劉 凡，周文勝，謝曉慶

（中海油研究總院有限責(zé)任公司/海洋石油高效開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100038）

海上油田受到平臺壽命限制和經(jīng)濟(jì)核算限制，需要在有限時(shí)間內(nèi)盡量提高海上油田的原油采收率，因此我國部分海上油田采用早期聚合物驅(qū)開發(fā)技術(shù)。礦場實(shí)踐表明，海上油田采用早期聚合物驅(qū)開發(fā)技術(shù)可以比水驅(qū)開發(fā)提高采收率約10%。早期聚合物驅(qū)后，剩余可采儲量約占地質(zhì)儲量的50%，剩余油潛力巨大。因此，迫切需要探索提高聚合物驅(qū)開發(fā)效果的調(diào)整技術(shù)[1?3]。

化學(xué)驅(qū)技術(shù)或水動力學(xué)方法都是目前比較成熟的提高采收率技術(shù)。已有的研究結(jié)果表明，化學(xué)驅(qū)可以有效改善油藏平面、縱向非均質(zhì)性，提高驅(qū)油效率。 但是其投資大，對非主流線區(qū)域作用較小。水動力學(xué)調(diào)整主要通過改變井網(wǎng)層系或工作機(jī)制增大波及體積，具有工藝比較簡單、投資小、風(fēng)險(xiǎn)低的特點(diǎn)。然而水動力學(xué)方法很難改善油藏非均質(zhì)性[4]。史雪冬等[5]通過平面非均質(zhì)三維物理模型研究聚驅(qū)后油藏井網(wǎng)調(diào)整與深部調(diào)剖相結(jié)合的提高采收率方法，調(diào)整原始井網(wǎng)后,單一聚合物溶液提高采收率6%,而聚合物微球與乳化劑復(fù)合體系可提高采收率16%。高淑玲等[6]選取9 注16 采試驗(yàn)區(qū)，針對聚驅(qū)后井網(wǎng)加密結(jié)合高質(zhì)量濃度聚合物驅(qū)進(jìn)行提高采收率試驗(yàn)，預(yù)測到試驗(yàn)結(jié)束可提高采收率6.77%。韓培慧等[7]通過飽和度監(jiān)測技術(shù)研究了聚驅(qū)后井網(wǎng)加密和二元復(fù)合驅(qū)相結(jié)合進(jìn)一步提高采收率方法，通過井網(wǎng)加密和二元復(fù)合驅(qū)結(jié)合可進(jìn)一步提高采收率29.86%。姜顏波等[8]以孤島油田中一區(qū)Ng3 層系為研究對象，現(xiàn)場應(yīng)用表明采用井網(wǎng)重組與非均相復(fù)合驅(qū)增效技術(shù)能夠大幅度提高聚合物驅(qū)后油藏采收率。前人雖然采用三維模型和礦場試驗(yàn)進(jìn)行研究，然而目前尚未揭示聚合物驅(qū)結(jié)合井網(wǎng)調(diào)整后，宏觀和微觀剩余油分布規(guī)律。

本文通過應(yīng)用微電極技術(shù)的三維平板模型驅(qū)替實(shí)驗(yàn)和核磁共振技術(shù)的巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，研究聚合物驅(qū)結(jié)合井網(wǎng)調(diào)整技術(shù)開發(fā)后油藏開發(fā)效果，分析了采出程度和含油飽和度變化，得到了宏觀和微觀剩余油分布規(guī)律，為進(jìn)一步改善聚合物驅(qū)油田開發(fā)效果提供技術(shù)支持。

1 聚合物驅(qū)結(jié)合井網(wǎng)調(diào)整開發(fā)后宏觀剩余油分析

由于渤海聚合物驅(qū)海上油田在開發(fā)初期水驅(qū)階段多采用反九點(diǎn)法井網(wǎng)[9]，因此本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)反九點(diǎn)三維平板模型，利用微電極監(jiān)測驅(qū)替過程中含油飽和度的變化，從而得到聚合物驅(qū)結(jié)合井網(wǎng)調(diào)整開發(fā)后宏觀剩余油分布。

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和方案

1.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)采用環(huán)氧樹脂膠結(jié)模型，模型尺寸和設(shè)計(jì)滲透率參數(shù)如圖1 所示。模型平面均質(zhì)，縱向非均質(zhì)，呈正韻律油藏特征。微電極分布見圖1，每層均分布16 對。微電極可以用于監(jiān)測驅(qū)替過程中模型含油飽和度的變化。

實(shí)際制作模型2 個(gè)，用于對照實(shí)驗(yàn)。模型1、2尺寸分別為58.5 cm×31.4 cm×4.5 cm, 59.6 cm×29.8 cm×4.5 cm，孔隙度分別為29.8% 和29.2%，含油飽和度分別為79.6% 和78.6%。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)用水和實(shí)驗(yàn)條件 實(shí)驗(yàn)溫度65 ℃。飽和模型用水為目標(biāo)油田地層水，驅(qū)替用水為配置水。配置水組成見表1。飽和油為配置模擬油，用目標(biāo)油田原油和航空煤油配制而成，實(shí)驗(yàn)溫度為65 ℃，此時(shí)模擬油黏度為70.4 mPa·s。注入聚合物為AP?P4 溶液，屬于疏水締合聚合物，質(zhì)量濃度1 750 mg/L，注入黏度31.5 mPa·s。

表1 模擬驅(qū)替用水成分Table 1 Simulated flooding water composition mg/L

微電極監(jiān)測含油飽和度數(shù)據(jù)采集裝置包括：傳輸電纜、數(shù)字量輸出板、A/D 轉(zhuǎn)換接口板和計(jì)算機(jī)軟件。數(shù)據(jù)可以連續(xù)采集。

1.1.3 實(shí)驗(yàn)方案 為了研究聚合物驅(qū)結(jié)合水動力學(xué)調(diào)整方法的驅(qū)替效果和剩余油分布情況，設(shè)計(jì)了兩組實(shí)驗(yàn)方案。

方案A：無井網(wǎng)調(diào)整方案。采用模型1，反九點(diǎn)法井網(wǎng)，注入端的注入速度為1 mL/min。水驅(qū)至出口端綜合含水率85%，然后注入AP?P4 聚合物溶液0.3 PV 后，注入速度為1 mL/min。 再進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)，注入速度為1 mL/min，直至出口端綜合含水率95%，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

方案B：井網(wǎng)調(diào)整方案。采用模型2，反九點(diǎn)法井網(wǎng)，注入端的注入速度為1 mL/min。水驅(qū)至出口端綜合含水率85%，然后一口采出井轉(zhuǎn)注入井，改為排狀井網(wǎng)，并注入AP?P4 聚合物溶液0.3 PV 后，注入速度為1 mL/min，再進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)，注入速度為1 mL/min，直至出口端綜合含水率95%，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

兩組實(shí)驗(yàn)的含水率變化和采出程度結(jié)果見圖2。由圖2 可以看出，聚合物驅(qū)結(jié)合井網(wǎng)調(diào)整方法可以使聚驅(qū)形成的含水漏斗更大，采出程度更高，井網(wǎng)調(diào)整方案的聚合物驅(qū)后續(xù)水驅(qū)階段提高采出程度效果非常顯著。與井網(wǎng)不調(diào)整方案相比，在注入PV 數(shù)減少0.14 PV 的同時(shí)，注聚采出程度提高了4.77%，含水漏斗最低點(diǎn)比不調(diào)整方案低約10%。通過實(shí)驗(yàn)看出，通過井網(wǎng)調(diào)整改變液流方向，可以在減少注入量的同時(shí)增加采出程度，改善驅(qū)替效果。

圖2 井網(wǎng)不調(diào)整與調(diào)整含水率與采出程度變化Fig.2 Comparison of water cut and recovery degree

根據(jù)阿爾奇公式[10?11]，可以通過電阻率計(jì)算得到實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭胁煌姌O位置的含油飽和度，計(jì)算方法是：①將巖樣飽和水，測得此時(shí)的電阻率值。②用穩(wěn)態(tài)法實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一維巖芯驅(qū)替，測得不同出口端含水率下巖樣的電阻率，經(jīng)過阿爾奇公式回歸，得到一條標(biāo)準(zhǔn)曲線。③由測定的電阻率標(biāo)準(zhǔn)曲線反算巖樣中的含水飽和度。④確定模型上不同位置、不同時(shí)刻的含油飽和度。⑤利用軟件繪制含油飽和度平面分布圖。綜上所述，統(tǒng)計(jì)得到兩個(gè)方案不同階段不同滲透層的含油飽和度，見圖3。由圖3 可以看出，井網(wǎng)調(diào)整的聚合物驅(qū)方案的平均剩余含油飽和度低于井網(wǎng)不調(diào)整的聚合物驅(qū)方案。

圖3 不同模型各層在不同階段的剩余含油飽和度Fig.3 Oil saturation of different layers in different models at different stages

從不同驅(qū)替階段看，在初期水驅(qū)階段，高滲層驅(qū)替作用最強(qiáng)，剩余含油飽和度最低。這是由于縱向非均質(zhì)性嚴(yán)重造成的，注入水優(yōu)先進(jìn)行高滲層。水驅(qū)至高含水階段時(shí)，中、低滲層含油飽和度分別在50% 以上及70% 以上，是水驅(qū)后提高采收率的主要潛力層段。注聚階段，低滲層驅(qū)替作用最強(qiáng)，其中調(diào)整方案的低滲層含油飽和度與水驅(qū)后相比降低14%。后續(xù)水驅(qū)階段，中滲層驅(qū)替作用最強(qiáng)，其中調(diào)整方案的中滲層含油飽和度與聚驅(qū)后相比降低17.8%。說明注入聚合物段塞有效地改善了中低滲透層的驅(qū)替效果。

從不同調(diào)整方案來看，在注聚段塞結(jié)束后和后續(xù)水驅(qū)結(jié)束后，調(diào)整方案比不調(diào)整方案的平均含油飽和度分別低3.95% 和3.23%。 其中低滲層的變化最大，后續(xù)水驅(qū)結(jié)束后調(diào)整方案比不調(diào)整方案的平均含油飽和度低7.11%。說明井網(wǎng)調(diào)整方案對于提高低滲層的驅(qū)替效果作用顯著。

從不同層位看，注聚段塞結(jié)束后剩余油主要分布到低滲層和中滲層，后續(xù)水驅(qū)結(jié)束后剩余油主要分布到低滲層。說明中低滲層在后續(xù)水驅(qū)后依舊有挖潛空間。

圖4 是兩方案后續(xù)水驅(qū)結(jié)束時(shí)的剩余含油飽和度對比。由圖4 可以看出，井網(wǎng)調(diào)整方案后的平均含油飽和度顯著低于井網(wǎng)不調(diào)整方案。這是由于注采井網(wǎng)從反九點(diǎn)法改為排狀注水，注采井距減小，可以提高驅(qū)油效率和波及系數(shù)。 不論何種方案，中、低滲層在后續(xù)水驅(qū)結(jié)束后依然有挖潛空間。

圖4 后續(xù)水驅(qū)結(jié)束時(shí)剩余含油飽和度Fig.4 Diagram of remaining oil saturation at the end of subsequent water flooding

2 聚合物驅(qū)后微觀剩余油分析

為進(jìn)一步確定聚合物驅(qū)后微觀剩余油分布，設(shè)計(jì)了高低滲雙管巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，采用核磁共振手段監(jiān)測聚合物驅(qū)后剩余油在孔隙中的分布規(guī)律。核磁共振技術(shù)的原理是通過檢測巖石多孔介質(zhì)內(nèi)流體（油、氣、水等）中的氫核在磁場中的共振特性，計(jì)算巖石內(nèi)流體量以及流體與巖石骨架之間的相互作用力。測量T2 譜并根據(jù)T2 譜上不同時(shí)間對應(yīng)信號的強(qiáng)弱，可以得到不同類型孔隙中的流體分布數(shù)量，進(jìn)而得到含油、含水飽和度等信息[12]。

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和方案

2.1.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停簽榱四M非均質(zhì)油藏開發(fā)，設(shè)計(jì)了高低滲雙管巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，2 個(gè)巖心直徑均為2.5 cm，長度均為10 cm，氣測滲透率分別為1 400 mD和250 mD。

（2）實(shí)驗(yàn)用水：根據(jù)油田實(shí)際情況，配制地層水和聚合物溶液及驅(qū)替用水組成見表1。

（3）實(shí)驗(yàn)用油：去氫氟油，黏度為8.4 mPa?s。

（4）實(shí)驗(yàn)用聚合物：AP?P4。

2.1.2 實(shí)驗(yàn)方案

為了研究聚合物驅(qū)后微觀剩余油分布情況，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：水驅(qū)至巖心出口端綜合含水率98%+注聚0.25 PV+后續(xù)水驅(qū)至巖心出口端綜合綜合含水率98% 結(jié)束。驅(qū)替速度為0.3 mL/min，驅(qū)替過程中利用核磁共振儀器實(shí)時(shí)測量巖心的T2譜，測量時(shí)不中斷驅(qū)替。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

實(shí)驗(yàn)得到的高、低滲巖心的T2 譜測試結(jié)果見圖5。

圖5 高、低滲巖心T2譜Fig.5 T2 spectrum of high and low permeabili?ty cores

圖5 中縱坐標(biāo)為幅度，反映流體性質(zhì)的變化。橫坐標(biāo)為T2 弛豫時(shí)間，反映巖石孔隙結(jié)構(gòu)的變化。曲線包絡(luò)面積越大，說明巖芯中含水量越高，剩余油飽和度越低。 弛豫時(shí)間越長，對應(yīng)的孔喉半徑越大。

從不同含水階段分析，水驅(qū)后，高滲層比低滲層剩余油飽和度低，且大孔隙動用明顯。低滲層大孔隙略有動用。高滲層和低滲層的中小孔隙動用程度低，剩余油主要集中在低滲層大孔隙。

聚合物驅(qū)后，高滲層大、中孔隙和低滲層大孔隙的T2 譜幅度降低，這是由于聚合物是大分子，與水相比，相同體積下氫核數(shù)目少。聚合物驅(qū)階段，聚合物擠入高滲層大、中孔隙和低滲層大孔隙。

后續(xù)水驅(qū)后，低滲巖心大孔隙動用非常明顯，而高滲層大、中、小孔隙動用均少量變化。說明聚合物可以有效擴(kuò)大波及體積，提高低滲層采出程度。經(jīng)過長期注水開發(fā)后，低滲層大孔隙的采出程度與高滲層大孔隙采出程度相近，剩余油富集于高滲層小孔隙和低滲層中、小孔隙中。

3 結(jié) 論

（1）在非均質(zhì)油藏中，水驅(qū)至高含水階段時(shí)，高滲層驅(qū)替作用最強(qiáng)，且大孔隙動用明顯。剩余油主要集中在中、低滲層大孔隙，中、低滲層含油飽和度分別在50% 以上及70% 以上，是水驅(qū)后提高采收率的主要潛力層段。注聚階段，聚合物擠入高滲層大、中孔隙和低滲層大孔隙，低滲層含油飽和度與水驅(qū)后相比降低14%,剩余油主要集中在中、低滲層大孔隙。后續(xù)水驅(qū)階段，中滲層驅(qū)替作用最強(qiáng)，中滲層含油飽和度與聚驅(qū)后相比降低17.8%。盡管聚合物驅(qū)后經(jīng)過長期水驅(qū)，中、低滲層依舊有挖潛空間，剩余油主要分布在中低滲層的中、小孔隙。

（2）水動力學(xué)調(diào)整方案可以通過調(diào)整注采系統(tǒng)方法來改變液流方向，改善增強(qiáng)聚合物驅(qū)和后續(xù)水驅(qū)的驅(qū)替效果，尤其是改善低滲層的驅(qū)替效果。其中低滲層的變化最大，后續(xù)水驅(qū)結(jié)束后調(diào)整方案比不調(diào)整方案的平均含油飽和度低7.11%。

（3）聚驅(qū)結(jié)合水動力學(xué)調(diào)整不僅可以通過變換流場擴(kuò)大波及面積，而且可以將聚合物調(diào)剖的作用進(jìn)一步發(fā)揮出來。兩種方法相輔相成，有效的改善驅(qū)替前緣推進(jìn)不均勻的情況，提高油藏采出程度。在水驅(qū)后，由于剩余油主要集中在低滲層大孔隙，可以通過調(diào)剖等方法進(jìn)一步提高低滲層采出程度。在聚合物驅(qū)階段，聚合物擠入高滲層大、中孔隙和低滲層大孔隙，其調(diào)剖作用將延續(xù)至后續(xù)水驅(qū)階段。聚合物驅(qū)后，經(jīng)過長期注水開發(fā)，剩余油富集于高滲層小孔隙和低滲層中、小孔隙中，需要通過注入微球、二元復(fù)合驅(qū)等方法，進(jìn)一步提高中小孔隙的驅(qū)油效率。