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注聚末期剩余潜力评价及提高采收率技术

发表时间：2021/4/15 来源：《基层建设》2020年第32期作者：王欢

[导读] 摘要：目前，油田聚合物驱后提高采收率技术尚未成熟，后续水驱区块剩余潜力挖掘难度较大。

        黑龙江省大庆市采油三厂采油十五队黑龙江大庆 163113
        摘要：目前，油田聚合物驱后提高采收率技术尚未成熟，后续水驱区块剩余潜力挖掘难度较大。因此，查明各区块在含水回升期的剩余潜力，并对具有潜力的区块采取及时有效的调整措施，最大程度提高区块的采出程度，对油田的持续高产稳产具有重要意义。
        关键词：聚合物驱；含水回升期；模糊数学；采出程度
        引言
        聚合物驱油是油田高含水后期保持油田可持续发展的重要技术措施。某油田属于砂岩油田，油层非均质性比较严重，如果采用笼统注入方式，聚合物溶液主要进入高渗透层，中、低渗透层波及程度低、驱油效果差，严重影响聚驱总体开发效果。为减少层间干扰，解决层间和平面矛盾，改善吸液剖面，提高驱油效率，通过细分层段实行分层定量配注，以便合理控制油井含水和油田综合含水上升速度，改善开发效果。
        1基础理论
        传统驱油理论认为，聚合物溶液本身不具备降低界面张力的能力，无法提高微观驱油效率，难以大幅度提高采收率。某油田通过多年研究，建立了聚合物黏弹性驱油理论，为聚合物驱采收率提高值突破10%提供了理论依据。随着化学驱理论的发展，国外针对高酸值原油提出了三元复合驱方法。针对原油酸值低（0.01mg/g）不适合三元复合驱的问题，对原油各组分与表面活性剂相互作用机理开展研究。将大庆原油按族组成进行分离，研究原油各组分对界面张力的影响程度。结果表明，胶质、沥青质对降低界面张力的作用要大于饱和烃、芳烃。在族组成研究的基础上，采用改性硅胶色谱将胶质、沥青质进一步精细分离，提取出酸性组分（质量占原油的0.024%，相当于酸值0.005mg/g）和含氮杂环化合物（质量占原油的0.16%）。对比分析不同碱浓度条件下大庆原油、酸性组分和含氮杂环化合物的界面张力，发现原油中除了酸性组分外，含氮杂环化合物在碱性条件下通过油水界面扩散、排列，对降低油水界面张力也具有一定的作用。这一发现表明，高酸值并不是形成超低界面张力的唯一途径。
        在原油组成研究的基础上，根据亲水亲油平衡理论，对于单组分的烃类，当与之对应的单组分表面活性剂在油水界面亲油、亲水达到平衡时，可形成超低界面张力，且表面活性剂当量与油相相对分子质量存在最佳对应关系。同理，对于多种烃类混合物组成的油相，依据同系表面活性剂的亲水、亲油平衡值的加和性以及同系烷烃作用的协同效应，可以推导出表面活性剂当量分布与油相相对分子质量分布形态相似、表面活性剂的平均当量与油相的平均相对分子质量相匹配时，表面活性剂与油相间可形成超低界面张力。
        2关键评价参数及确定方法
        潜力评价指标体系分为两级指标：一级指标包括储量/资源量、单位储量/资源量价值和确定性程度；二级指标包括原地量、技术可采量、剩余经济可采量、储量/资源量价值、原地量P90和P50。
        2.1储量/资源量
        储量评估的不确定性主要取决于地质条件的复杂性和油气藏的非均质性、开发技术水平及效果、数据资料的质量和数量、经营环境以及评估人员的技能和经验等。在勘探阶段，由于地质认识程度和资料所限，面临地震资料、时深转换、储层连续性、储层品质、已知烃底和推测的充注高度、流体性质、油气藏类型等的不确定性，应用概率法和确定性方法等来有效表征原地量的“不确定性”。本文主要采用确定性法计算原地量，类比法计算技术可采量。
        SPE－PRMS确定性法包括增量法和方案法或情景法，都是采用低估值（P90）、最佳估值（P50）与高估值（P10）表征不确定性。两者差别是当使用增量法进行容积法评估时，每个参数都采用唯一值计算原地量或储量（P1/C1、P2/C2、P3/C3）；方案法或情景法用3个确定方案即三套地质和工程数据的关键输入参数代表低估值（1P/1C）、最佳评估（2P/2C）和高估值（3P/3C）。目前常用的方法是增量法（或井控法），井控法比较适用于储量评估，不适用于潜在资源量评估，潜在资源量评估应结合成藏的地质认识和井控原则，采用方案法或概率法确定。

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        对地质储量（原地量）结果影响最大的2个参数是含油（气）面积和有效厚度。由于勘探开发早期认识程度的不同，含油面积一般不会是一个定值，因此含油（气）面积的确定中，首先要确定油气藏边界，在确定了油气藏边界后，要考虑油气藏类型、井控程度、储层连续性和生产连续性要求，以及钻遇流体界面、边界类型等因素，根据各类资料，按照SPE－PRMS规则，综合判断边界的不确定性类型，进而划分1P/2P/3P或1C/2C/3C的面积。对于勘探新区，以地质认识为主确定，结合区域类比；开发老区结合地质认识和井控原则确定。
        2.2确定性程度
        常规储量评估采用确定性方法均采用一个储量定值，当面对非均质性严重、存在较大不确定性的油气藏时，由于缺乏明确的不确定性范围描述，勘探开发风险大，不利于勘探开发部署决策。通过不确定性评估，可以充分研究影响不确定性的因素，通过低估值、高估值与最佳估值的差异分析，可以揭示项目风险程度，有利于降低决策风险，提高投资效益。通常用P10与P90的比值来反映资源量参数或结果的不确定性。本文确定性程度指标采用原地量P90/P50来表征。随着地质认识程度的加深和勘探开发程度的提高，不确定性不断降低，逐步接近最佳估值，确定性程度（P90/P50）的比值逐渐接近1。
        3油藏工程关键技术
        3.1注入参数优化设计
        3.1.1聚合物注入参数
        聚合物分子尺寸直接影响聚合物溶液的注入能力。早期利用分子回旋半径表征聚合物分子尺寸，认为分子尺寸只受相对分子质量影响，方案设计仅参考聚合物相对分子质量与储集层渗透率的对应关系。随着聚合物驱规模的扩大，储集层物性变差，配制方式也由清配清稀转为清配污稀，导致部分区块出现了注入困难和聚合物用量增大等问题。近两年利用水动力学半径表征聚合物分子尺寸方法的实验表明，聚合物分子尺寸不仅与相对分子质量相关，而且与质量浓度、配制水矿化度以及聚合物种类也密切相关。
        3.1.2表面活性剂配方
        不同性质原油需要个性化的表面活性剂配方。大庆原油物性分析结果表明，长垣地区由南向北，原油平均相对分子质量从365逐渐升高至461，不同油田、不同开发区块、不同储集层原油的平均相对分子质量存在较大差异，但其分布规律相似。
        3.2数值模拟技术
        随着化学驱技术的快速发展，商业化的数值模拟器已不能满足需求。为此，某油田建立了以对流、弥散和扩散为基础的油、气、水三相化学驱基本数学模型，黏弹性聚合物、多种相对分子质量聚合物、多元表面活性剂驱油和色谱分离驱油数学模型，并提出了复杂数学模型快速求解方法。在此基础上，结合商业化数值模拟器研发了功能完善的化学驱数模模块及功能完善的前后处理软件。
        结语
        1）利用模糊数学及经验回归方法，根据聚合物驱区块的油藏地质条件，定量预测了聚合物驱在含水回升期的剩余潜力。
        2）根据乙型驱替特征直线段的变化趋势，定性、定量评价了聚合物驱在含水回升期大规模挖潜措施的调整效果。
        参考文献：
        ［1］桂东旭．大庆油田聚合物驱分注措施效果分析［J］．石油地质与工程，2019，33（5）：112￣114．
        ［2］曲占庆，雷锡岳，郝彤，等.聚合物驱后复合相态调驱体系提高采收率技术［J］.特种油气藏，2018，25（2）：143￣147.
        ［3］孙学法，卢祥国，孙哲，等.弱碱三元复合体系传输运移和深部液流转向能力：以大庆萨北油田储层为例［J］.油气地质与采收率，2016，23（5）：105￣109.