專利名稱：中低滲透率油層聚合物驅(qū)油層系組合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油田采油領(lǐng)域，具體地說涉及一種對各單油層組合驅(qū)油，特別是中低滲透率的沉積單元應(yīng)用聚合物驅(qū)技術(shù)進行組合驅(qū)油的方法。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于提供一種適用于多油層砂巖油田中低滲透率油層聚合物驅(qū)油層系組合方法。通過本發(fā)明提供的組合方法，可以對滲透率較低，有效厚度較薄的單油層有效地進行聚合物驅(qū)并提高油層采收率。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括1、聚合物驅(qū)區(qū)塊的選擇區(qū)塊油層條件為砂、泥巖互層；剖面上可以細分為幾十個以上的單油層，有效厚度變化從0.2米到5米左右、其有效滲透率變化從50×10-3um2-500×10-3um2左右，綜合含水在85％-98％。
2、沉積單元的劃分利用精細地質(zhì)研究方法縱向細分沉積單元，平面細分沉積微相，劃分出層系組合的基本單位。
3、聚驅(qū)區(qū)塊聚合物驅(qū)潛力分析(1)地質(zhì)儲量的構(gòu)成與分布a.表內(nèi)儲層地質(zhì)儲量＝面積×砂體鉆遇率×鉆遇平均厚度×單儲系數(shù)b.將步驟a按不同厚度等級，分別計算每個沉積單元內(nèi)的主體砂體和非主體砂體的地質(zhì)儲量。沉積單元的地質(zhì)儲量＝主體砂體地質(zhì)儲量+非主體砂體地質(zhì)儲量c.將步驟b計算出的各沉積單元主體砂體地質(zhì)儲量和非主體砂體地質(zhì)儲量按不同厚度等級匯總就可以得到聚驅(qū)區(qū)塊地質(zhì)儲量的分布和構(gòu)成。
(2)油層動用狀況分析a.利用水井三次以上的同位素吸水剖面資料分析不同厚度油層的吸水狀況。統(tǒng)計不同厚度油層水淹厚度和水淹厚度百分數(shù)以及未水淹厚度和未水淹厚度百分數(shù)。
b.利用新井水淹層解釋資料分析不同厚度油層的水淹狀況。統(tǒng)計不同厚度油層一級、二級、三級水淹厚度和水淹厚度百分數(shù)以及未水淹厚度和未水淹厚度百分數(shù)。
c.利用密閉取芯資料分析不同厚度油層的水洗狀況。統(tǒng)計不同厚度油層強、中、弱水洗厚度和水洗厚度百分數(shù)以及未水洗厚度和未水洗厚度百分數(shù)。
4)沉積單元的篩選需滿足下列條件(1)沉積單元有效厚度大于1米；(2)沉積單元主要砂體的鉆遇率不低于20％；(3)沉積單元主要砂體地質(zhì)儲量所占比例≥60％。
5)層系組合對適合聚合物驅(qū)的沉積單元按下列原則進行組合(1)一套層系層間滲透率最大級差界限為5-7；(2)一套層系低滲透率油層即薄差油層所占厚度比例小于30％；(3)一套層系有效厚度界限8-14米，10米最佳；(4)一套層系射孔井段長度為50米；
(5)層系間隔層厚度應(yīng)大于3米。
以上給出了本發(fā)明的一種中低滲透率油層聚合物驅(qū)油層系組合的方法。通過下面的實施例，對本發(fā)明作進一步說明。
沉積單元是層系組合的基本單位。石油地質(zhì)學(xué)上，通常采用“旋回對比，分級控制”的旋回厚度對比方法和測井相分析方法對油層進行縱向細分沉積單元，平面細分沉積微相，劃分出層系組合的基本單位。沉積單元是上下以泥質(zhì)巖分隔的具有含油砂體的一個一次連續(xù)沉積的單砂層。
沉積單元平面上由含油砂體和非含油砂體組成。含油砂體由厚油層即主體砂體、薄油層即非主體砂體和表外儲層組成；非含油砂體為泥巖即尖滅區(qū)。大多數(shù)沉積單元厚油層即主體砂體寬度在100-1200m左右，有效厚度一般在1-5m左右，主體砂體之間由薄層砂即非主體砂體、表外儲層、泥巖充填，其中薄層砂、表外儲層大面積分布，泥巖尖滅區(qū)較少。薄層砂即非主體砂體有效厚度一般在0.2-1.5m左右，有效滲透率在50×10-3μm2-300×10-3μm2左右。表外儲層不具有效厚度，以泥質(zhì)粉砂巖為主，空氣滲透率＜20×10-3μm2-50×10-3μm2。沉積單元平均有效厚度在0.48m-2.12m之間。有30個沉積單元平均有效厚度大于1m小于2.0m，大于1m的沉積單元油層縱向上分布比較集中。各油層組沉積單元的詳細劃分見下表1。
表1 薩中北一區(qū)斷東區(qū)塊的油層組沉積單元劃分

根據(jù)室內(nèi)聚合物驅(qū)油實驗結(jié)果，采用800萬以上分子量的聚合物，油層有效滲透率不能低于80×10-3um2。采用1200萬分子量的聚合物，油層有效滲透率在150-200×10-3um2，注入不會發(fā)生堵塞。

圖1是單油層有效厚度與有效滲透率關(guān)系散點圖，絕大多數(shù)0.2-1m單油層有效滲透率在100-250×10-3um2之間，因此，采用1000萬分子量的聚合物，0.2m單油層注入基本不會發(fā)生堵塞。
以往油層的儲量計算都計算到砂巖組，為了滿足油田高含水后期開發(fā)和三次采油研究的需要，借助精細地質(zhì)研究成果—單元沉積相帶圖將儲量計算到沉積單元。表外儲層油層物性差、砂巖厚度小、透率低、儲量所占比例低，聚驅(qū)礦場試驗表明這類儲層聚驅(qū)不動用，因此，這里只計算表內(nèi)儲層的地質(zhì)儲量。表內(nèi)儲層是既具有砂巖厚度又具有有效厚度且油層物性較好的油層，包括厚油層和薄油層，即主體砂體和非主體砂體。同時根據(jù)研究需要將沉積單元內(nèi)的主體砂體和非主體砂體分為≥4m，3.9～2.1、2.0～1.6、1.5～1.0、0.9～0.5、≤0.4等6個厚度等級計算沉積單元的地質(zhì)儲量，更能細致的反映地質(zhì)儲量的構(gòu)成與分布。
表內(nèi)儲層地質(zhì)儲量的計算公式為表內(nèi)儲層地質(zhì)儲量＝面積×砂體鉆遇率×鉆遇平均厚度×單儲系數(shù)沉積單元的地質(zhì)儲量＝主體砂體地質(zhì)儲量+非主體砂體地質(zhì)儲量，單位104t；
面積指純油區(qū)聚驅(qū)區(qū)塊面積，單位Km2。
含油面積為各沉積單元表內(nèi)油層實際含油面積。含油面積＝面積×砂體鉆遇率，單位Km2。
表內(nèi)含油面積＝主體砂體含油面積+非主體砂體含油面積；主體砂體含油面積＝區(qū)塊面積×主體砂體鉆遇率；非主體砂體含油面積＝區(qū)塊面積×非主體砂體鉆遇率；砂體鉆遇率是指在單元沉積相帶圖上，聚驅(qū)區(qū)塊內(nèi)所有油水井鉆遇砂體井數(shù)占總井數(shù)的百分數(shù)；如要求取3.9～2.1m主體砂體鉆遇率，在單元沉積相帶圖上統(tǒng)計鉆在3.9～2.1m主體砂體上的井數(shù)占總井數(shù)的百分數(shù)。單元沉積相帶圖是沉積時間單元在平面上的分布圖，是精細地質(zhì)研究成果，它上面反映了主體砂體和非主體砂體在該沉積單元上的分布狀況以及井點位置，每個井點上都標明了該井點所處位置砂體的砂巖厚度、有效厚度、滲透率值。
鉆遇平均厚度指在單元沉積相帶圖上，油水井鉆遇主體砂體或非主體砂體厚度之和除以鉆遇該砂體井數(shù)的平均值，單位(m)。如要求取3.9～2.1m主體砂體的鉆遇平均厚度，在單元沉積相帶圖上累加鉆在3.9～2.1m主體砂體上每口井的厚度，再除以鉆在3.9～2.1m主體砂體上的井數(shù)。
單儲系數(shù)為每平方公里含油面積、單位厚度油層的地質(zhì)儲量，單位104t/Km2.m；主體砂體和非主體砂體采取不同的單儲系數(shù)。
對于面積大，井數(shù)多的聚驅(qū)區(qū)塊，可將每個沉積單元內(nèi)的主體砂體和非主體砂體根據(jù)研究需要分為若干厚度等級，將井點參數(shù)砂巖厚度、有效厚度、滲透率輸入計算機建立數(shù)據(jù)庫，借助計算機完成地質(zhì)儲量的構(gòu)成與分布工作。
計算結(jié)果表明①主體砂體儲量主要分布在大于1m，小于4m的油層內(nèi)，占同類砂體儲量的97.1％。非主體砂體儲量主要分布在＜1.5m的油層內(nèi)。非主體砂體＞1m油層地質(zhì)儲量占非主體砂體儲量比例37.57％(表2)。
②薩+葡II油層地質(zhì)儲量的72.52％分布于有效厚度大于1.0m的油層中，小于0.5m油層地質(zhì)儲量僅占8.9％。
表2 解剖區(qū)按厚度分類統(tǒng)計地質(zhì)儲量表

油層動用狀況分析的目的是分析高含水后期地質(zhì)儲量的動用狀況。油層動用狀況分析采用綜合分析方法，通過對聚驅(qū)區(qū)塊內(nèi)，同位素吸水剖面資料、新井水淹層解釋資料、密閉取芯資料三種測試資料綜合分析油層動用狀況和聚驅(qū)潛力，是油田常用的分析方法。
上述三種資料對油層動用狀況的反映是一致的，剩余油一是存在于有效厚度大于1.0m油層的頂部，這類剩余油占薩+葡II油層地質(zhì)儲量1/5以上，是采用聚合物驅(qū)技術(shù)提高采收率的主要攻關(guān)方向；二是存在于二次加密后有效厚度＜0.5m油層及表外儲層，這兩類油層有20％～30％厚度動用不好。有效厚度＞1.0m油層動用比較好，但層內(nèi)非均質(zhì)嚴重，水驅(qū)條件下層內(nèi)有一半厚度動用不好，適合聚合物驅(qū)；有效厚度＜0.5m油層和表外層聚驅(qū)潛力小。
通過對儲量的構(gòu)成和動用狀況分析我們知道，＞1m的厚油層是聚合物驅(qū)挖潛的主要對象。北一區(qū)斷東薩+葡II油層自上而下50個沉積單元，就主體砂體鉆遇率來看差別很大，鉆遇率變化范圍在0.69-54.21％。從北一區(qū)斷東各沉積單元儲量與主體砂體鉆遇率關(guān)系曲線看(圖2)，當主體砂體＞20％時，主體砂體儲量占單元儲量比例達到60％以上。
為了使更多的沉積單元能夠入選，減少儲量損失，對主體砂體和非主體砂體進行6種方案的組合，來研究各種組合砂體鉆遇率與儲量的關(guān)系，組合結(jié)果見表3。從表中可見方案1考慮以主體砂體為主要砂體，當以鉆遇率＞20％，主要砂體占單元儲量比例＞70％為界限，滿足該條件的單元僅有11個；主要砂體即為入選砂體。
方案2考慮以主體砂體為主要砂體，當以鉆遇率＞20％，主要砂體占單元儲量比例＞60％為界限，則滿足該條件的單元僅有15個，其儲量僅占區(qū)塊儲量的46.76％，損失的沉積單元個數(shù)較多；方案3考慮以＞1m主體砂體和＞1m非主體砂體為主要砂體，當以鉆遇率＞20％，主要砂體占單元儲量比例＞70％為界限，滿足該條件的單元僅有21個；方案4考慮以＞1m主體砂體和＞1m非主體砂體為主要砂體，當以鉆遇率＞20％，主要砂體占單元儲量比例＞60％為界限，則滿足該條件的單元有25個；方案5考慮以主體砂體和＞1m非主體砂體為主要砂體，當以鉆遇率＞20％，主要砂體占單元儲量比例＞70％為界限，滿足該條件的單元23個；方案6考慮以主體砂體和＞1m非主體砂體為主要砂體，當以鉆遇率＞20％，主要砂體占單元儲量比例＞60％為界限，滿足該條件的單元27個；入選砂體占單元平均儲量比例達到了80.34％。其儲量占區(qū)塊儲量上升到72.52％，損失的沉積單元個數(shù)較少，并且控制了大部分地質(zhì)儲量。
方案6入選的27個沉積單元，只有4個單元的入選砂體儲量占單元儲量比例在60％-70％之間，其余23個單元入選砂體儲量占單元儲量比例＞70％(表4)。12個單元入選砂體鉆遇率大于30％，7個單元入選砂體鉆遇率大于25％(表5)，并且27個沉積單元平均有效厚度均大于1m。
因此，確定入選沉積單元平均有效厚度大于1m，主要砂體鉆遇率下限為20％，主要砂體占單元儲量比例≥60％。
表3沉積單元砂體組合方案表

表4 沉積單元砂體組合方案表

表5沉積單元砂體組合方案表

層間滲透率級差是指當兩個單油層中間存在分布較穩(wěn)定的隔層條件下，兩個單油層平均滲透率的比值。
①建立5個基礎(chǔ)地質(zhì)模型，每個地質(zhì)模型劃分為5個等厚小層，均屬正韻律油層，VK值為0.65。每個基礎(chǔ)地質(zhì)模型的小層滲透率見表6。
表6 基礎(chǔ)地質(zhì)模型

然后由基礎(chǔ)地質(zhì)模型組合成5個雙層地質(zhì)模型，上下層互不連通，雙層地質(zhì)模型見表7。
表7 雙層地質(zhì)模型

②采用五點法面積井網(wǎng)，注采井距250m；設(shè)計聚合物用量380mg/L.PV，聚合物溶液濃度1000mg/L，注入速度0.19PV/a；開采過程從地質(zhì)模型初始時刻水驅(qū)到含水90％，然后聚合物驅(qū)到含水98％時止。
②數(shù)值模擬計算結(jié)果表明，在低滲透率油層厚度占總厚度的29％的條件下，層間滲透率級差從1.25增大到5.0時，采收率降低2.97個百分點；當層間滲透率級差為5時，低滲透率油層厚度比例小于29％時對聚合物驅(qū)效果影響較小(表8、9)。
表8 層間滲透率級差對聚驅(qū)效果的影響(低滲透率油層厚度占總厚度的29％)

表9低滲透率油層厚度比例對聚合物驅(qū)效果的影響

北一區(qū)斷西正在進行的中低滲透率油層聚驅(qū)礦場試驗也表明，在層間滲透率級差為5的條件下，低滲透率、薄差油層厚度占總厚度的比例大于30％的注入井，聚驅(qū)注入壓力高，增注措施頻繁，生產(chǎn)井供液狀況差。
水驅(qū)開發(fā)層系組合時，層間滲透率級差定為3-5。由于聚合物可以大幅度降低高滲透率或高水淹層的滲透率，調(diào)整吸水剖面，縮小層間矛盾，因此聚合物驅(qū)開發(fā)層系組合時，層間滲透率級差可以比水驅(qū)開發(fā)層系的層間滲透率級差大。但由于聚合物分子量與油層滲透率是有一定的匹配關(guān)系的，當一套層系注入一種聚合物驅(qū)分子量時，一套層系的層間滲透率級差就不能太大。如果層間滲透率級差較大，低滲透率油層的滲透率太低，就會造成聚合物堵塞或注不進低滲透率油層，影響聚合物驅(qū)效果。
綜上所述，一套層系層間滲透率級差最大界限在5-7較為合理，低滲透率油層厚度占總厚度的比例應(yīng)小于30％。
薩中以北地區(qū)滲透率高、厚度大的主力油層工業(yè)化聚合物驅(qū)一套層系有效厚度在13.0-14.0m之間，其大于2m沉積單元油層占總厚度的85％以上，層系射孔井段長度在20-30m左右(表10)。相對于主力油層而言，由于中低滲透率油層薄差層小層數(shù)增多，所以層間夾層厚度也隨之增大。如果一套層系有效厚度也定為13.0-14.0m，則由于薄差層層數(shù)增多，薄差層厚度所占全井厚度比例大于30％注采井增多，井段長度增大，層間矛盾增大；如果一套層系有效厚度定為6.0-7.0m，由于層系厚度小，則油層有效厚度較小的注采井比例大，低效井比例大，影響聚驅(qū)效果；如果一套層系有效厚度定為10.0m左右，則射孔井段長度在50m左右。由于層系厚度適中，油層有效厚度較小的注采井比例小，薄差層厚度所占全井厚度比例大于30％的井少，層間矛盾較小。表11列出了北一區(qū)斷西中低滲透率油層聚合物驅(qū)13口注入井＜1m和＞1m有效厚度所占比例以及單井有效厚度。該套層系水井平均有效厚度8.8m，僅2口井油層有效厚度＜5m，4口井薄差層厚度占全井厚度比例在30％以上，其中3口井聚合物注入發(fā)生困難。
因此，一套聚合物驅(qū)開發(fā)層系油層平均有效厚度下限確定為8m，上限確定為14m，以10m最佳，此時射孔井段長度為50m左右。
表10 北一區(qū)斷西主力油層各沉積單元有效厚度所占比例表

表11 北一區(qū)斷西中低滲透率油層葡I5-7+葡II7-10注入井＜1m和≥1m有效厚度所占比例統(tǒng)計表

層系之間隔層厚度要大于3m，并要求封固質(zhì)量良好，防止注聚后注入壓力上升3-5.0MPa情況下不同層系之間油層發(fā)生竄流。
根據(jù)上述中低滲透率油層選層和層系組合原則，可組合成4套聚驅(qū)開發(fā)層系(表12)。
表12 北一區(qū)斷東中低滲透率油層層系組合表

實施例2薩北地區(qū)北三區(qū)西部厚層試驗區(qū)總面積0.319Km2，孔隙體積72.82×104m3，原始地質(zhì)儲量41.09×104t。試驗區(qū)采用五點法面積井網(wǎng)，9口生產(chǎn)井，4口注入井，注采井距200m。試驗區(qū)SII10-16油層平均射開砂巖厚度9.84m，平均有效厚度8.86m，平均滲透率0.301μm2，滲透率變異系數(shù)0.725。試驗區(qū)的油層參數(shù)符合本發(fā)明方法所確定的中低滲透率油層層系組合條件，見下表13、14。
表13 油層基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表

表14試驗區(qū)沉積等單元數(shù)據(jù)表

聚合物驅(qū)油礦場試驗按本發(fā)明的中低滲透率油層層系組合方法，對SII10-16油層進行了層系組合。試驗采用如下注入?yún)?shù)注入聚合物溶液1、年注入速度0.19PV；2、聚合物用量570mg/L.PV；3、聚合物注入濃度1000mg/L。當全區(qū)含水率達到98％時，中心井333井聚合物驅(qū)比水驅(qū)提高采收率10.15％，噸聚合物增油109t。該聚合物驅(qū)油試驗按本發(fā)明的中低滲透率油層層系組合方法取得了很好的聚驅(qū)效果。
權(quán)利要求
1.一種中低滲透率油層聚合物驅(qū)油層系組合方法，其步驟如下1)聚合物驅(qū)區(qū)塊的選擇區(qū)塊油層條件為砂、泥巖互層；剖面上可以細分為幾十個以上的單油層，有效厚度變化從0.2米到5米左右、其有效滲透率變化從50×10-3um2-500×10-3um2左右，綜合含水在85％-98％。2)沉積單元的劃分利用精細地質(zhì)研究方法縱向細分沉積單元，平面細分沉積微相，劃分出層系組合的基本單位。3)聚驅(qū)區(qū)塊聚合物驅(qū)潛力分析(1)地質(zhì)儲量的構(gòu)成與分布a.表內(nèi)儲層地質(zhì)儲量＝面積×砂體鉆遇率×鉆遇平均厚度×單儲系數(shù)b.將步驟a按不同厚度等級，分別計算每個沉積單元內(nèi)的主體砂體和非主體砂體的地質(zhì)儲量。沉積單元的地質(zhì)儲量＝主體砂體地質(zhì)儲量+非主體砂體地質(zhì)儲量c.將步驟b計算出的各沉積單元主體砂體地質(zhì)儲量和非主體砂體地質(zhì)儲量按不同厚度等級匯總就可以得到聚驅(qū)區(qū)塊地質(zhì)儲量的分布和構(gòu)成。(2)油層動用狀況分析a.利用水井三次以上的同位素吸水剖面資料分析不同厚度油層的吸水狀況。統(tǒng)計不同厚度油層水淹厚度和水淹厚度百分數(shù)以及未水淹厚度和未水淹厚度百分數(shù)。b.利用新井水淹層解釋資料分析不同厚度油層的水淹狀況。統(tǒng)計不同厚度油層一級、二級、三級水淹厚度和水淹厚度百分數(shù)以及未水淹厚度和未水淹厚度百分數(shù)。c.利用密閉取芯資料分析不同厚度油層的水洗狀況。統(tǒng)計不同厚度油層強、中、弱水洗厚度和水洗厚度百分數(shù)以及未水洗厚度和未水洗厚度百分數(shù)。4)沉積單元的篩選需滿足下列條件(1)沉積單元有效厚度大于1米；(2)沉積單元主要砂體的鉆遇率不低于20％；(3)沉積單元主要砂體地質(zhì)儲量所占比例≥60％。5)層系組合對適合聚合物驅(qū)的沉積單元按下列原則進行組合(1)一套層系層間滲透率級差界限為5-7；(2)一套層系低滲透率油層即薄差油層所占厚度比例小于30％；(3)一套層系有效厚度界限8-14米，最佳為10米；(4)一套層系射孔井段長度為50米；(5)層系間隔層厚度應(yīng)≥3米。
2.如權(quán)利要求1所述的中低滲透率油層聚合物驅(qū)油層系組合方法，其特征在于，所述表內(nèi)儲層是既具有砂巖厚度又具有有效厚度且油層物性較好的油層。
3.如權(quán)利要求1所述的中低滲透率油層聚合物驅(qū)油層系組合方法，其特征在于，所述面積是指純油區(qū)聚驅(qū)區(qū)塊面積。
全文摘要
一種中低滲透率油層聚合物驅(qū)油層系組合方法，其步驟有1.選擇聚合物驅(qū)區(qū)塊；2.沉積單元的劃分；3.聚驅(qū)區(qū)塊聚合物驅(qū)潛力分析；4.沉積單元的篩選；5.層系組合。通過本發(fā)明提供的組合方法，可以對滲透率較低，有效厚度較薄的單油層有效地進行聚合物驅(qū)并提高油層采收率。
文檔編號E21B43/22GK1414212SQ0113665
公開日2003年4月30日 申請日期2001年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月25日
發(fā)明者陳慶海, 牛金剛, 樂建君, 陳福明, 吳燕飚 申請人:大慶油田有限責(zé)任公司