二元复合驱井距的确定方法

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1、第15卷第3期 2010年9月 吐哈油气 TUHA0ILGAS Vo115No3 Sept2010 二元复合驱井距的确定方法 蔡春芳 ，李春兰 ，高松 ，董文龙 ，张连峰 f1中国石油大学，北京102249；2中国石化河南油田公司采油一厂，河南南阳473132； 3中国石化河南油田公司勘探开发研究院，河南南阳473132) 摘 要：以双河油田IV511层系为例，由聚合物性能、地层的渗透率、吸水能力、产液能力等指 标计算得到聚表二元复合驱的注采能力与注采井距的关系。同时，考虑聚合物在地层中的粘浓关 系、热稳定性、剪切降解等规律，以及表面活性剂在地下的稳定性等性能指标可求得=-TL复合体 系的有效

2、作用区间。进而得到聚表二元复合驱井距的合理范围。 关键词：二元复合驱；井距；注入压力；注入速度；渗透率 聚表二元复合驱(简称为sP驱)的注采井距与注 入能力、产液能力、注入速度及油层性质有密切关系口。 近年不少学者研究表明聚合物表面活性剂二元复合 体系中聚合物对溶液的流变性起主导作用，表面活性 剂对二元复合体系的流变性作用很小 。因此，研究 二元复合驱的流变性对井距的影响可以用聚合物的 相关参数计算。聚合物驱及含聚合物的化学驱现场试 验和数值模拟结果表明，聚合物具有良好的增油降水 效果，并且井距越小越好。但注水井改为注聚合物溶 液后，由于聚合物粘度大，并且由于吸附、捕集等作 用，使得聚合物流经

3、区域地层渗透率变低，进而使得 聚合物段塞注入压力增大；另外，表面活性剂与聚合 物在地层中的热稳定性和化学稳定性的时间长短，会 受SP驱井距大小的影响。下面以双河油田IV511层 系为例，研究sP驱合理井距的确定方法。 1 SP驱注入能力与注采井距的关系 二元复合驱注入压力的变化与注采井距、注入 速度、溶液粘度、地层系数等多种因素有关。对井距 的选择必须考虑注水时的注入压力与油层破裂压力 之间的余量(即压力回升值)，目前对注入压力上升 值计算应用较多的方法为 r l f T 、 p 0001 8Ql ( 1)1 (1) 井网面积井网，单井注入量可写成 p： (2) t 式(2)显示，当整体注入速

4、度确定时，日注入量与 注采井距的平方成正比。 令(1)、(2)式中的相等，可得到 Ap=0003 6 ln (3) IV51 1层系注人压力回升上限为7 MPa，孔隙 度0201 5，渗透率068210 m ，注聚的残余阻力 系数15。由(3)式可知，只有注入速度变化，注入速 度与压力回升值两参数呈线性关系，注入速度越大， 压力回升值越大，如图1所示，相同注入速度条件 下，井距越大，压力回升值越大。 注入强度取决于每口井的日注入量。对于五点 图1 不同井距下注入速度与注入压力回升值的关系 收稿日期：20100304 作者简介：蔡春芳(1979一)，女，湖北浠水人，在读硕士研究生，油藏工程专业。

5、联系方式：01089731693 吐哈油气 2010年 2 SP驱采液能力与注采井距的关系 据注聚与注ASP的经验可知，注sP体系后，油 井流压会下降，产液能力也降低。由采液指数的定义 推出井底流压与注采井距，采液速度等因素的关系式 为 p_- (4) Jmin 由式(4)可知，采液速度与井底流压呈线性关系， 注人速度越大，井底流压越低。根据图2所示，只有 井距变化时，井距越大，井底流压越低。 山 窖 幽 媛 世 鞍 一150m 一Z ulJ 250m 、 1 、 采液速度(PV，a) 图2采液速度与井底流压的关系 3开发井距界限 在油井井底流压下限条件下，用式(4)算出不同 井距与最大采液速

6、度对应关系。而在注入井压力回 升上限条件下，用式(3)算出不同化学剂注入速度与 极限井距的对应关系。目前大庆油田含聚合物的化 学驱的注入速度不大于016 PVa，009012 PVa的 情况较多，注采井距不大于250 m。对双河油田 IV511层系，利用公式(3)(4)计算的不同渗透率 区域的井距界限如表1所示。 表1 sp体系不同注入速度下的极限井距 4有效驱替井距界限 sP体系驱利用聚合物降低流度比、表面活性剂 降低界面张力的性能来提高采收率。因此sP体系在 油层中的性能对开发效果影响很大，在油层中，SP体 系的浓度因吸附、滞留、扩散而降低，并受高温、含盐 等体系性能的影响。另外，sP体系

7、中的聚合物还要受 流速剪切的作用。下面以双油田IV511层系为例研 究在一定井距条件下sP的有效作用区间。 C H C p(L 注入初始浓度， l I度 ) Q 卜I V(L 塞注入速度， l I速 ) 地层温度下。经过 时间T后的牯度 L处的剪 切速率V 图3 聚合物有效作用区域研究路线 对于表面活性剂主要是考虑在油层条件下的稳 定性。其浓度的变化通过数模来确定，在高温条件下 的性能通过实验来确定。聚合物的性能可以通过下 图所示方法来确定。 聚合物在不同时间及不同位置处的浓度与流体 运移速度、吸附以及初始注入浓度有关。聚合物的浓 度利用数模确定，其粘度值根据实验所得粘度关系确 定。根据注入速

8、度及距注入井的距离可以计算出运 移速度，再由速度计算出聚合物运移到不同位置处 所需要时间。 用运移速度及相关地层参数可计算出聚合物的 剪切速率，进而得到不同时间及不同位置聚合物的浓 度与剪切速率，结合聚合物特写温度与含盐条件下的 稳定性，可得出相应的粘度。为定量描述聚合物的作 用区间，用油水流度小于1作为参考标准。当含有原 油与聚合物的溶液的流度比小于1时，可以较好得消 除粘度指进现象。 41距水井L处的渗流速度 由渗流力学原理，在等产量一采一注的条件下， 油水井连线上的任意点渗流速度 为 = ， (5) 式中 距； r距水井的距离。 根据现场吸水剖面资料分析，IV511层系注人 _1 l最

9、一一一一 第l5卷第3期 蔡春芳，等：二元复合驱井距的确定方法 281 强度为106m3md，二元复合驱驱替液流动速度为 u=寺= (6) “一 一x(Lx) 复合驱驱替液从注入井井底到油井井底的渗流 时间为 在IV51 1层系条件下，超过180 d后热稳定性较好。 按聚合物的保留率80再考虑粘浓关系、剪切 速度、热稳定性等因素以及注入强度为106 m3md 的条件下，计算出不同井距下油与聚合物溶液的流度 比关系曲线，如图4所示。 f= dx= 1 2一丁1 x3) (7) 44表面活性剂的有效作用距离 依据上述公式可以计算不同井距下复合驱驱替 液流动速度及见效时间。 42剪切速率 1974年

10、，Hirasaki和Pope推导出多孔介质等效 剪切速率计算公式51为 n_ ：f 1 f 8 1 =Il II 4n、 i 现场化学驱(含聚合物)注入速度一般不会超过 016 PVa，变化幅度小。根据IV511层系的渗透率分 布特征，考虑03 m20509 m209 in 等不同渗 透率储层对聚合物在地下工作粘度的影响。结果显 示剪切粘度只在油水井附近5 in内影响大，而在其他 区域影响很小，剪切速率也很低，对粘度几乎没有影 响。即注入速度与渗透率的变化对聚合物的工作粘 度计算结果影响很小，可忽略。 43降解作用 在控制氧含量的条件下，ZL一11聚合物的长期稳 定性良好，80条件下老化实验表

11、明，经过180 d，1 500 mgL的聚合物粘度保留率为87。在现场条件下，聚 合物在油藏中保留的时间会超过180 d，并且随井距 增大而增大。目前很多研究者也做了相关的老化实 验，对于油层中的化学组分有利于聚合物稳定性的情 况下，聚合物在高温(90120)下滞留时间超过 一定时间后粘度就比较稳定。结合调研与实验认为， 50 lOO 150 200 150 300 图4 流度比与距离关系曲线 根据实验得出的表面活性剂界面张力与时间的 关系，结合不同井距下二元复合驱驱替液流动速度及 见效时间，考虑界面张力保持10 mNm以及在 150300 In的注采井距条件下，表活剂在整个驱替 区间都是有效

12、的。 45二元复合驱的色谱分离现象 二元复合驱与三元复合驱的区别是相差碱组分， 就聚合物与表面活性剂间的色谱分离现象而言，sP 驱与ASP驱在机理与色谱分离原理与现象是相同 的。所以在此借用ASP三元复合驱的色谱分离研究 成果。 根据色谱分离机理，三元复合驱油体系在油层内 流动时，碱、表面活性剂和聚合物之间的差速运移现 象称为色谱分离，它是混合液在多孔介质中运移时的 一种特性。当三元复合体系流经不同性质的油层 时，将会发生程度不同的色谱分离。由于竞争吸附、离 子交换、液一液分配、多路径运移以及滞留损失等因 素中的一种或几种因素作用的结果，表面活性剂和聚 合物在运移中往往相互分离，从而产生色谱分

13、离现 象。 理论研究与相关实验表明，对于二复合驱可以得 出以下推论： (1)二元复合体系在驱油过程中流动顺序为：聚 合物在前，表面活性剂较为滞后。 (2)在段塞量小于10 PV的范围内，增大二元复 合体系段塞，色谱分离程度增加，采收率提高。 (3)提高体系的粘度可减缓色谱分离程度，进一 步提高采收率。 表2聚合物驱油区间与有效作用区间 井距 流度比小于1的区间 (m) (有效作用区间)(m) 150 2()0 250 30o O O 3 4 加 4 4 4 4 282 吐哈油气 2010钲 由于二元复合体系存在色谱分离现象，对其影 响程度定量评价困难，所以在计算有效井距界限时 不考虑此现象。

14、此次研究在综合考虑二元复合体系中表面活性 剂、聚合物在油层中受不同因素的影响，算出了不同 井距条件下流度比小于1的有效作用区间，如表2 所示。 可以看出，在井距不大于300 m的条件下，计算 结果显示在距注入井14 34井距范围内。由于在 距油水井14井距的区域内流速比较大，不易形成剩 余油滞留区。因此，只要距注入井1434的有效距 离，可以提高其采收率。 5小结 本文从技术角度的不同方面考虑二元复合驱的 注人性能。并根据注入能力与采液能力得出了开发 井距的界限。通过对二元复合体系注入地下有效性 进行分析计算后认为，IV51 1层系选用的SP体系在 相应的井距下，可以保证其提高采收率的作用。

15、符 号注释 p一压力上升值，MPa； 日注入量，mVd； h一油层厚度，m； AsP溶液流度，m2mPaS； LSP前缘半径，相当于注采井距，m； 蜥一井筒半径，m； 一油层孔隙度，； l，一注入速度，PVa； t一每年有效生产时间，d； P；一油井井底流压，MPa； P 一油层压力，MPa； 厶 一比采液指数，tdmMPa； 一剪切速率，1s； n一幂律指数； u一达西速度，cms； K一岩心渗透率，lO m 。 参考文献： 【1】胡博仲聚合物驱采油工程阿北京：石油工业出版社，2004 【2】贺十中，范洪富表面活性剂对聚合物溶液流变性的影响 J化学工程师，2006(5)：1517 【3】李孟

16、涛，刘先贵无碱二元复合体系驱油试验研究【J】石油 钻采工艺，2004，26(5)：7377 【4瞿云芳渗流力学【M】北京：石油工业出版社，1999 5】Hirasaki G J，Pope G AAnalysis of factors influencing mobility and absorption in the flow of polymer solutions through porous mediaJ】SPE40261974(3)：337-350 【6高振环，王克亮三元复合驱油体系的色谱分离机理及其 研究方法【J】大庆石油学院学报，1999，23(1)：7678 【7闫文华，王天凤，等三元复合体系的色