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石油是不可再生的能源资源。世界上对石油的勘探和开发的投入,每年数以亿计。各国对石油与天然气的需求,每年以两位数的速度递增,导致石油市场价格不断攀升。世界各国均把油气勘探与开发、石油资源储备提升到极高的战略地位。因此,提高石油地质储量采收率,具有极其重要的意义。
聚合物驱采油作为三次采油的一项重要技术,正日益受到世界各油田的重视。所谓聚合物驱油法就是把聚合物加到注入水中,从而降低驱替水流度的一种驱油方法,其结果增加了注入水粘度,以及由于聚合物的存在降低了水相渗透率,因而产生较低的流度比。由于流动比变低大大提高了体积扫油及效率,降低了扫油区含油饱和度,也就提高了驱油效率,最终提高了石油采收率。本论文选择胜利油区八面河油田为研究工区,重点探讨聚合物驱采油技术在该油田应用的可行性。
八面河油田位于山东省寿光县境内,属于稠油砂岩油藏。该油田的主要含油层系为下第三系沙河街组的沙三上段、沙三中段和沙四段。储集层为碎屑岩,泥质胶结,胶结疏松,属孔隙~接触式胶结类型,粘土矿物以蒙脱石为主,粘土矿物遇水膨胀,开采过程中地层`出砂,粘土运移膨胀严重。主力地层储集性较好,平均空气渗透率达1127×10<’-3>μ m<’2>,有效孔隙平均在37%左右,碳酸盐岩含量平均值小于3%,含油饱和度在60%左右。
本次研究的主力油层位于面十二区沙三中内,油层平面连通性好,但纵向上连通性较差;油层层内非均质性较严重,以复合韵律型为主,迭加反韵律和不规则型次之,层间非均质程度较低。
研究区原油性质具“三高一低”的特点,即密度高(平均0.9501),粘度高(平均1898.4mP a·S),含硫高(平均1.6%),凝固点低(平均-8℃)。 面十二区油藏属于弹性驱动类型,投入注水开发后变为弹性水压驱动。油田于一九八六年投入开发,经过短短几年的开采,含水大幅度上升,水驱指进现象严重;油藏水驱开发效果较差,预计水驱采收率只有18~22%。因此,很有必要研究该油藏采用聚合物驱改善开发效果的可能性。
在进行聚合物驱数值模拟前,首先对该油田的水驱历史动态特征进行拟合,其目的是提供符合油田实际特征地质模型,提供不同时期的含水饱和度分布,继续水驱和聚合物驱的初始条件。在油藏工程研究的基础上,合理建立油藏三维模型,采用VIP—POLMER黑油模型进行水驱历史拟合。为了获得符合油田实际特征的各项参数,对地质模型、流体特征等参数进行了调整,其中水平渗透率调整5次,调整范围40%网格;垂直渗透率调整3次,调整范围0.01~0.05,选用值0.01;残余油时水相渗透率调整3次,调整范围0.24~0.146,选用值0.16~0.146;水相、油曲线率均调整3次,选用值分别为1.8和2.8:地层原油粘度调整3次,调整范围200~120mP a·S,选值120mP a·S。
通过参数的调整,对该研究区块27口生产井、11口注水井从1987年3月至1991年3月,按三个月一个时间段,共拟合16个时间段的生产历史。拟合结果表明:总的含水上升趋势符合稠油开采的特征。从单井拟合结果来看,约50%的井拟合较好,仅20%左右的井误差较大,拟合结果比较合理。
为了求得具代表性的地质模型,在单井历史拟合的基础上又进行了剖面数值模型的简化,并在此模型上把研究区的生产井和水井按同样的时间段进行了拟合。本次研究拟合了全油田采出程度与时间,含水与时间的变化趋势;确定了较为合理的用于聚合物驱数值模拟的油藏特征参数;提供了聚合物驱数值模拟条件,即1992年底开始进行聚合物驱时:采出程度15%,含水89.8%。
根据研究区油藏特征和选用的聚合物驱油的经济性,本次研究选用国外生产的聚丙烯孽胺类AT530、PDA1020和AF10作为实验样品。实验包括两方面内容:第一,根据油藏条件,筛选聚合物及溶液性质的测定:第二,聚合物在岩芯中的滞留损失、阻力系数和残余阻力系数的测定。通过对所选三个样品分子量、水解度、粘浓关系、盐敏效应,以及溶液的传播性和油藏温度下的稳定性测定,发现选取中等水解度的PDA1020较为合适,因为它既具有较好的传播性与稳定性,又能在八面河的高矿化度水中具有超过其它两种聚合物的增粘能力。如果在矿场试验时,采用淡水配制或对地层进行预冲洗,并采用多级聚合物浓度段塞的注入方式,可进一步改善驱油效果。当聚合物用量为475 ppm×V<,F>,浓度为700ppm时,聚合物驱可比继续水驱提高采收率8.43%,每吨聚合物增产原油117 m<3>,研究区内约增产14.75×10<4>,以485¥/t的原油价格计算,可增加收益1157×10<4>¥。