近废弃油藏延长生命周期开发调整技术.pdf
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1、油气藏评价与开发PETROLEUM RESERVOIR EVALUATION AND DEVELOPMENT2024年第14卷 第1期近废弃油藏延长生命周期开发调整技术张连锋1,2,张伊琳1,2,郭欢欢3,李洪生1,2,李俊杰1,2,梁丽梅1,2,李文静1,2,胡书奎1,2(1.中国石化河南油田分公司勘探开发研究院,河南 南阳 473000;2.河南省提高石油采收率重点实验室,河南 南阳473000;3.中国石化经纬有限公司华北测控公司,河南 郑州 450000)摘要:针对近废弃油藏特高含水、优势通道发育、剩余油高度分散、非均质性强等主要矛盾,以双河油田北块(2油组)45层系为例,采用油藏精细
2、地质建模、数值模拟方法和微观驱替实验方法,表征了聚合物驱后油藏剩余油分布特征。聚合物驱后宏观剩余油平面上注采非主流线、主流线弱势区及注采井距较大的边部区域剩余油饱和度较高,纵向上正韵律顶部剩余油富集;微观剩余油以半束缚态为主,依据剩余油分布特征提出了非均相复合驱变流线井网加密调整技术思路。通过井网变流线加密调整,形成交错式行列井网模式,流线方向转变30以上,流线转向率达80%,促使剩余油有效动用。数值模拟预测该技术可提高采收率10.96%,新增可采储量70.61104t,延长生命周期15 a,为聚合物驱后油藏大幅度提高采收率提供新的技术方法。关键词:聚合物驱后油藏;数值模拟;剩余油;加密调整;
3、非均相复合驱;提高采收率中图分类号:TE319文献标识码:ADevelopment adjustment technology of extendinglife cycle for nearly-abandoned reservoirsZHANG Lianfeng1,2,ZHANG Yilin1,2,GUO Huanhuan3,LI Hongsheng1,2,LI Junjie1,2,LIANG Limei1,2,LI Wenjing1,2,HU Shukui1,2(1.Research Institute of Exploration and Development,Sinopec Hena
4、n Oilfield Company,Nanyang,Henan 473000,China;2.Henan Provincial Key Laboratory of Enhanced Oil Recovery,Nanyang,Henan 473000,China;3.Huabei Measurement and Control Company,Sinopec Jingwei Co,Ltd,Zhengzhou,Henan 450000,China)Abstract:Facing the challenges of extremely high water cut,developed prefer
5、ential channels,highly dispersed remaining oil,andstrong heterogeneity in nearly abandoned reservoirs,the study focuses on the 4-5 layer series of the North Block II(Oil Group No.2)in the Shuanghe Oilfield.By employing detailed reservoir geological modeling,numerical simulation methods,and microscop
6、icdisplacement experiments,the distribution characteristics of remaining oil after polymer flooding were characterized.Post-polymerflooding,the remaining oil saturation is higher in areas away from the main streamlines on the macro scale,including non-mainstream areas,weak zones along main streamlin
7、es,and peripheral areas with larger injector-producer distances.Vertically,remaining oil tends to accumulate at the top of positive rhythm sequences.Microscopically,the remaining oil is primarily in theform of semi-bound state.Based on the characteristics of remaining oil distribution,a technical co
8、ncept of heterogeneous compositedriving and streamline well pattern densification adjustment was proposed.By adjusting the well pattern to alter streamlines,creating a staggered row and column well pattern with a change in streamline direction of over 30 and a streamline deflection rateof 80%,the ef
9、fective mobilization of remaining oil is promoted.Numerical simulation predicts that this technique could increasethe recovery factor by 10.96%,add 706.1 thousand tons of recoverable reserves,and extend the life cycle by 15 years.This offers anew technical approach for significantly enhancing the re
10、covery factor of reservoirs after polymer flooding.Keywords:reservoir after polymer flooding;numerical simulation;remaining oil;encryption adjustment;heterogeneous compositeflooding;enhanced oil recovery引用格式:张连锋,张伊琳,郭欢欢,等.近废弃油藏延长生命周期开发调整技术J.油气藏评价与开发,2024,14(1):124-132.ZHANG Lianfeng,ZHANG Yilin,GUO
11、Huanhuan,et al.Development adjustment technology of extending life cycle for nearly-abandoned reservoirsJ.Petroleum Reservoir Evaluation and Development,2024,14(1):124-132.DOI:10.13809/32-1825/te.2024.01.017收稿日期:2023-06-15。第一作者简介:张连锋(1981),男,硕士,副研究员,从事油气田提高采收率工作。地址:河南省南阳市光武大道河南油田科研基地勘探开发研究院,邮政编码:473
12、000。E-mail:基金项目:中国石化示范工程“中高渗砂砾岩油藏聚合物驱后非均相复合驱技术”(P19007-4);中国石化重大专项“聚合物驱后油藏水驱提高采收率技术”(P16080)。124张连锋,等.近废弃油藏延长生命周期开发调整技术2024年第14卷 第1期20世纪80年代以来,聚合物驱技术在胜利、大庆、克拉玛依、新疆、辽河、河南等油田开展工业化应用。聚合物驱后油藏条件更加复杂,剩余油更趋分散且普遍分布,油藏非均质性更加突出,表现出高采出程度、特高含水的开发特征。针对聚合物驱后油藏进一步提高采收率的难题,国内开展了二次聚合物驱、二元复合驱、三元复合驱、泡沫驱等技术攻关研究。室内实验、数值
13、模拟和矿场试验均表明,聚合物驱后依靠传统的二元复合驱和三元复合驱等化学驱方式提高采收率效果不理想,难以满足进一步大幅度提高采收率的要求。非均相复合驱是近年来发展的一种新型化学驱油田体系,具有更强地扩大波及和提高驱油效率能力,在胜利油田聚合物驱后油藏应用取得了显著的效果,为聚合物驱后油藏大幅度提高采收率提供了技术借鉴1-3。河南油田聚合物驱后油藏储量为5 000104t,采出程度为47.9%,仍具有进一步提高采收率的物质基础。与胜利油田不同,河南油田聚合物驱后油藏主要为中高渗砂砾岩油藏,面临2个主要矛盾:一是井网注采流线固定,优势通道发育,未波及剩余油,在现井网下难以动用;二是储层非均质性进一步
14、增强,导致油藏驱替不均衡4-6。因此,以双河油田北块45层系为例,采用油藏精细地质建模、数值模拟方法和微观驱替实验方法,研究了聚合物驱后油藏剩余油分布特征。在剩余油研究基础上,通过变流线井网加密调整和非均相复合驱技术的加合增效,可以有效改善聚驱后油藏开发效果,形成了具有河南油田特色的非均相复合驱大幅度提高采收率新技术7-8,为近废弃油藏延长生命周期开发提供新方法。1油藏概况双河油田北块45层系储层属扇三角洲前缘沉积,研究区沉积微相平面上以水下分流河道和席状砂为主。含油面积为 6.04 km2,平均有效厚度为16.3 m,地质储量为 894.8104t。储层物性较好,平均孔隙度为 20%,平均渗
15、透率为 67310-3m2,属于中孔、中高渗储层。平均级差为27.0,平均变异系数为 0.76,平面和层内物性差异大,储层非均质性强。岩石润湿性为弱亲水性,油层温度为70.2,地层水为 NaHCO3型,总矿化度为 5 996 mg/L,Cl-含量为1 259 mg/L,Ca2+和Mg2+含量共计为21 mg/L,油水黏度比为14.9。双河油田北块45层系1977年12月投入开发,1998年1月开始扩大聚合物驱,至2002年3月注聚结束转后续水驱。2020 年 12 月采出程度为43.4%,含水为98.5%,进入特高含水开发后期。2聚合物驱后剩余油分布特征研究大量研究表明,聚合物驱后砂砾岩油藏长
16、期注水冲刷后,储层物性、孔隙结构、润湿性及渗流特征等参数一定程度上发生变化9,油藏油水关系十分复杂,地下油水分布规律不清,剩余油分布特征的研究为变流线井网加密调整和化学驱方案设计提供了科学的依据10-15。2.1宏观剩余油分布特征2.1.1数值模拟研究方法1)精细地质模型的建立:地质建模以高精度地层格架和储层岩相模型为基础,以地质统计学为手段,采用随机建模技术,预测了井间储层参数的变化,建立了不同储层参数的三维地质模型。首先进行数据准备,包括井位坐标、补心海拔、地层划分对比数据、钻遇断点数据、测井解释成果等;其次在储层地质认识的基础上,采用主流的地质建模软件petrel 2016,建立双河油田
17、北块45 层系精细储层地质模型,横向网格为 10 m10 m,纵向网格为0.5 m。2)数值模拟模型的建立:地质模型粗化后,采用CMG数值模拟软件,网格步长为20 m20 m,垂向网格以单砂体为单元,模型总网格数为22818921=904 932个。相渗及高压物性数据采用实验室实测数据,依据地层小层认识建立平衡区,采用重力与毛管压力平衡初始化系统。3)历史拟合:首先进行储量拟合,采用容积法计算的地质储量与地质模型计算的地质储量作对比,储量拟合精度为99%,满足开发历史拟合要求。根据油藏概况和开发动态特征,拟合步长一个月,对全区产量、含水以及单井的生产历史进行全过程拟合,使油藏模型能较好地反映地
18、下生产情况,平均单井拟合精度为88%,满足剩余油研究要求。1252024年第14卷 第1期张连锋,等.近废弃油藏延长生命周期开发调整技术2.1.2平面剩余油分布特征精细描述特高含水后期剩余油分布特征,是井网调整有效控制剩余油潜力提高采收率的基础。由于地质构造因素、储层非均质性、井网控制程度,开发方式等因素影响,平面上剩余油分布不均匀。根据油藏数值模拟结果,从研究区目前剩余油饱和度分布图(图1)上看,平面上大部分区域剩余油饱和度在40%以下。从平面位置上来看,主体区注水井周围0150 m范围内剩余油饱和度最低,介于25%30%;油井周围以及油井间剩余油饱和度介于30%50%;剩余油饱和度 50%
19、以上的区域主要分布在上倾尖灭区。含油饱和度分级(图 2)介于 25%30%的剩余油储量为50.8104t,占总剩余储量的10.4%;含油饱和度分级介于 30%40%的剩余油储量为299.1104t,占总剩余储量的61.0%;含油饱和度分级介于 40%50%的剩余油储量为 84.1104t,占总剩余储量的17.1%;含油饱和度大于50%的剩余油储量为 56.7104t,占总剩余储量的 11.6%。尽管主体区剩余油饱和度较低,但主力层主体区储层物性好、厚度大,剩余储量丰度高,在主流线弱势区、分流线、注采井距较大的边部区域及低渗部位剩余油相对富集,统计主力层主体区剩余储量为318.22104t,占主
20、力层剩余储量的71.8%,是进一步提高采收率的潜力区。2.1.3层间剩余油分布特征双河油田北块45层系采出程度层间差异较大,主力层动用程度高于非主力层,主力层剩余储量大于非主力层。层间剩余油主要是由层间干扰引起的,各小层间渗透率或渗流特征的差异是造成层间干扰主要因素。层间非均质性造成的剩余油是由于不同层位的注采不均衡造成的。层内非均质性造成的剩余油在厚度较大的层,由于厚层内沉积非均质性较强,同层局部纵向差异较大,造成层内不同部位的剩余油分布不均匀。根据数模研究结果(表1),主力层6个(42、43、44、51、52、53),剩余储量为443.22104t,占总剩余储量的 88.77%,主力层间的
21、采出程度差异不T235N0100 m2357T2342353402402-2400T2282345H224T223H220T222H216407T220S202H226408T418H2322333S215B17T218H212H236424H210J203T212H206432S204采油井注水井4061.00.80.60.40.2含油饱和度/%图1双河油田北块51层剩余油饱和度分布Fig.1Distribution of remaining oil saturation in layer 51of the northern block in Shuanghe Oilfield126张连锋,
22、等.近废弃油藏延长生命周期开发调整技术2024年第14卷 第1期大,平均采出程度为 44.34%,剩余储量丰度介于(12.2039.70)104t/km2;非主力层有5个(41、45、54、55-6、57-8),剩余储量为56.07104t,占总剩余储量的11.23%,非主力层采出程度差异相对较大,剩余储量丰度普遍较低,介于(2.345.67)104t/km2。主力层剩余储量丰度大,剩余储量多,依然是下一步挖潜的重要层位。2.2微观剩余油分布特征及驱替方法2.2.1实验材料及步骤1)实验材料:模拟油为双河油田北块45层系脱水脱气原油,在70下黏度为12.5 mPas;根据双河油田污水配制实验用
23、水,矿化度为5 996 mg/L,为了便于观察,在水中加入生物染色剂甲基蓝试剂;聚合物为ZJ-2,相对分子质量为2 600104,水解度为23%,表面活性剂为HN-4,活性物含量为50%,黏弹性颗粒(PPG)为I型,粒径介于50200 m。2)研制微观仿真模型:以双河油田北块45层系天然岩心铸体薄片为研究对象,经图像处理后形成微观模型图版,通过光刻技术制作形成微观仿真模型,模型尺寸为40 mm40 mm。3)实验步骤:第一步,对微观模型抽真空40 min。第二步,先饱和水再饱和油,并采集模型图像。第三步,以0.03 mL/h的速度进行水驱、聚合物驱、二元复合驱和非均相复合驱,实验以出口端不出油
24、结束。第四步,拍摄整体和局部放大图片,将图像输入图像处理软件,以饱和油图像为基础,通过计算得到不同驱替方式下的采收率,进行数据分析。2.2.2微观剩余油分布特征基于密闭取心井双检11井的岩心样品,利用荧光扫描后的显微图像对微观剩余油分布模式进行详细观察描述,将微观剩余油按运移能力、产状、位置及成因划分为3大类8小类16,即自由态包括簇状、粒间吸附状,半束缚态包括角隅状、喉道状、膜状,束缚态包括孔隙沉淀状、颗粒吸附状和狭缝状(图3)。按照微观剩余油成因机理划分,润湿性影响形成的膜状剩余油占38.3%;颗粒表面重质组分吸附形成的颗粒吸附状剩余油占22.4%;大孔喉中央高分子束缚的孔隙沉淀状剩余油占
25、6.8%;毛管力作用,聚合物驱无法启动的角隅状剩余油占13.1%,每一处角隅状剩余油量虽少但分布广;喉道状与狭缝状占3.8%;聚合物沿水驱通道指进导致的绕流形成的簇状剩余油占 4.2%;填隙物较多的粒间吸附状剩余油占11.4%(表2)。微观剩余油以半束缚态为主,剩余储量为 225104t,必须依靠扩大波及体积和提高洗油效率的新方法才能有效动用。2.2.3微观剩余油驱替方法双河油田北块45层系以水下分流河道、前缘席状砂微相发育为主,层内夹层、单层内低渗透夹层发育,具有多韵律、多岩性段、多物性段的储层特征。针对微观剩余油分布特征,通过微观驱替实验图2双河油田北块45层系不同含油饱和度级别剩余油储量
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