聶春林

（中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院， 黑龍 江大慶 163712）

0 引 言

三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)是一項(xiàng)采收率比水驅(qū)提高18%以上的三次采油技術(shù)。 經(jīng)過20 多年攻關(guān)， 目前已在大慶油田推廣應(yīng)用［1-4］。 對(duì)二類油層開展三元復(fù)合驅(qū)工業(yè)試驗(yàn)及推廣區(qū)塊共計(jì)14 個(gè)。 從已結(jié)束和即將結(jié)束的正常注入?yún)^(qū)塊來看， 全過程注入化學(xué)劑量0.86 ～0.94 PV， 提高采收率18%～26%。對(duì)比二類油層三元復(fù)合驅(qū)區(qū)塊， 區(qū)塊間全過程動(dòng)態(tài)特征既有共性也存在差異。 造成區(qū)塊間動(dòng)態(tài)特征差異的原因除了受體系配方和注入方式影響之外， 最重要的因素是開發(fā)目的層油層特征差異。

隨著應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大， 開采對(duì)象由一類油層向二類（ⅡA、 ⅡB） 油層轉(zhuǎn)變， 目前二類油層復(fù)合驅(qū)開發(fā)效果差異加大。 一類油層屬于辮狀河、 曲流河沉積， 河道鉆遇率大于60%； ⅡA 油層屬于低彎分流平原的枝狀內(nèi)前緣沉積儲(chǔ)層， 河道砂鉆遇率一般為30%～60%； ⅡB 油層屬于枝坨過渡狀內(nèi)前緣、 坨狀內(nèi)前緣沉積， 河道砂體發(fā)育規(guī)模有限， 河道砂鉆遇率一般小于30%， 主要發(fā)育厚而穩(wěn)定的非河道砂體。 與一類油層泛濫高彎分流平原沉積河道砂相比二類油層鉆遇率低， 非均質(zhì)更強(qiáng)， 控制程度更低［1］。 無論是水驅(qū)、 聚驅(qū)還是復(fù)合驅(qū)， 油層非均質(zhì)始終是影響開發(fā)效果的因素之一［6-10］。 研究表明， 非均質(zhì)是導(dǎo)致縱向單層突進(jìn)、 平面單向突進(jìn)的根本原因， 是影響油田開發(fā)的重要因素。 而三元復(fù)合驅(qū)驅(qū)油機(jī)理又有別于水驅(qū)、 聚驅(qū)， 且具有動(dòng)態(tài)特征變化快、 階段多、 開發(fā)周期短的特點(diǎn)［6-11］。 為實(shí)現(xiàn)個(gè)性化驅(qū)油方案設(shè)計(jì)和及時(shí)有效跟蹤調(diào)整， 有必要系統(tǒng)研究油層非均質(zhì)性對(duì)三元復(fù)合驅(qū)開發(fā)動(dòng)態(tài)特征及開發(fā)效果的影響， 為三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)在ⅡA、ⅡB 油層推廣應(yīng)用取得好效果奠定基礎(chǔ)。

1 二類油層儲(chǔ)層特征

大慶油田二類油層以分流平原、 三角洲內(nèi)、 外前緣沉積為主， 砂體規(guī)模較一類油層小。 砂體分布以長(zhǎng)條狀、 枝狀型為主， 中砂體積分?jǐn)?shù)為10%～20%， 粒度中值為0.09 ～0.16 mm， 孔隙半徑平均為0.16 mm， 有效滲透率為200 × 10-3～500 ×10-3μm2， 空氣滲透率為500×10-3～900×10-3μm2，大于2 m 的有效厚度層鉆遇率為60%。 二類油層砂體平面展布規(guī)模比一類油層小， 單層厚度小于一類油層， 滲透率變化范圍大， 油層非均質(zhì)性強(qiáng)。

2 油層非均質(zhì)特征對(duì)開發(fā)動(dòng)態(tài)的影響

在復(fù)合驅(qū)開發(fā)過程中油層有效動(dòng)用是提高開發(fā)效果的根本前提， 而全過程較高的注采能力是取得好效果的重要保障。 為此利用化學(xué)劑已經(jīng)注入結(jié)束的二類油層三元復(fù)合驅(qū)區(qū)塊研究油層非均質(zhì)特征對(duì)剖面動(dòng)用及注采能力的影響。

2.1 剖面動(dòng)用

在復(fù)合驅(qū)過程中油層動(dòng)用比例與水驅(qū)相比提高10%～20%。 在實(shí)際開發(fā)過程中， 一方面體現(xiàn)在動(dòng)用油層的厚度比例， 另一方面體現(xiàn)在動(dòng)用厚度吸水比例的均衡程度。 為此采用全井單位厚度吸水比例與單層單位厚度吸水比例的均方差的比值來表征油層動(dòng)用的均衡程度， 即

按照動(dòng)用均衡程度分類， 動(dòng)用均衡程度大于1.6 屬于動(dòng)用均衡型， 1.3 ～1.6 為動(dòng)用中等型， 小于1.3 為動(dòng)用差型。

通過對(duì)BYDD 區(qū)塊36 口注入井470 次吸水剖面測(cè)試資料按不同非均質(zhì)條件統(tǒng)計(jì)， 其中弱非均質(zhì)注入井12 口， 平均動(dòng)用厚度比例83.30%， 最高動(dòng)用均衡程度4.31，平均動(dòng)用均衡程度1.78；中非均質(zhì)注入井13 口，平均動(dòng)用厚度比例82.74%，最高動(dòng)用均衡程度3.26，平均動(dòng)用均衡程度1.30；強(qiáng)非均質(zhì)單井11 口，平均動(dòng)用厚度比例79.36%，最高動(dòng)用均衡程度2.92，平均動(dòng)用均衡程度1.23。 統(tǒng)計(jì)表明，隨著非均質(zhì)增強(qiáng)，復(fù)合驅(qū)全過程油層平均動(dòng)用比例降低，最高及平均動(dòng)用均衡程度降低（表1）。

表1 不同非均質(zhì)條件注入井復(fù)合驅(qū)過程油層動(dòng)用特征Table 1 Reservoir producing characteristics of the injectors with different heterogeneous conditions during the ASP flooding

2.2 注采能力

在三元復(fù)合驅(qū)過程中， 注采能力下降幅度在50%左右， 下降幅度大小是影響開發(fā)效果的重要因素。 但區(qū)塊間、 單井間注采能力下降幅度差異較大。 對(duì)典型區(qū)塊90 多口注入井和60 多口采出中心井按滲透率變異系數(shù)0.6、 0.72 為界， 分為弱、中、 強(qiáng)非均質(zhì)3 類， 統(tǒng)計(jì)不同注入階段的視吸水指數(shù)、 采液指數(shù)， 分析注采能力變化特征。 統(tǒng)計(jì)表明， 從前聚階段到保護(hù)段塞階段， 視吸水指數(shù)不斷下降（圖1）。

由圖1 可以看出， 前聚階段弱非均質(zhì)類井視吸水指數(shù)下降幅度最大， 三元段塞階段中非均質(zhì)類井視吸水指數(shù)下降幅度最大， 保護(hù)段塞階段強(qiáng)非均質(zhì)類井視吸水指數(shù)下降幅度最大。 即三元復(fù)合驅(qū)過程中弱非均質(zhì)井初期下降速度快、 幅度大。 隨著化學(xué)劑不斷注入， 非均質(zhì)越強(qiáng)后期下降速度越大。 全過程非均質(zhì)越強(qiáng)， 視吸水指數(shù)下降幅度越大。 導(dǎo)致這種變化的主要原因是非均質(zhì)強(qiáng)的井， 化學(xué)劑前期主要進(jìn)入高滲透層， 由于動(dòng)用的層滲透率較高， 所以初期視吸水指數(shù)下降幅度較??； 隨著化學(xué)劑不斷注入， 動(dòng)用比例提高， 非均質(zhì)強(qiáng)的井低滲層被啟動(dòng)，視吸水指數(shù)與非均質(zhì)弱的井相比下降速度更快。

從采液能力來看， 前聚階段到保護(hù)段塞階段全過程， 采液指數(shù)不斷下降（圖2）。 不同階段均表現(xiàn)為非均質(zhì)越強(qiáng)， 采液指數(shù)下降幅度越大。 隨著化學(xué)劑不斷注入， 不同非均質(zhì)類型井采液指數(shù)下降幅度差異變小。 注劑初期， 強(qiáng)非均質(zhì)井有效動(dòng)用層為高滲層， 傳導(dǎo)快造成初期采液指數(shù)快速下降； 隨著化學(xué)劑注入， 中非均質(zhì)、 弱非均質(zhì)井注劑效果依次傳導(dǎo)到采出井， 產(chǎn)液指數(shù)進(jìn)一步下降， 不同非均質(zhì)井采液指數(shù)下降幅度差異減小。

3 油層非均質(zhì)特征對(duì)三元復(fù)合驅(qū)含水率變化規(guī)律及開發(fā)效果的影響

在分析非均質(zhì)對(duì)剖面動(dòng)用及注采能力影響的基礎(chǔ)上， 進(jìn)一步研究了非均質(zhì)與三元復(fù)合驅(qū)含水率變化及化學(xué)驅(qū)階段采出程度的關(guān)系， 明確了非均質(zhì)對(duì)三元復(fù)合驅(qū)開發(fā)效果的影響。

3.1 含水率及采劑變化規(guī)律

以礦場(chǎng)統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)， 開展不同非均質(zhì)條件數(shù)值模擬研究。 模型控制程度100%， 注入體系設(shè)計(jì)黏度比（注入體系黏度與地下原油黏度之比） 2 ∶1，體系界面張力10-3mN／m。 注入方案采用0.06 PV前聚+0.35 PV 三元主段塞+0.15 PV 三元副段塞+0.2 PV 聚合物。 從數(shù)模結(jié)果來看， 隨著非均質(zhì)增強(qiáng)（非均質(zhì)性用滲透率變異系數(shù)來表示， 其值越大反映非均質(zhì)程度越高）， 含水率降幅減?。?非均質(zhì)越強(qiáng)， 含水率下降越早且降速越快， 但隨后含水率快速回升， 不利于復(fù)合驅(qū)開發(fā)。 造成這種現(xiàn)象的原因是由于非均質(zhì)性強(qiáng)， 單層突進(jìn)快， 高滲層快速見效， 后期化學(xué)劑在高滲層無效循環(huán)， 低滲層動(dòng)用差， 含水率快速回升， 影響了開發(fā)效果（圖3）。

通過統(tǒng)計(jì)， LBD 區(qū)塊按滲透率變異系數(shù)0.6和0.72 為界限， 將23 口中心井分為弱非均質(zhì)、 中非均質(zhì)及強(qiáng)非均質(zhì)3 類。 對(duì)同類井采劑進(jìn)行加權(quán)平均， 研究了不同非均質(zhì)條件注入井的采劑規(guī)律。 非均質(zhì)越強(qiáng)， 初期化學(xué)劑采出濃度越高， 色譜分離越嚴(yán)重。 這是由于強(qiáng)非均質(zhì)井組儲(chǔ)層礦物差異大， 體系吸附及與油水作用差異大， 化學(xué)劑沿高滲層突進(jìn)， 造成初期采劑濃度較高， 聚、 堿、 表突破時(shí)間差異變大， 色譜分離更嚴(yán)重。

3.2 開發(fā)效果

為進(jìn)一步明確非均質(zhì)性對(duì)三元復(fù)合驅(qū)開發(fā)效果的影響， 統(tǒng)計(jì)了61 口中心井化學(xué)驅(qū)階段采出程度與滲透率變異系數(shù)的關(guān)系。 在剩余油飽和度相近條件下， 隨著非均質(zhì)性增強(qiáng)， 化學(xué)驅(qū)階段采出程度降低。 主要原因： 一是隨油層非均質(zhì)性增強(qiáng)， 油層動(dòng)用厚度降低， 油層動(dòng)用均衡程度變差； 二是油層非均質(zhì)性增強(qiáng)， 注入能力初期降幅小， 高滲調(diào)堵作用差， 后期持續(xù)降低， 影響了產(chǎn)液能力， 且在全過程中隨著非均質(zhì)性增強(qiáng)， 采液能力下降幅度增大； 三是隨著非均質(zhì)性增強(qiáng)， 含水率降幅變小且含水率變化具有下降早、 下降快， 且后期快速回升的特點(diǎn)。綜合3 個(gè)因素的影響， 得出非均質(zhì)性越強(qiáng)， 三元復(fù)合驅(qū)開發(fā)效果越差（圖4）。

圖4 滲透率變異系數(shù)與三元復(fù)合驅(qū)化學(xué)驅(qū)階段采出程度的關(guān)系Fig.4 Relationship between variation coefficient and recovery degree in the chemical flooding stage of ASP flooding

4 對(duì)不同非均質(zhì)程度油層改善開發(fā)效果的方法探討

通過對(duì)油層非均質(zhì)性與三元復(fù)合驅(qū)開發(fā)效果關(guān)系的剖析， 確定了非均質(zhì)性是影響三元復(fù)合驅(qū)開發(fā)效果的根本原因。 針對(duì)不同非均質(zhì)條件下三元復(fù)合驅(qū)油層動(dòng)用特征及注采能力變化特征制定了相應(yīng)的改善開發(fā)效果對(duì)策。

在驅(qū)油方案設(shè)計(jì)方面， 通過數(shù)值模擬對(duì)比結(jié)合礦場(chǎng)開發(fā)規(guī)律統(tǒng)計(jì)， 明確了不同非均質(zhì)特征井組的注入方式。 針對(duì)強(qiáng)非均質(zhì)井組剖面動(dòng)用差、 注采能力后期下降幅度大、 含水率下降幅度小、 回升快的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)， 采取先高濃調(diào)堵再降濃匹配低滲層的注入方式， 初期高濃加強(qiáng)剖面調(diào)整， 緩減層間矛盾，后期降濃保證注采能力， 提高差層動(dòng)用程度， 改善開發(fā)效果。 針對(duì)中非均質(zhì)井組剖面動(dòng)用中等、 中期注采能力下降幅度大、 含水率下降幅度大的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)， 采取恒濃注入方式， 合理匹配注入?yún)?shù)， 利用化學(xué)劑流度控制調(diào)整剖面， 改善剖面動(dòng)用， 同時(shí)保證全過程注采能力確保開發(fā)效果。 針對(duì)弱非均質(zhì)井組剖面動(dòng)用好、 初期注入能力下降幅度大、 含水率下降幅度大的特點(diǎn)， 采取梯度增濃注入方式，初期低濃保證合理注入， 提高初期注采能力， 后期增濃保證油層動(dòng)用， 確保全過程開發(fā)效果（表2）。

表2 數(shù)值模擬不同非均質(zhì)性井組不同注入方式開采效果對(duì)比Table 2 Comparisons of the developed effects for the numerically simulated results by different injecting methods for different heterogeneity well pattern

在跟蹤調(diào)整方面， 針對(duì)弱非均質(zhì)類井， 合理匹配體系黏度進(jìn)一步提高油層動(dòng)用比例和動(dòng)用均衡程度； 及早采取調(diào)整措施， 保證好注采能力。 針對(duì)中非均質(zhì)類井， 保證好全過程合理注入； 選擇性壓裂與分層措施結(jié)合， 提高油層動(dòng)用程度。 針對(duì)強(qiáng)非均質(zhì)類井， 及早開展調(diào)剖、分層，控制單層突進(jìn)， 提高油層動(dòng)用比例和油層動(dòng)用均衡程度； 油井選擇性壓裂與封堵相結(jié)合， 控制含水率回升速度， 提高采液能力。 保證三元復(fù)合驅(qū)取得好的開發(fā)效果。

5 結(jié) 論

（1） 油層非均質(zhì)性越強(qiáng)， 三元復(fù)合驅(qū)油層動(dòng)用厚度比例越低、 油層動(dòng)用均衡程度越差， 含水率下降幅度越小， 含水率下降越早且速度越快， 但含水率回升速度快， 化學(xué)驅(qū)階段采出程度越低。

（2） 視吸水指數(shù)降幅隨化學(xué)劑注入， 由前聚階段弱非均質(zhì)最大到保護(hù)段塞階段強(qiáng)非均質(zhì)類井最大， 即非均質(zhì)性越強(qiáng)后期下降速度越快； 油層非均質(zhì)性越強(qiáng)， 采液指數(shù)下降幅度越大， 后期各類井下降幅度差異變小。

（3） 針對(duì)不同非均質(zhì)類型采取梯度降濃、 恒濃注入和梯度增濃的注入方式， 同時(shí)配合個(gè)性化跟蹤調(diào)整措施， 可保證三元復(fù)合驅(qū)取得好的開發(fā)效果。