陳朝輝

(中海油能源發(fā)展股份有限公司，天津 300452)

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邊水油藏聚合物驅(qū)風(fēng)險分析

陳朝輝

(中海油能源發(fā)展股份有限公司，天津 300452)

聚合物性能及地質(zhì)、油藏差異對驅(qū)油效果影響明顯，一般以定性描述為主；針對此現(xiàn)狀，開展了影響聚合物驅(qū)效果的因素定量研究。首先運用正交設(shè)計與數(shù)值模擬方法，建立了影響聚合物驅(qū)效果的8項因素與提高采收率幅度間函數(shù)模型，然后運用Monte Carlo方法進行預(yù)測。研究得出了8項因素的權(quán)重分布，并計算出提高采收率幅度與概率分布情況。結(jié)果表明，影響提高采收率幅度最大的因素為聚合物黏度保留率，其次為礦化度，影響最小的為剪切程度。提高采收率幅度與發(fā)生概率分布為：提高采收率5.68%的概率為90%；提高采收率7.07%的概率為50%；提高采收率8.45%的概率為10%。最后，應(yīng)用數(shù)值模擬方法對預(yù)測結(jié)果進行檢驗，誤差小于5%，說明該風(fēng)險分析方法穩(wěn)定、可靠，達到了為聚合物驅(qū)油風(fēng)險分析提供定量預(yù)測的目的。

邊水油藏；聚合物驅(qū)；風(fēng)險分析；Monte Carlo預(yù)測模型；提高采收率；渤海A油田

0 引 言

聚合物驅(qū)在國內(nèi)主要油區(qū)都進行了礦場試驗并取得巨大成功[1]，但聚合物驅(qū)效果風(fēng)險分析方法相對較少。通常完成聚合物段塞優(yōu)化后，只與水驅(qū)結(jié)果作基本對比[2-3]，或在聚合物驅(qū)進行過程中，通過室內(nèi)物理模擬實驗指導(dǎo)實際生產(chǎn)[4]。劉朝霞等人對水驅(qū)預(yù)測經(jīng)驗公式進行改進[5]，可考慮聚合物溶液黏度、注入孔隙體積倍數(shù)及最大殘余阻力系數(shù)等對聚合物驅(qū)效果的影響，但其適用范圍受一定限制。以渤海A油田聚合物驅(qū)先導(dǎo)試驗井組為研究對象，考慮影響聚合物驅(qū)效果的8項因素，定量預(yù)測聚合物驅(qū)提高采收率幅度及概率分布，分析聚合物驅(qū)風(fēng)險，為聚合物驅(qū)相關(guān)決策提供依據(jù)。

1 聚合物驅(qū)效果影響因素分析

1.1 油藏狀況

渤海A油田屬于邊水油藏，近2 a含水上升加快，綜合含水率已達79.9%，采出程度僅為9.7%。雖采取優(yōu)化注水、分層開發(fā)等措施，但效果不理想，故針對單獨開發(fā)的主力層開展聚合物驅(qū)方案研究。先導(dǎo)試驗井組為4注9采的五點井網(wǎng)，注采比為1∶1，年注入速度為0.1倍注入孔隙體積，聚合物驅(qū)段塞推薦結(jié)果為：第1段塞體積為0.2倍注入孔隙體積，濃度為1 400 mg/L，第2段塞體積為0.4倍注入孔隙體積，濃度為900 mg/L，后續(xù)水驅(qū)體積為1.0倍注入孔隙體積[6]。

1.2 聚合物驅(qū)效果影響因素的確定

聚合物驅(qū)油開發(fā)過程是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，該研究中考慮了8項相關(guān)影響因素，包括聚合物黏度保留率、儲層對聚合物剪切系數(shù)、儲層滲透率下降系數(shù)、吸附系數(shù)、礦化度、儲層溫度、巖石不可及孔隙體積和井組含水率。其中4項與聚合物性能相關(guān)，另外4項與地質(zhì)和油藏因素相關(guān)。與聚合物性能[7-8]相關(guān)的4項因素包括黏度保留率、儲層剪切系數(shù)、儲層滲透率下降系數(shù)和聚合物在儲層的吸附系數(shù)。黏度保留率(VIS)為聚合物溶液剛剛進入儲層時的黏度值與其充分溶解后的黏度值之比，溶液進入地層前已經(jīng)過地面加壓泵、地面管匯、水井管柱、炮眼等處剪切，黏度值存在一定程度下降，此處取原始黏度值的55%～75%；剪切系數(shù)(SHEAR)為儲層對聚合物溶液的剪切程度，在原始取值基礎(chǔ)上上下浮動15%；滲透率下降系數(shù)(RRF)為聚合物溶液驅(qū)替前后儲層滲透率的比值，取值1.2～2.2；吸附系數(shù)(ADS)為單位質(zhì)量儲層巖石對聚合物的吸附量，參考類似油藏狀況可取值1.7×10-7～3.7×10-7g/g。與地質(zhì)和油藏密切相關(guān)的4項因素[9-10]包括礦化度、地層溫度、儲層巖石不可及孔隙體積和井組含水率。礦化度(SALT)為實際測量結(jié)果，介于1 500～4 000 mg/L；油藏溫度(TEMP)一般隨深度增加而增大，該井組油藏溫度為55～65 ℃；巖石不可及孔隙體積(IPV)為儲層地質(zhì)特征，取5%～15%；井組含水率(GWCT)是指某一時刻先導(dǎo)試驗井組綜合含水率，能夠表征此刻井組內(nèi)油水分布狀況，而聚合物驅(qū)油方案實施存在提前或推遲可能，故選取最可能實施注聚方案的3個時間點進行數(shù)值模擬計算即可：2018年底對應(yīng)93.8%、2017年底對應(yīng)93.2%、2016年底對應(yīng)92.2%。

聚合物性能在各研究中差異較大，其指標性能除受儲集層性質(zhì)、工程工藝等外界因素影響外，主要取決于其自身特性。針對該研究中先導(dǎo)試驗井組情況，各項指標取值見表1。

表1 聚合物驅(qū)效果影響參數(shù)及取值

2 聚合物驅(qū)風(fēng)險計算

聚合物驅(qū)效果影響因素復(fù)雜，簡化處理各因素為相對獨立變量，采用Monte Carlo[10]方法進行定量分析。

2.1 正交設(shè)計及應(yīng)用

研究過程涉及8種因素評估，取值已在表1中給出，結(jié)合正交試驗設(shè)計的特點，采用L12(8因素2水平)正交設(shè)計，具體見表2。根據(jù)正交設(shè)計結(jié)果，應(yīng)用ECLIPSE油藏數(shù)值模擬器聚合物驅(qū)模塊完成計算，得到相對水驅(qū)開發(fā)的提高采收率幅度，其值介于4.8%～10.7%之間。

表2 正交設(shè)計及計算結(jié)果匯總

2.2 Monte Carlo預(yù)測模型的建立

通過多元線性回歸，建立Monte Carlo預(yù)測模型，即目標函數(shù)(提高采收率幅度)同8項因素間關(guān)系為：

EOR=-7.083x1+0.940x2-26559.968x3-0.001x4-

0.025x5+0.167x6-0.833x7+0.325x8-640.218

(1)

式中：EOR為提高采收率幅度，%；x1為VIS；x2為RRF；x3為ADS，10-7g/g；x4為SALT，mg/L；x5為TEMP，℃；x6為SHEAR，%；x7為IPV，%；x8為GWCT。

根據(jù)多元線性回歸結(jié)果重新預(yù)測目標函數(shù)，將預(yù)測結(jié)果與油藏數(shù)值模擬計算結(jié)果對比，結(jié)果見圖1。由圖1可知，提高采收率幅度與目標函數(shù)回歸較好，可以用于8個因素的全方案預(yù)測。

圖1 回歸曲線

2.3 MONTE Carlo模型預(yù)測結(jié)果及分析

考慮各參數(shù)分布的一般規(guī)律，8項因素取值概率均取正三角分布。

應(yīng)用MONTE Carlo模擬方法對輸入?yún)?shù)進行了2×104次隨機組合，計算出8項影響因素與提高采收率幅度關(guān)系(表3)。由表3可知，影響提高采收率幅度的主要因素是聚合物黏度保留率，其次為礦化度，影響最小的因素為剪切系數(shù)與不可及孔隙體積。綜上可以看出，應(yīng)首先選取合適的聚合物類型，注入過程中保持聚合物溶液的黏度是關(guān)鍵因素；其次，由于對注入水礦化度及地層水礦化度要求較高，因此，應(yīng)盡力降低這2項因素的影響。

表3 影響提高采收率幅度的8項因素分析

MONTE Carlo方法預(yù)測聚合物驅(qū)提高采收率結(jié)果見圖2。由圖2可知，聚合物驅(qū)提高采收率幅度為5.68%的發(fā)生概率為90%(記為P90)，提高采收率幅度為7.07%的發(fā)生概率為50%(記為P50)，提高采收率幅度為8.45%的發(fā)生概率為10%(記為P10)。

圖2 Monte Carlo方法預(yù)測聚合物驅(qū)提高采收率結(jié)果

2.4 聚合物驅(qū)效果預(yù)測

根據(jù)上述P10、P50、P90三套方案提高采收率預(yù)測結(jié)果，在8項因素全組合方案的預(yù)測結(jié)果中，選取相同提高采收率幅度方案進行數(shù)值模擬預(yù)測，可得3套方案預(yù)測結(jié)果：主要包括井組日產(chǎn)油量、含水率及累計產(chǎn)油量(圖3～5)。

圖3 P10對應(yīng)方案預(yù)測結(jié)果

圖4 P50對應(yīng)方案預(yù)測結(jié)果

圖5 P90對應(yīng)方案預(yù)測結(jié)果

3 預(yù)測結(jié)果驗證及風(fēng)險分析

3.1 MONTE Carlo預(yù)測結(jié)果驗證

為檢驗MONTE Carlo方法預(yù)測的準確性，對3套隨機方案進行數(shù)值模擬計算，其8項參數(shù)取值及計算結(jié)果見表4。對比數(shù)值模擬計算結(jié)果與MONTE Carlo預(yù)測結(jié)果可知，3套方案提高采收率幅度誤差均小于5%(表5)，說明MONTE Carlo方法預(yù)測結(jié)果精度滿足要求。

表4 油藏數(shù)值模擬計算結(jié)果

表5 MONTE Carlo預(yù)測結(jié)果驗證

3.2 風(fēng)險分析

推薦聚合物驅(qū)提高采收率幅度采用7.07%，考慮文中8項因素的影響，提高采收率幅度最低可降至5.68%，最高可升至8.45%。若油田采用保守開發(fā)策略，可按5.68%完成經(jīng)濟評價；進行預(yù)測研究時，一般采用7.07%即可滿足要求。

4 結(jié) 論

(1) 提出了一種預(yù)測聚合物驅(qū)風(fēng)險的新方法，考慮了聚合物黏度保留率、剪切系數(shù)、滲透率下降系數(shù)、吸附系數(shù)、礦化度、油藏溫度、巖石不可及孔隙體積、井組含水率共8項參數(shù)的影響。

(2) 采用MONTE Carlo分析方法，研究了8項因素的影響，明確了聚合物驅(qū)過程中的重要環(huán)節(jié)與注意事項，而且得出了提高采收率幅度的大小及概率分布，為聚合物驅(qū)方案制訂提供了重要參考?？紤]8項因素的最低提高采收率幅度值為5.68%，為經(jīng)濟評價、風(fēng)險預(yù)測提供了有力保障。

(3) 預(yù)測結(jié)果經(jīng)3套隨機方案驗證，最大誤差為1.86%，小于5.00%，說明該方法的預(yù)測結(jié)果是客觀、可靠的。該方法可應(yīng)用于其他領(lǐng)域類似問題研究中，可進行多種因素影響的定量預(yù)測。

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編輯 劉兆芝

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.01.026

20150807；改回日期：20151120

國家科技重大專項“海上油田叢式井網(wǎng)整體加密及綜合調(diào)整技術(shù)”(2011ZX05024-002)子課題“海上大井距多層合采稠油油藏聚合物驅(qū)剩余油分布機理研究”(2011ZX05024-002-001)

陳朝輝(1982-)，男，工程師，2006年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)石油工程專業(yè)，2009年畢業(yè)于該校油氣田開發(fā)工程專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)與提高采收率相關(guān)研究工作。

TE319

A

1006-6535(2016)01-0116-04