王 龍，楊志剛

中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院（黑龍江大慶163453）

提高聚合物驅(qū)分層注入測(cè)調(diào)效率的措施研究

王 龍，楊志剛

中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院（黑龍江大慶163453）

針對(duì)目前聚驅(qū)分注井測(cè)試效率低、測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)影響單層調(diào)配時(shí)間長(zhǎng)的要因：節(jié)流芯設(shè)計(jì)不完善、分質(zhì)工具易堵塞、可調(diào)堵塞器憋壓嚴(yán)重及低流量擬合精度低，并采取針對(duì)性措施。對(duì)策實(shí)施后現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，測(cè)調(diào)儀測(cè)調(diào)時(shí)間較常規(guī)測(cè)調(diào)縮短53%，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，有效地提升了電動(dòng)測(cè)調(diào)儀測(cè)調(diào)效率，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

聚驅(qū)分注；測(cè)調(diào)儀；效率；正交試驗(yàn)；數(shù)值模擬

大慶油田為陸相沉積的大型砂體油田，屬于非均質(zhì)多油層砂巖油藏，水驅(qū)聚驅(qū)開(kāi)采都需要采取分層注入手段來(lái)緩解層間矛盾，以提高整體開(kāi)發(fā)效果。隨著大慶油田聚合物驅(qū)的不斷深入,滲透率低、層間矛盾大的二、三類(lèi)油層已成為油田開(kāi)發(fā)的主要對(duì)象，油層縱向上層數(shù)多、層段長(zhǎng)，非均質(zhì)性強(qiáng)，層間干擾嚴(yán)重，分層測(cè)試難度加大[1-2]。聚驅(qū)分注技術(shù)是三次采油應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，隨著聚驅(qū)分注井?dāng)?shù)和分注層段的增加，測(cè)試工作量大幅增加，聚驅(qū)電動(dòng)測(cè)調(diào)技術(shù)是油田發(fā)展的一項(xiàng)新的分層測(cè)試技術(shù)。借助于先進(jìn)的機(jī)電一體化控制技術(shù)，采用邊測(cè)邊調(diào)的方式進(jìn)行流量、分子量測(cè)試和調(diào)配，極大地提高了測(cè)試效率和測(cè)試精度[3]，有效地減少了井下測(cè)試工具投放次數(shù)，縮短了測(cè)試時(shí)間，提高了整體測(cè)試效率，是大慶油田“低成本、高效率”油藏開(kāi)發(fā)目標(biāo)的必備技術(shù)。

1 現(xiàn)狀和問(wèn)題

統(tǒng)計(jì)表明，大慶油田2014年聚驅(qū)測(cè)調(diào)儀測(cè)調(diào)時(shí)間縮短幅度僅為33%，未達(dá)到聚驅(qū)項(xiàng)目部預(yù)期目標(biāo)50%；測(cè)試效率低、測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)會(huì)造成注入井對(duì)地層進(jìn)行壓力補(bǔ)償不平穩(wěn)，與之相關(guān)聯(lián)的油井補(bǔ)給壓力不足，直接影響單井產(chǎn)量；另外，高效測(cè)調(diào)一次性投入成本高于常規(guī)測(cè)試，若測(cè)調(diào)效率低，無(wú)法達(dá)到縮短測(cè)調(diào)時(shí)間節(jié)約測(cè)試成本的目的，會(huì)對(duì)聚驅(qū)高效測(cè)調(diào)技術(shù)的推廣與應(yīng)用形成阻礙。對(duì)2015年3月之前利用聚驅(qū)測(cè)調(diào)儀進(jìn)行測(cè)試的分注井資料進(jìn)行搜集整理，統(tǒng)計(jì)出了現(xiàn)場(chǎng)所發(fā)生的五類(lèi)問(wèn)題：?jiǎn)螌诱{(diào)配時(shí)間長(zhǎng)72頻次，測(cè)調(diào)儀下放遇阻18頻次，電纜損壞10頻次，地面控制系統(tǒng)失靈4頻次，其他問(wèn)題4頻次。可以看出，癥結(jié)問(wèn)題來(lái)自單層調(diào)配時(shí)間長(zhǎng)。

2 原因分析

2.1 節(jié)流芯設(shè)計(jì)不完善

由于油層地質(zhì)情況不同，造成注入壓力不同。通過(guò)節(jié)流芯所產(chǎn)生的節(jié)流壓差，可以達(dá)到壓力平衡的效果。據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，流量50m3/d,節(jié)流芯提供節(jié)流壓差1MPa，需要調(diào)節(jié)節(jié)流芯長(zhǎng)度為63mm，電動(dòng)測(cè)調(diào)儀進(jìn)行調(diào)節(jié)所花費(fèi)時(shí)間約為41min?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查54口井測(cè)井資料，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：層間差異大導(dǎo)致節(jié)流壓差需要1MPa及更大壓差的29口井，占總數(shù)的53%。從室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果來(lái)看：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度節(jié)流芯提供的壓差小，導(dǎo)致調(diào)節(jié)時(shí)間增加，從而增加了單層調(diào)配時(shí)間。因此，改進(jìn)節(jié)流芯結(jié)構(gòu)，提高節(jié)流壓差，可大幅度減少單層調(diào)配時(shí)間。

2.2 可調(diào)堵塞器憋壓嚴(yán)重

部分聚驅(qū)分注井下入可調(diào)分壓注入工具后，井口注入壓力上升，接近破裂壓力，壓力調(diào)節(jié)空間減小，增大了調(diào)配難度，延長(zhǎng)單層測(cè)調(diào)時(shí)間。

2.3 分質(zhì)工具易堵塞

現(xiàn)有可調(diào)分質(zhì)注入工具采用噴嘴結(jié)構(gòu)，中心過(guò)流通道較小。統(tǒng)計(jì)表明：高分高濃聚合物經(jīng)過(guò)時(shí)，一個(gè)月內(nèi)噴嘴發(fā)生堵塞概率50%，增加了測(cè)調(diào)不穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了單層測(cè)調(diào)時(shí)間。

2.4 低流量擬合精度低

低配注量下室內(nèi)流量擬合誤差達(dá)4%，測(cè)試精度低，導(dǎo)致重復(fù)測(cè)量和錯(cuò)誤調(diào)節(jié)，增加單層調(diào)配時(shí)間。

3 對(duì)策實(shí)施

根據(jù)“5W1H”研究方法[4]，通過(guò)詳細(xì)分析，制定出以下對(duì)策。

3.1 完善節(jié)流芯結(jié)構(gòu)

3.1.1 利用數(shù)值模擬和正交試驗(yàn)法確定節(jié)流芯結(jié)構(gòu)參數(shù)

首先利用FLUENT軟件對(duì)現(xiàn)有節(jié)流芯進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算得到節(jié)流壓差數(shù)據(jù)，并結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，模擬得到的數(shù)據(jù)和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)誤差較小，趨勢(shì)相同，因此證明數(shù)值模擬的可靠性。然后運(yùn)用正交試驗(yàn)法確定需要利用數(shù)值模擬進(jìn)行分析的節(jié)流芯參數(shù)組合（圖1）。

圖1 節(jié)流芯結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖

影響節(jié)流壓差的因素如圖1所示，即節(jié)流芯參數(shù)包括：槽前角（α）、槽距（H）、槽后角（β）和外徑（h）。根據(jù)該對(duì)策實(shí)施的目標(biāo)和生產(chǎn)實(shí)際情況設(shè)定節(jié)流芯參數(shù)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表1。

根據(jù)因素位級(jí)，確定應(yīng)用正交試驗(yàn)表L9（34）[5-6]，根據(jù)參數(shù)組合利用數(shù)值模擬進(jìn)行分析，把模擬結(jié)果通過(guò)分值體現(xiàn)出來(lái)，并填入表2之中。

比較9個(gè)試驗(yàn)的質(zhì)量得分，容易看出，3號(hào)試驗(yàn)的質(zhì)量得分為109.5，最高。比較各列Ⅰ、Ⅱ、III數(shù)中的大小，確定槽距11mm、槽前角30°、槽后角30°和外徑13mm組合合理。同時(shí)從極差R的結(jié)果可以看出，外徑（R=24）和槽距（R=18）為重要因素，其余為次要因素。

表1 節(jié)流芯參數(shù)質(zhì)量評(píng)分表（流量50m3/d內(nèi)）

表2 確定節(jié)流芯參數(shù)正交試驗(yàn)表L9（34）

3.1.2 加工完善后的節(jié)流芯并進(jìn)行試驗(yàn)

對(duì)完善后的節(jié)流芯進(jìn)行工具制造，并進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，完善后的節(jié)流芯在流量50m3/d范圍時(shí)，提供節(jié)流壓差1MPa，調(diào)節(jié)時(shí)間僅為25min，調(diào)節(jié)時(shí)間縮短顯著?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)10口分注井需要節(jié)流壓差1MPa，應(yīng)用完善后的節(jié)流芯，節(jié)流芯調(diào)節(jié)時(shí)間平均為26.5min，因此該措施有效。

3.2 優(yōu)化結(jié)構(gòu)布局

數(shù)值模擬結(jié)果表明：定位銷(xiāo)釘、緩沖擋板及彈簧等組件導(dǎo)致進(jìn)、出液口處過(guò)流面積較小，造成憋壓。通過(guò)取消擋板、減少定位銷(xiāo)釘個(gè)數(shù)等優(yōu)化工具結(jié)構(gòu)布局方式，增大進(jìn)、出液口過(guò)流面積，改進(jìn)后，進(jìn)液口面積由44mm2擴(kuò)大至78mm2，出液口面積由153mm2擴(kuò)大至687mm2（圖2）。

圖2 可調(diào)分壓注入工具結(jié)構(gòu)圖

室內(nèi)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明：改進(jìn)后，工具憋壓?jiǎn)栴}得到緩解，不管在室內(nèi)還是現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，投入工具后，壓力上升控制都在0.2MPa以內(nèi)。

3.3 改變分質(zhì)工具噴嘴結(jié)構(gòu)

對(duì)噴嘴結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改變，確定采用環(huán)空過(guò)流方式取代中心孔道過(guò)流，過(guò)流面積由12.7mm2擴(kuò)至26.2mm2，同時(shí)為了提高分質(zhì)效果，提升工具性能，采用了多級(jí)噴嘴串聯(lián)形式，增加剪切次數(shù)。通過(guò)有限元模擬分析，確定出最優(yōu)噴嘴間距，并進(jìn)行加工試制。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明：流量50m3/d時(shí)，分子量調(diào)節(jié)范圍由50%擴(kuò)大到55%，壓力損失由1.5MPa下降到0.8MPa，工具性能得到提升。之后開(kāi)展的現(xiàn)場(chǎng)先導(dǎo)試驗(yàn)3口井結(jié)果表明：工具使用4個(gè)月，仍未發(fā)現(xiàn)堵塞，超過(guò)預(yù)期目標(biāo)。

3.4 提高低流量擬合精度

采用“分段流量擬合法”取代“全量程流量擬合”，對(duì)高低流量采取不同的函數(shù)公式進(jìn)行擬合，提高低配注量測(cè)試精度。室內(nèi)流量標(biāo)定結(jié)果表明：采用“分段流量擬合法”，低配注量（0～10m3/d）測(cè)試精度顯著提高。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比試驗(yàn)3口井，結(jié)果表明：流量計(jì)分段標(biāo)定后，測(cè)量精度得到提高，測(cè)量誤差減少。通過(guò)室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，該措施實(shí)施后擬合精度超過(guò)預(yù)期目標(biāo)，因此該措施有效[7]。

4 實(shí)施效果

4.1 目標(biāo)完成情況

截至2015年12月底，統(tǒng)計(jì)了不同層段的78井次測(cè)調(diào)時(shí)間，結(jié)果表明，不同層段的測(cè)調(diào)時(shí)間縮短幅度由2014年的33%提高到53%。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

1）由于測(cè)調(diào)時(shí)間的縮短，測(cè)調(diào)班組由4個(gè)精簡(jiǎn)到3個(gè)，每個(gè)測(cè)試班組設(shè)備按40萬(wàn)、人員按4個(gè)人計(jì)算，人均工資按120元/天計(jì)算，可節(jié)省人員及設(shè)備成本88萬(wàn)元。

2）與活動(dòng)前相比，每井次影響注入量1.7天，按每天影響注入量10m3計(jì)算，平均含水按95.4%計(jì)算，影響產(chǎn)油0.78t；單井多注入聚合物0.019 5t，每噸聚合物增油70t，影響產(chǎn)油1.365t，共78井次，原油價(jià)格按2 800元/t計(jì)算，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益46.8萬(wàn)元。

5 鞏固措施

為了使活動(dòng)成果有效保持，制定了以下鞏固措施：

1）編寫(xiě)了Q/SY DQ2015-153《聚驅(qū)電動(dòng)測(cè)調(diào)分層流量測(cè)試操作規(guī)程》，規(guī)范了電動(dòng)測(cè)調(diào)儀進(jìn)行分層流量測(cè)試及測(cè)試資料的繪解、驗(yàn)收。

2）編寫(xiě)了《聚合物驅(qū)分注井電動(dòng)測(cè)調(diào)工藝使用說(shuō)明書(shū)》和《聚驅(qū)高效測(cè)調(diào)儀測(cè)試規(guī)范》，規(guī)定了施工所用工具的技術(shù)規(guī)范、檢驗(yàn)方法、設(shè)計(jì)編寫(xiě)的依據(jù)和原則、施工要求、試驗(yàn)方法等。

6 結(jié)論

措施實(shí)施后，有效地縮短了電動(dòng)測(cè)調(diào)儀測(cè)調(diào)時(shí)間，較常規(guī)測(cè)試縮短53%，提高了測(cè)試效率，有效節(jié)約了測(cè)試費(fèi)用，為聚驅(qū)電動(dòng)測(cè)調(diào)儀測(cè)調(diào)技術(shù)的全面推廣提供了有力的技術(shù)保障。

[1]柴方源,徐德奎,蔡萌.二、三類(lèi)油層聚合物驅(qū)全過(guò)程一體化分注技術(shù)[J].大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā),2013,32(2):92-95.

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[7]馬仁杰,王榮科,左雪梅.管理學(xué)原理[M].北京:人民郵電出版社,2013.

Aiming at the low test efficiency and long testing time of layered injection polymer flooding,based on survey analysis,it is held that the main reasons causing long single layer deployment time are the imperfect design of throttle core,the easy plugging of alloca?tion tool,the strict pressure-out of adjustable plugging device,and the low fitting precision of low flow rate.After the targeted measures are taken,the statistics result shows that,the measurement and adjustment time is shortened by 53%,which reaches to the desired goal of 50%.Therefore the measurement and adjustment efficiency of the measurement and adjustment instrument is effectively improved, and the good economic benefits and social benefits have been achieved.

layered injection of polymer flooding；measurement and adjustment instrument；efficiency；orthogonal test；numerical simu?lation

左學(xué)敏

2016-05-26

中國(guó)石油天然氣股份有限公司重大專(zhuān)項(xiàng)“二類(lèi)油層聚合物驅(qū)進(jìn)一步提高采收率配套技術(shù)”（編號(hào)：2008E-1207-1）。

王龍（1988-），男，現(xiàn)主要從事三次采油分注方面工作的研究。