李洪生

(中國(guó)石化河南油田分公司，河南 鄭州 450000)

1 研究區(qū)概況

雙河油田北塊Ⅳ1-3層系屬古近系核桃園組核三段地層，位于泌陽(yáng)凹陷雙河鼻狀構(gòu)造西北部。構(gòu)造形態(tài)為完整的由東南向西北抬起的單斜構(gòu)造，儲(chǔ)集層為典型的湖盆陡坡型扇三角洲沉積，正韻律油層發(fā)育[1-3]。油藏含油面積為8.23 km2，石油地質(zhì)儲(chǔ)量為1 127.45×104t，油藏埋深為1 568～1 760 m，平均滲透率為0.63 μm2，孔隙度為20.3%，油層溫度為79.6 ℃，原油黏度為6.5 mPa·s[4]。

雙河油田北塊Ⅳ1-3層系于1977年年底投入開發(fā)，2007年5月進(jìn)行聚合物驅(qū)，2013年11月轉(zhuǎn)后續(xù)水驅(qū)，截至2016年年底，綜合含水率達(dá)到97.37%，采出程度為42.98%。

2 數(shù)值模擬研究

2.1 建立不同沉積韻律的厚油層機(jī)理模型

采用雙河油田北塊Ⅳ1-3層系的油藏參數(shù)，建立單層正韻律、反韻律、正反復(fù)合韻律、反正復(fù)合韻律的非均質(zhì)機(jī)理模型。砂巖厚度為5 m,孔隙度為19.2%，原始含水飽和度為30%。采用四注一采五點(diǎn)法井網(wǎng)，注采井距為200 m，網(wǎng)格步長(zhǎng)為20 m×20 m×1 m。層內(nèi)縱向上細(xì)分為5層，不設(shè)置夾層，層內(nèi)滲透率極差為5倍，具體參數(shù)如表1所示。

表1 不同滲透率級(jí)差下韻律模型參數(shù)

2.2 驅(qū)替方案

設(shè)計(jì)如下3種方案：①水驅(qū)至含水率為98%；②水驅(qū)至含水率為96%后，轉(zhuǎn)聚合物驅(qū)替0.5倍孔隙體積，再轉(zhuǎn)水驅(qū)至含水率為98%；③水驅(qū)至含水率為96%后，轉(zhuǎn)泡沫驅(qū)替0.5倍孔隙體積，再轉(zhuǎn)水驅(qū)至含水率為98%。各方案的注入?yún)?shù)如表2所示。

表2 不同驅(qū)替方案注入?yún)?shù)

2.3 不同沉積韻律模型驅(qū)替效果及縱向動(dòng)用狀況剖析

2.3.1 不同沉積韻律模型驅(qū)替效果對(duì)比

不同沉積韻律模型低張力泡沫驅(qū)開發(fā)效果均好于聚合物驅(qū)，采收率較聚合物驅(qū)高6.1～10.9個(gè)百分點(diǎn)(表3)，其中正韻律模型低張力泡沫驅(qū)效果最好，采收率提高10.9個(gè)百分點(diǎn)，其次為正反韻律疊加的復(fù)合韻律模型。

表3 不同韻律模型在不同驅(qū)替方式下的采收率

2.3.2 正韻律模型剩余油飽和度對(duì)比

雙河油田北塊Ⅳ1-3層系正韻律油層發(fā)育，為指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，沿著過油井的位置將驅(qū)替效果較好的正韻律模型縱向切割，觀察不同驅(qū)替方式、不同時(shí)間點(diǎn)的切割剖面上含油飽和度變化，剖析正韻律模型厚油層內(nèi)部的動(dòng)用狀況(圖1)。圖1中的201601、201801、201912、202601分別為化學(xué)驅(qū)開始、驅(qū)替2a、化學(xué)驅(qū)結(jié)束，轉(zhuǎn)后續(xù)水驅(qū)的時(shí)間點(diǎn)。

由圖1可知，水驅(qū)時(shí)，在重力作用下，注入水進(jìn)入正韻律下部的高滲層，含油飽和度明顯低于上部，正韻律上部動(dòng)用較差，剩余油飽和度較高。聚合物驅(qū)時(shí)，在聚合物黏彈性作用下，正韻律頂部注入井附近波及范圍顯著擴(kuò)大，但由于聚合物調(diào)整剖面能力有限，在油井附近區(qū)域縱向改善不明顯，剩余油飽和度仍較高。低張力泡沫驅(qū)時(shí)，注入井附近波及范圍較聚合物驅(qū)顯著擴(kuò)大，且模型頂部剩余油動(dòng)用較好。一方面是由于在泡沫驅(qū)的低張力及黏度的雙重作用下，波及范圍及洗油能力較聚合物驅(qū)和水驅(qū)顯著增強(qiáng)，另一方面，泡沫體系中的泡沫破裂后氣體上浮，優(yōu)先進(jìn)入模型頂部，形成上浮驅(qū)替，在其作用下正韻律油藏頂部剩余油得到較好動(dòng)用。

3 物模實(shí)驗(yàn)研究

3.1 實(shí)驗(yàn)條件

模擬雙河油田北塊Ⅳ1-3層系油藏條件，制作滲透率分別為100×10-3、200×10-3、600×10-3μm2的正韻律平面模型，3層均勻布置測(cè)壓點(diǎn)。驅(qū)油劑為低張力泡沫體系0.3%泡沫劑PM-5+0.2%穩(wěn)泡劑WP，實(shí)驗(yàn)溫度為79.6 ℃，氣液比為2∶1，注入速度為7.18 mL/min，模擬污水礦化度為5 002 mg/L；處理后的模擬原油黏度為6.5 mPa·s。

3.2 實(shí)驗(yàn)方法

研究模型平放和直立2種條件下驅(qū)油效果的差異，分析超覆作用對(duì)驅(qū)油效果的影響及對(duì)提高采收率的貢獻(xiàn)程度。實(shí)驗(yàn)流程如圖2所示。

3.3 驅(qū)替方案

水驅(qū)至含水率為98%，注入0.8倍孔隙體積的聚合物，然后水驅(qū)至含水率為98%，注入0.8倍孔隙體積的低張力泡沫體系，再水驅(qū)至含水率為98%。實(shí)驗(yàn)全程實(shí)時(shí)采集壓力數(shù)據(jù)，同時(shí)計(jì)量產(chǎn)出氣、液。

圖1正韻律不同驅(qū)替方式縱向剖面含油飽和度變化

圖2低張力泡沫體系超覆作用實(shí)驗(yàn)流程

3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.4.1 不同放置方式模型剩余油飽和度對(duì)比

圖3為不同放置下模型在不同驅(qū)替階段剩余油飽和度分布。由圖3可知，低張力泡沫驅(qū)可使模型的高、中、低滲透層剩余油飽和度顯著下降[5]，這主要是由于泡沫流體優(yōu)先進(jìn)入高滲透層，從而降低了高滲層的殘余油飽和度，之后在泡沫流體的調(diào)驅(qū)作用下波及并驅(qū)替中、低滲層的剩余油，從而達(dá)到了提高采收率的目的[6]；同時(shí)，直立放置模型中、低滲層剩余油飽和度明顯低于平放模型，主要為模型直立放置時(shí)，泡沫破滅過程中分離出的一部分氣體受重力的作用，上浮至正韻律模型上部的低滲層，發(fā)揮了驅(qū)油的作用。

圖3不同放置模型在不同驅(qū)替階段的剩余油飽和度

3.4.2 超覆作用對(duì)提高采收率的貢獻(xiàn)情況

低張力泡沫驅(qū)提高采收率機(jī)理主要為封堵、洗油和氣體超覆[7]，通過對(duì)比不同放置方式模型的采收率，評(píng)價(jià)超覆作用對(duì)泡沫驅(qū)提高采收率的貢獻(xiàn)情況。

表4為不同放置方式的模型在不同驅(qū)替階段的提高采收率情況。由表4可知，模型直立放置驅(qū)替時(shí)，由于泡沫驅(qū)超覆作用的存在，進(jìn)一步擴(kuò)大了正韻律油層上部低滲層的波及體積，與聚合物驅(qū)相比，低、中、高滲層提高采收率幅度比模型平放分別高8.68、1.71、1.07個(gè)百分點(diǎn)。模型直立放置時(shí)，泡沫驅(qū)平均提高采收率27.55個(gè)百分點(diǎn)，較模型平放時(shí)高3.84個(gè)百分點(diǎn)。模型的2種放置方式的不同，體現(xiàn)了重力作用下泡沫驅(qū)的氣體超覆作用。因此，研究認(rèn)為，超覆作用的貢獻(xiàn)值為3.84個(gè)百分點(diǎn)，占泡沫驅(qū)提高采收率貢獻(xiàn)的13.94%。

表4 不同放置方式的模型在不同驅(qū)替階段的提高采收率情況

4 應(yīng)用指導(dǎo)

數(shù)模及物模實(shí)驗(yàn)均表明，在正韻律油藏發(fā)育的雙河油田北塊Ⅳ1-3層系開展低張力泡沫驅(qū)，可通過泡沫驅(qū)超覆作用擴(kuò)大縱向上的波及范圍，動(dòng)用水驅(qū)及聚合物驅(qū)波及能力較差的上部低滲透油層，達(dá)到進(jìn)一步提高采收率的目的。建議現(xiàn)場(chǎng)在進(jìn)行泡沫驅(qū)目標(biāo)區(qū)塊篩選時(shí)，應(yīng)盡可能地選擇正韻律油藏開展礦場(chǎng)試驗(yàn)。

5 結(jié)論與建議

(1) 低張力泡沫驅(qū)在注入過程中，泡沫破裂后分離出的氣體受重力的作用，上浮至正韻律模型上部的低滲層可以發(fā)揮驅(qū)油作用。

(2) 低張力泡沫驅(qū)提高采收率機(jī)理中，封堵和洗油機(jī)理對(duì)提高采收率起主要作用，氣體超覆作用對(duì)提高采收率貢獻(xiàn)占比為13.94%。

(3) 由于氣體超覆作用的存在，建議進(jìn)行泡沫驅(qū)目標(biāo)區(qū)塊篩選時(shí)，應(yīng)盡可能地選擇正韻律油藏進(jìn)行礦場(chǎng)試驗(yàn)。

[1] 王敬,劉慧卿,王增林,等.稠油油藏?zé)崃ε菽瓘?fù)合驅(qū)數(shù)值模擬研究[J].特種油氣藏，2011，18(5):75-78.

[2] 樊澤霞,李玉英,丁長(zhǎng)燦,等.聚合物對(duì)泡沫穩(wěn)定性的影響研究[J].特種油氣藏，2013，20(6):102-104.

[3] 田榮煥,范明,段秋紅,等.雙河油田提高采收率的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)[J].石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)),2009,31(2):334-335.

[4] 談馨,曾德偉,侯雪櫻,等.雙河油田Ⅳ1-3層系聚合物驅(qū)吸水剖面變化特征分析[J].石油地質(zhì)與工程,2015,29(1):95-97.

[5] 侯健,李振泉,杜慶軍,等.多孔介質(zhì)中流動(dòng)泡沫結(jié)構(gòu)圖像的實(shí)時(shí)采集與定量描述[J].石油學(xué)報(bào),2012,33(4):658-662.

[6] 楊昌華,王慶,董俊艷,等.高溫高鹽油藏CO2驅(qū)泡沫封竄體系研究與應(yīng)用[J].石油鉆采工藝[J],2012,34(5):95-97.

[7] 王增林,王其偉.強(qiáng)化泡沫驅(qū)油體系性能研究[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004,28 (3):49-51.