dòng)性能,達(dá)到使水驅(qū)油流度比下降,減弱黏性指進(jìn),提高波及系數(shù)的目的[1]。我國(guó)應(yīng)用的提高采收率技術(shù)主要為熱采和化學(xué)驅(qū)2類[2~5]。
目前克拉瑪依油田七東一區(qū)白堿灘段油藏屬于礫巖油藏,處于高含水、高采出程度階段,控制遞減難度較大。從油藏實(shí)際情況出發(fā),有必要進(jìn)行聚合物驅(qū)采油。而聚合物驅(qū)在我國(guó)的規(guī)?;瘧?yīng)用分布格局尚不平衡,實(shí)際效果差異大,整體上在砂巖油藏應(yīng)用較多,在礫巖油藏的應(yīng)用研究較少。因此有必要對(duì)七東一區(qū)白堿灘段聚合物驅(qū)效果進(jìn)行評(píng)價(jià),為我國(guó)今后的礫巖油藏開(kāi)發(fā)提供參考[6]。
七東一區(qū)克拉瑪依組下亞組(克下組)油藏1958年發(fā)現(xiàn), 2013年開(kāi)始全面進(jìn)入注聚合物階段, 是克拉瑪依油田第一個(gè)聚合物驅(qū)工業(yè)化推廣區(qū)塊[7]。試驗(yàn)油藏處于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣克-烏逆掩斷裂帶白堿灘段的下盤,是一個(gè)四周被斷裂切割成似菱形的封閉斷塊油藏,其構(gòu)造形態(tài)簡(jiǎn)單,內(nèi)部斷層不發(fā)育。油藏基本性質(zhì)見(jiàn)表1。
表1 油藏基本參數(shù)表
儲(chǔ)層巖性主要以礫巖、巨粗砂巖和中細(xì)砂巖為主,巖性粗、分選差、層理構(gòu)造、沉積序列和粒度特征具洪水濁流性質(zhì),屬于洪積相扇頂亞相沉積,由下向上呈現(xiàn)為正韻律的沉積特征。填隙物主要為黏土礦物、粉砂和泥級(jí)的陸源碎屑及碳酸鹽礦物(方解石、菱鐵礦),另有少量的黑云母等。對(duì)取心井樣品進(jìn)行X衍射試驗(yàn)分析,黏土礦物中伊蒙混層礦物相對(duì)含量為22%,伊蒙混層比36%,伊利石相對(duì)含量為30%,高嶺石相對(duì)含量為44%,綠泥石相對(duì)含量為3%。高嶺石以蠕蟲(chóng)狀或板狀自形晶體形態(tài)分布于碎屑顆粒粒間孔隙中;伊蒙混層多為似蜂巢狀或襯墊式分布在碎屑顆粒表面;伊利石為片狀或定向片狀分布于粒間。其中高嶺石含量較高,說(shuō)明儲(chǔ)層速敏性較強(qiáng),黏土礦物易于產(chǎn)生顆粒運(yùn)移和膨脹,并堵塞喉道,從而降低有效滲透率,因此在進(jìn)行聚合物驅(qū)時(shí)要適當(dāng)控制流速[8,9]。
該適應(yīng)性分析主要利用老井開(kāi)展驅(qū)油試驗(yàn)(未通過(guò)對(duì)原油設(shè)備性能、尺寸等參數(shù)的調(diào)查),按照聚合物驅(qū)采油工藝的要求,盡可能利用原油設(shè)備以節(jié)約成本,對(duì)于不適應(yīng)的設(shè)備,需進(jìn)行調(diào)整。
2.1 完井工程適應(yīng)性
試驗(yàn)井均采用套管固井后射孔方式完井。完井結(jié)構(gòu)中影響聚合物驅(qū)采油工藝的主要因素是完井管柱的尺寸,采油井完井結(jié)構(gòu)在保證設(shè)備排液能力的前提下,還要滿足環(huán)空測(cè)試等配套工藝要求。
試驗(yàn)區(qū)16口采油井原井完井套管尺寸滿足排液要求的同時(shí)滿足其環(huán)空測(cè)試等配套工藝要求。其中,中心井采用?70mm的抽油泵(配產(chǎn)70~95t/d),配備?88.9mm生產(chǎn)油管;其他井采用?57mm以下的抽油泵,配備?73mm生產(chǎn)油管。試驗(yàn)區(qū)采用?177.8mm套管作為油層套管是為了滿足高排液和試驗(yàn)監(jiān)測(cè)雙重要求,對(duì)于無(wú)需監(jiān)測(cè)的常規(guī)生產(chǎn)井?139.7mm套管完全可以滿足要求。
2.2 壓裂工藝適應(yīng)性
表2 壓裂措施效果對(duì)比
在油井上實(shí)施壓裂有利于驅(qū)油劑均勻推進(jìn),提高驅(qū)油效果。隨著油井逐漸見(jiàn)效,聚合物對(duì)長(zhǎng)期水流沖刷的高滲通道形成了有效堵塞,流動(dòng)阻力日益增加,產(chǎn)液下降幅度大、產(chǎn)液量低。根據(jù)調(diào)整需要,對(duì)物性相對(duì)差和剩余油富集區(qū)實(shí)施有效的壓裂改造提高單井產(chǎn)液量有其必要性。壓裂規(guī)模控制非常重要,聚合物工業(yè)化試驗(yàn)階段實(shí)施壓裂11井次,因其目的不同,轉(zhuǎn)向壓裂采取的規(guī)模偏大(二次加砂),壓裂設(shè)計(jì)半縫長(zhǎng)主體上控制在井距(200m)的1/4,實(shí)際單井加砂量為15~30m3,壓裂后產(chǎn)液量明顯提升(見(jiàn)表2)。
為增加體積波及程度,在常規(guī)壓裂工藝基礎(chǔ)上有針對(duì)性的應(yīng)用暫堵轉(zhuǎn)壓裂、機(jī)械選層壓裂技術(shù),以期達(dá)到均衡油水矛盾和挖潛剩余油的目的。2008年實(shí)施的3井次轉(zhuǎn)向壓裂提液增油效果尤為突出。
為滿足開(kāi)發(fā)中可能進(jìn)行的分層作業(yè)及有效的控制開(kāi)采過(guò)程,并考慮到生產(chǎn)過(guò)程中需進(jìn)行儲(chǔ)層改造、分層注聚等需要,確定油藏采用固井后射孔完井方式,該油藏聚合物驅(qū)油井配產(chǎn)液量36.8t/d,與?73mm油管匹配的最大泵徑為57mm的系列抽油泵完全能夠滿足目前和開(kāi)發(fā)中、后期的排液量要求。該油藏中部深度1228m,根據(jù)油管強(qiáng)度校核,采用?73mm×5.51mm的N80平式油管能夠滿足生產(chǎn)要求,所選油管尺寸配套選用?139.7mm套管為油層套管。監(jiān)測(cè)井采用偏心測(cè)試工藝,生產(chǎn)管串采用?57mm及以下型號(hào)的抽油泵配套?73mm的平式油管,其油套環(huán)空間隙可滿足測(cè)試儀器下入要求。為了便于采油生產(chǎn)和井下作業(yè),要求所有接到套管柱上的短節(jié)、接箍等必須和所在的管柱同鋼級(jí)、同內(nèi)徑,井口必須采用套管法蘭連接。油藏中部深度1228m,原始地層壓力16.8MPa,原始?jí)毫ο禂?shù)為1.34,天然氣相對(duì)密度0.719。根據(jù)理論計(jì)算,井筒中充滿氣體時(shí)的井口壓力為15.03MPa。因此,推薦該區(qū)油井選用工作壓力為25MPa的KY65-25B型井口裝置。
3.1 射孔工藝
根據(jù)完井總結(jié),按地層實(shí)際條件對(duì)區(qū)塊鉆井過(guò)程中油層的鉆井污染厚度和污染程度進(jìn)行模擬計(jì)算,七東一區(qū)克下組油藏鉆井污染深度89.3mm,污染程度0.3。據(jù)該條件對(duì)采油井射孔產(chǎn)率比的主要影響因素進(jìn)行敏感性分析。
1)壓實(shí)厚度、壓實(shí)程度與產(chǎn)率比關(guān)系 以DP41RDX-1彈為例計(jì)算射孔孔眼壓實(shí)厚度(YH)及壓實(shí)程度(YC),結(jié)果如圖1和圖2所示。由圖1和圖2可以看出,隨著壓實(shí)厚度和壓實(shí)程度的增加,產(chǎn)率比變小。
圖1 DP41RDX-1彈孔眼壓實(shí)厚度與產(chǎn)率比關(guān)系 圖2 DP41RDX-1彈孔眼壓實(shí)程度與產(chǎn)率比關(guān)系
2)孔深、孔密及孔徑與產(chǎn)率比關(guān)系 以DP41RDX-1彈為例對(duì)射孔孔徑(KJ)、孔密(KM)進(jìn)行模擬計(jì)算,結(jié)果如圖3和圖4所示。由圖3和圖4可以看出,隨著孔徑、孔密的增加,產(chǎn)率比增大,但孔密超過(guò)16孔/m后,產(chǎn)率比增幅較小。
圖3 DP41RDX-1彈孔徑與產(chǎn)率比關(guān)系 圖4 DP41RDX-1彈孔密與產(chǎn)率比關(guān)系
針對(duì)油藏的地質(zhì)特點(diǎn),從孔徑、產(chǎn)率比和套降系數(shù)等方面綜合比較,射孔效果由好到壞依次為YD-102槍裝SDP43RDX-52彈、YD-102槍裝BH48RDX-1彈、YD-89槍裝DP41RDX-1彈和YD-89槍裝DP36RDX-2彈,孔眼直徑與孔密2個(gè)參數(shù)同等效剪切速率比成正比,即孔眼直徑與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質(zhì)中的剪切程度,通常用等效剪切速率[10]來(lái)表示。等效剪切速率用式(1)計(jì)算:
(1)
式中,γep為等效剪切速率,s-1;n為聚合物的冪律指數(shù);v為流速,m/s;kw為巖石滲透率,mD;Φ為孔隙度,%。
由式(1)導(dǎo)出相同地層條件下不同孔眼直徑的等效剪切速率比:
(2)
式中,x為孔密,孔/m;D為孔徑,mm。
圖5 注聚專用偏心分注管柱
經(jīng)過(guò)對(duì)比計(jì)算發(fā)現(xiàn),采用BH48RDX-1彈完井是聚合物溶液的剪切降解程度最優(yōu)的射孔彈。
3.2 注入井工藝
工業(yè)化試驗(yàn)區(qū)單井注入量80~120m3/d,注入壓力在未采取措施的情況下始終維持在油層破裂壓力14.6MPa以下,該試驗(yàn)推薦方案單井配注量56.3m3/d,而且注入年限低于試驗(yàn)區(qū)(注入時(shí)間為56mon),預(yù)計(jì)注入壓力不超過(guò)14.6MPa。
該油藏的3個(gè)主力層具備很好的分注條件,為了滿足油藏分層注聚需求,推薦采用注聚專用偏心分注管柱,可有效降低對(duì)聚合物的剪切。注入管柱整體采用偏心分注形式,主要由封隔器和壓力調(diào)節(jié)器(壓力調(diào)節(jié)器在偏心配注器里面)等組成(見(jiàn)圖5),使用時(shí)不受級(jí)數(shù)限制,可實(shí)現(xiàn)任意層的投撈、控制,適合于層間矛盾大、分注層段多的油層。配注器單層控制注入量10~70m3/d。物理模擬試驗(yàn)在70m3/d流量范圍內(nèi)最大控制壓差3.5MPa,黏損率低于10%(見(jiàn)圖6),能夠滿足該油藏分層注聚的要求。
圖6 注聚專用偏心分注管柱流量-節(jié)流壓差-黏損率關(guān)系(不同直徑配注芯)
3.3 壓裂工藝設(shè)計(jì)
根據(jù)工業(yè)化試驗(yàn)區(qū)和國(guó)內(nèi)其他油田聚合物驅(qū)表現(xiàn)出的特點(diǎn)[11~16],伴隨聚驅(qū)逐漸見(jiàn)效,聚合物對(duì)長(zhǎng)期水流沖刷的高滲通道形成了有效堵塞,聚合物流動(dòng)阻力日益增加,產(chǎn)液下降幅度大、產(chǎn)液量低(見(jiàn)圖7)。
圖7 工業(yè)化試驗(yàn)區(qū)中心井區(qū)產(chǎn)液量變化趨勢(shì)
該油藏埋深淺,儲(chǔ)層巖性偏軟,支撐劑嵌入可能比較嚴(yán)重,同時(shí)考慮井距較小,為了取得較好的措施增產(chǎn)效果且又不至于溝通注入井,應(yīng)盡可能增加裂縫支撐縫寬,更好提高裂縫導(dǎo)流能力,控制裂縫延伸長(zhǎng)度為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。施工參數(shù)按照地層參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)(見(jiàn)表3)。
表3 施工參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的地層參數(shù)取值表
經(jīng)過(guò)計(jì)算和對(duì)比得出壓裂設(shè)計(jì)優(yōu)化結(jié)果,見(jiàn)表4。
表4 壓裂設(shè)計(jì)參數(shù)
從油藏開(kāi)發(fā)歷史來(lái)看,該油藏已經(jīng)有50多年的注水開(kāi)發(fā)歷史,2007年開(kāi)始進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)調(diào)整,該油藏的30×104t聚合物驅(qū)開(kāi)發(fā)部署如圖8所示。該部署采用五點(diǎn)法井網(wǎng),北部142m、南部125m注采井距布井,整個(gè)區(qū)塊實(shí)施聚合物驅(qū),通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算和經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比,推薦方案開(kāi)發(fā)指標(biāo)如表5所示。
圖8 油藏開(kāi)發(fā)部署圖
年份年產(chǎn)液量/104t年產(chǎn)水量/104t年產(chǎn)油量/104t年增油量/104t年平均含水率/%單井產(chǎn)液量/(t·d-1)單井產(chǎn)油量量/(t·d-1)年注入量/104m3單井注入量/m3201317121569143009163683122505632014165914382211388673574822505632015158612713152358013416822505632016155412962581728343345522505632017152313371861438783284022505632018146813411271279133162722505632019148613959191093932020225056320201095104055550950235121450363合計(jì)12083106871396961---17200-
從表5可知,該油藏于2013年10月開(kāi)始聚合物驅(qū),注入0.7PV,平均聚合物濃度1800mg/L,注入速度0.15PV/a,歷時(shí)56mon。預(yù)測(cè)到含水率95%,聚合物驅(qū)可增產(chǎn)油量96.1×104t,提高采收率11.7%,增油45.8t/t。階段產(chǎn)油139.6×104t,階段采出程度17.02%,最大含水率下降18.4%,聚驅(qū)年產(chǎn)油最大可達(dá)31.5×104t。
1)聚合物驅(qū)采油能明顯提高該區(qū)塊的產(chǎn)量,延緩油井見(jiàn)水時(shí)間,有效降低含水率,從而提高采油速度。
2)伴隨聚驅(qū)逐漸見(jiàn)效,聚合物對(duì)長(zhǎng)期水流沖刷的高滲通道形成了有效堵塞,聚合物流動(dòng)阻力日益增加,產(chǎn)液下降幅度大、產(chǎn)液量低,有必要在適當(dāng)時(shí)機(jī)對(duì)物性相對(duì)差和剩余油富集區(qū)實(shí)施有效的壓裂改造,提高聚合物驅(qū)體積波及系數(shù),從而提高單井產(chǎn)量。
3)要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況,優(yōu)化驅(qū)油用聚合物的生產(chǎn)條件,使聚合物的合成生產(chǎn)成本有效降低,同時(shí)還可以利用多相驅(qū)、混合驅(qū)等方式,并加強(qiáng)聚合物驅(qū)采油動(dòng)態(tài)分析監(jiān)測(cè),以保證聚合物的最大驅(qū)替效率。
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[編輯] 辛長(zhǎng)靜
2016-05-27
陜西省教育廳科研計(jì)劃項(xiàng)目(16JS087)。
劉雪峰(1981-),男,工程師,現(xiàn)主要從事射孔工藝技術(shù)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]劉雪峰,劉剛,高陽(yáng),等.準(zhǔn)噶爾盆地西北緣白堿灘段油藏聚合物驅(qū)效果評(píng)價(jià)[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版),2016,13(25):36~41.