高浓度聚合物驱提高采收率方法理论研究

发布时间:2021-07-31 08:50:57

第 30 卷 第 6 期 2008 年 12 月

石 油 钻 采 工 艺 OIL DRILLING & PRODUCTION TECHNOLOGY

Vol. 30 No. 6 Dec. 2008

1000 – 7393( 2008 )06 – 0067 – 04 文章编号:

高浓度聚合物驱提高采收率方法理论研究
刘义坤 1  王福林 1  隋新光 2
(1. 大庆石油学院“提高油气采收率 ” 教育部重点实验室, 黑龙江大庆 163318; 2. 大庆油田有限责任公司第一采油厂, 黑龙江大庆 163001)

摘要: 高浓度聚合物驱作为常规聚合物驱后进一步提高采收率的方法, 其提高采收率的幅度或取得的经济价值与井网、 井 距等均有密切的关系。利用数值模拟方法, 通过对大庆油田中区西部葡一组进行精细数值模拟研究, 对中区西部高浓度聚合物 在不同井网、 井距、 不同注入速度以及不同注入浓度条件下的驱油效果进行评价及优选。结果表明: 采用九点法、 小井距、 高浓 度、 高注入速度的开发方案, 能够达到最优的开发效果。为现场开展高浓度聚合物驱提供开发依据。 关键词: 高浓度聚合物驱; 数值模拟; 井网布置; 注入速度; 提高采收率 中图分类号:TE357.46   文献标识码:A

Theory research on EOR method of high concentration polymer ?ooding LIU Yikun1, WANG Fulin1, SUI Xinguang2
(1. Key Laboratory for Enhanced Oil and Gas Recovery of the Ministry of Education, Daqing Petroleum Institute, Daqing 163318,China; 2. No.1 Oil Production Plant, Daqing Oil?eld Company Limited, Daqing 163001,China)

Abstract: High concentration polymer drive is a further enhanced oil recovery method after conventional polymer ?ooding. Its economic value depends on well pattern and well spacing. In this article, we evaluate oil displacement efficiency of high concentration polymer at different well pattern, well spacing, injection rate and concentration by fine numerical simulation in Pu-1 oil group of Daqing oilfield. Research shows that the development plan of nine point well pattern, dense well spacing, high concentration and high injection rate can achieve best development effect. This provides a basis for carrying out ?eld high concentration polymer ?ooding. Key words: high concentration polymer ?ooding; numerical simulation; well pattern; injection rate; enhanced oil recovery

大量室内和矿场试验研究表明, 聚合物驱是一 [1, 2] 种提高原油采收率的有效方法 。高浓度聚合物 驱作为常规聚合物驱后进一步提高采收率的方法, 其室内物理模拟试验研究不断取得进展, 王德民[3] 等研究认为聚合物浓度越高, 采收率越大, 产出液 [4, 5] 处理量越小, 经济上越合算, 吴文祥 通过室内实 验得出高浓度聚合物驱提高采收率幅度明显高于 普通聚合物的结论。如何将室内实验成果变为直接 的经济效益, 是石油工作者主要关心的问题。通过 对大庆油田中区西部葡一组进行精细数值模拟研

究, 对中区西部高浓度聚合物在不同井网、 井距、 不 同注入速度以及不同注入浓度条件下的驱油效果 进行评价及优选, 为现场开展高浓度聚合物驱提供 了试验依据。

1 试验区概况 General condition of test area
中区西部聚驱含油面积 7.52 km2, 共有油水井 135 口, 其中注入井 65 口, 采出井 70 口。地质储量 1853.76×104 t, 孔 隙 体 积 3196×104 m3。2007 年 3

基金项目: 国家自然科学基金“高浓度黏弹性聚合物在微观孔隙中的驱油机理研究 ” 部分内容(编号: 50784023) 。 作者简介: 刘义坤, 1963 年生。主要从事油气田开发工程的研究工作, 教授。E-mail: liuyikun111@126.com。

68 月, 注入井开井 65 口, *均注入压力 10.4 MPa, 日配 注 1.44×10 m , 日实注 1.41×10 m ;采出井开井 70 口, 日产液 1.08×104 t, 日产油 2037 t, 综合含水 81.09%, *均采聚浓度 324 mg/L。目前, 已累积注入 聚合物溶液 884.19×104 m3, 累积聚合物用量 272.1
· mg/ (L PV) , 折算年注入速度 0.16 PV/a。已完成方
4 3 4 3

石油钻采工艺 2008 年 12 月(第 30 卷) 第6期
表 1 相同注入速度不同注入浓度方案 Table 1 Scheme with same injection rate and different injection concentration 方案 方案 1 方案 2 方案 3 方案 4 注入阶段 2007-05~2013-01 2007-05~2009-05 2009-05~2012-12 2007-05~2009-05 2009-05~2012-12 2007-05~2009-05 2009-05~2012-12 注入浓度 /mg · L-1 1000 1000 2500 1000 2000 1000 1667 聚合物用量 /mg · (L · PV)-1 640 250 390 250 390 250 390

案设计总聚合物用量的 40%, 从时间段上划分, 处于 注聚开采的中期阶段。

2 高浓度聚合物驱油开发方式优选 Development mode optimization for high concentration polymer ?ooding
中区西部葡萄花油层属正常压力系统, 具有普 通原油性质的油藏, 为了使结果更加准确, 数值模拟 使用了 Eclipse 软件。模型的建立采用相控建模, 尽 可能地使建立的地质模型接*实际油藏。 2.1 模拟模型的建立 Simulation modeling x、 y 方向的网格 *面上采用不等距的矩形网格, 步长 20~40 m, 共划分成 42×32=1344 个网格。纵 向上根据研究需要划分为 22 个模拟层, 共 42×32× 22=29568 个网格, 见图 1。

图 2、 图 3 分别为不同方案含水率及累计采油量 模拟结果, 基础方案、 方案 1、 方案 2、 方案 3 和方案 4 的最终采收率分别为 41.2%、 54.8%、 58.4%、 57.0% 和 56.5%。

图 2  不同浓度含水率对比曲线 Fig.2 Water cut comparison curve of different concentration

图 3  不同浓度累计产油量对比曲线 Fig.3 Cumulative oil production comparison curve of different concentration 图 1 试验区三维模型 Fig.1 3D model of test area

从模拟结果中可以看出, 高浓度段塞(2500 mg/ L)方案 2 含水率最低, 采收率最高, 最终采收率为 58.4%, 比基础方案、 方案 1、 方案 3、 方案 4 分别提高 了 17.2、 3.6、 1.4、 1.9 个百分点, 达到相同采收率时, *均含水率最低。因此, 聚合物浓度在 1000~2500 mg/L 范围内, 浓度越高, 经济上越划算。 2.2.2 注入速度的影响  根据上面的研究结果, 设 计了注入高浓聚合物(2500 mg/L) 的不同注入速度

2.2 挖潜方案优选 Potential tapping scheme optimization 2.2.1 注入浓度的影响 为了对比不同浓度聚合物 驱的提高采收率效果, 设计 4 种普通聚驱后注入不 同浓度段塞的试验方案(见表 1) ,基础方案为原井 网不变的基础上水驱至含水 98%。

刘义坤等: 高浓度聚合物驱提高采收率方法理论研究 方案(见表 2) 。图 4、 图 5 分别为不同方案含水率及 累计采油量模拟结果。
表 2 相同浓度不同注入速度方案 Table 2 Scheme with same injection concentration and different injection rate 方案 方案 1 方案 2 方案 3 方案 4 注入阶段 2007-05~2009-05 2009-05~2012-12 2007-05~2009-05 2009-05~2012-12 2007-05~2009-05 2009-05~2012-12 2007-05~2009-05 2009-05~2012-12 注入浓度 /mg · L-1 1000 2500 1000 2500 1000 2500 1000 2500 注入速度 /PV · a-1 0.125 0.100 0.125 0.200 0.125 0.267 0.125 0.400

69 量模拟结果。从图中可以看出, 九点法井网含水最 低, 采收率最高, 取得的效益最好。

图 6 不同井网含水率对比曲线 Fig.6 Water cut comparison curve of different well pattern

图 7 不同井网累计产油对比曲线 Fig.7 Cumulative oil production comparison curve of different well pattern

2.2.4 不同井距与不同浓度正交方案 根据矿场需
图 4 不同注入速度含水率对比曲线 Fig.4 Water cut comparison curve of different injection rate

要, 设计 4 个五点法井网不同井距方案进行模拟。方 案 1: 采用 250 m 井距, 五点法井网计算 2.2.1 方案中 的各方案最终采收率; 方案 2: 采用 200 m 井距, 五 点法井网计算 2.2.1 方案中的各方案最终采收率; 方 案 3: 采用 175 m 井距, 五点法井网计算 2.2.1 方案中 的各方案最终采收率; 方案 4: 采用 125 m 井距, 五 点法井网计算 2.2.1 方案中的各方案最终采收率。 各方案最终采收率见表 3。
表 3 不同井距最终采收率对比 Table 3 Ultimate recovery factor comparison of various schemes with different well spacing 方案 基础方案 方案 1 方案 2 方案 3 方案 4 最终采收率 /% 250 m 41.0 47.9 51.9 50.8 50.3 200 m 47.1 54.1 58.6 58.0 57.0 175 m 48.6 58.1 59.1 59.6 59.7 125 m 50.0 57.4 64.7 63.3 63.7

图 5 不同注入速度累计产油对比曲线 Fig.5 Cumulative oil production comparison curve of different injection rate

从图 4、 5 中可看出, 注入速度越高, 其含水率最 低点越低, 累计产油量越高, 最终采收率比方案 1、 方 案 2、 方案 3 分别提高了 0.9、 0.45、 0.4 个百分点。不 同注入速度各方案中, 注入速度 0.400 PV/a 为最优。 2.2.3 相同注聚浓度和速度下不同井网的影响 确 定了聚合物注入速度 0.4 PV/a 和注入浓度 2500 mg/L 后, 对开发井网进行了优选。根据开发需要, 设计了 250 m 井距的四点法、 五点法、 反九点法、 九点法 4 套 井网。图 6、 图 7 分别为不同方案含水率及累计采油

从表 3 的纵向看, 各井距的方案 2 均是采出程 度最高, 验证了 2.2.1 中注入高浓度段塞 (2500 mg/L) 方案, 采收率最高的观点; 横向对比, 各井距中 125 m 井距除在方案 1 时低于 175 m 井距注入普通聚合

70 物的采收率外, 均高于其他井距的各方案最终采收 率。通过不同井距与不同浓度方案正交方案采收率 研究, 认为不同井距在 125 m 井距的基础上, 转注高 浓度聚合物驱效果最好。

石油钻采工艺 2008 年 12 月(第 30 卷) 第6期
[3]  杨付林, 王德民, 杨希志, 等 . 高浓度大段塞聚合物驱 油效果的研究[J]. 石油与天然气化工, 2003, 32 (5) : 298-304. YANG Fulin, WANG Demin, YANG Xizhi, et al. Studies on the oil displacement ef ?ciency of high concentration large slug polymer ?ooding[J]. Chemical Engineering of Oil and Gas, 2003, 32 ( 5 ) : 298-304. [4]  胡锦强, 吴文祥, 张武 . 浓度聚合物驱油体系对不同渗

3 结论及认识 Conclusions

(1) 大庆油田中区西部区块属于中、 高渗透性油 透率油层的动用状况研究[J]. 油田化学, 2006, 23 (1) : 藏, 该类区块注聚浓度越大, 注入速度越大, 采收率 85-87. HU Jinqiang, WU Wenxiang, ZHANG Wu. Oil displace越高, 九点法井网注聚含水最低, 采出程度最高, 小 ment ef ?ciency on heterogeneous physical models by high 井距为最优方案。 concentrated polymer solution[J]. Oilfield Chemistry, (2) 对于低渗、 特低渗油藏, 提高聚合物浓度, 注 2006, 23 ( 1 ) : 85-87. 入压力会升高, 油藏类型、 井况对聚合物的注入工艺 [5]  吴文祥, 张涛, 胡锦强 . 高浓度聚合物注入时机及段塞 提出了更高的要求, 有待于进一步研究其聚合物浓 组合对驱油效果的影响[J]. 油田化学, 2005, 22 (4) : 度界限、 不同段塞组合; 有待于更深入地研究井距、 332-335. 井网对注入高浓度聚合物仅限于宏观研究, 井网密 WU Wenxiang, ZHANG Tao, HU Jinqiang. Oil displace度、 单井控制程度等与高浓度聚合物驱的关系。 ment efficiency of high concentrated polymer solutions:
effects of moment of Injection and slug ensemble[J]. 参考文献: References: [1]  王德民, 程杰成, 杨清延 . 粘弹性聚合物溶液能够提高 岩 心 的 微 观 驱 油 效 率[J]. 石 油 学 报, 2000, 21 (5) : 45-51. WANG Demin, CHENG Jiecheng, YANG Qingyan. Viscous-elastic polymer can increase micro-scale displacement ef ?ciency in cores[J]. Acta Petrolei Sinica, 2000, 21 ( 5 ) : 45-51. [2]  夏惠芬, 王德民, 刘中春, 等 . 粘弹性聚合物溶液提高微 观驱油效率的机理研究[J]. 石油学报, 2001, 22 (4) : 60-65. XIA Huifen, WANG Demin, LIU Zhongchun, et al. Study on the mechanism of polymer solution with visco elastic behavior increasing microscopic oil displacement ef ?ciency [J]. Acta Petrolei Sinica, 2001, 22 (4 ) : 60-65. Oil?eld Chemistry, 2005, 22 (4 ) : 332-335. [6]  汪伟英 . 聚合物驱最佳驱油速度的选择[J]. 石油钻 采工艺, 1996, 18 (1) : 40-42. WANG Weiying. Selection of optimum oil displacement speed for polymer drive[J]. Oil Drilling & Production Technology, 1996, 18 ( 1 ) : 40-42. [7]  王健, 韩显卿 . 高效粘弹性调堵剂的研制及应用[J]. 石油钻采工艺, 1998, 20 (1) : 72-77. WANG Jian, HAN Xianqing. The development and application of high-ef ?cient viscoelastic pro?le control and water shutoff agent[J]. Oil Drilling & Production Technology, 1998, 20 ( 1 ) : 72-77.
(修改稿收到日期 2008-10-15)

〔编辑 景 暖 〕


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