LD油田高倍数水驱油效率实验研究

doi:10.3969/j.issn.1006-396X.2021.06.007

摘要/Abstract

摘要：

为探索介于热采开发界限的高孔高渗疏松砂岩稠油油藏在大液量提液冷采模式下的水驱油效率及其影响因素，以渤海辽东矿区LD油田样品为例，在实验流速分别为1.0、7.5、15.0 mL/min的情况下，开展了2 000 PV高倍数水驱油效率的实验研究，同时结合压汞、X衍射全岩和气测渗透率等实验数据对提液方式进行优化，分析各因素对此类型稠油油藏提液后的水驱油效率的影响。结果表明，微观孔喉结构、填隙物体积分数、渗透率等储层地质特征差异对提液后的驱替特征具有较大影响，微观孔喉结构越差、填隙物体积分数越高、渗透率越低，高倍数水驱油效率越低；相比于直接提液方式，分步提液方式能取得更高的水驱油效率。对处于热采界限内的该类型稠油油藏进行水驱冷采开发，为避免造成前缘突进、降低微观波及，提液幅度控制在7.5倍为宜。实验结果可以有效指导该类型稠油油藏在矿场利用水平井规模化大幅提高生产井产液量进行剩余油挖潜。

关键词: 稠油, 疏松砂岩, 高倍数, 水驱油效率, 提液, 特高含水

Abstract:

In order to explore the water displacement efficiency and its influencing factors of high porosity and high permeability unconsolidated sandstone heavy oil reservoir through the thermal production boundary in the mode of large volume liquid extraction and cold production,taking LD oilfield in Liaodong mining area of Bohai Sea as an example, the systematically study on oil displacement efficiency of 2 000 PV high multiple water was carried out with flow rates were 1.0,7.5,15.0 mL/min.At the same time,combined with mercury injection,X?ray diffraction,whole rock and gas permeability measurement,the liquid extraction system can be optimized,and the influence of various factors on the water oil displacement efficiency of this type of heavy oil reservoir after liquid extraction was analyzed as well.The experimental results show that the differences of reservoir geological characteristics such as micro pore?throat structure,interstitial content and permeability have a great influence on the displacement characteristics after liquid extraction. The worse micro pore?throat structure would induce a higher the interstitial content, inferior permeability and lower high PV water flooding efficiency.Compared with the direct liquid extraction method, the step?by?step liquid extraction method can achieve higher water flooding efficiency.For this type of heavy oil reservoir,it has the best liquid extraction range.If the amplitude is too large, it is easy to cause the front edge to burst, and reduce the micro sweep. It should be controlled at 7.5 times. The experimental results can effectively guide the exploitation of residual oil by using horizontal well extraction in heavy oil reservoirs.

Key words: Heavy oil, Loose sandstone, High PV, Water flooding efficiency, Liquid extraction, Extra high water cut

中图分类号:

TE341

李金宜, 罗宪波, 刘英宪, 刘宗宾, 冯海潮, 陈科. LD油田高倍数水驱油效率实验研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2021, 34(6): 42-49.

Jinyi Li, Xianbo Luo, Yingxian Liu, Zongbin Liu, Haichao Feng, Ke Chen. Experimental Study on Influence Factors for High PV Water Flooding Efficiency in LD Heavy Oil Reservoir[J]. Journal of Petrochemical Universities, 2021, 34(6): 42-49.

图/表 15

表1 柱塞样品信息及实验设计

Table 1 The information of samples and experiments design

方案	样品	井深/m	岩心长度/cm	氦孔隙度/%	空气渗透率/(10^-3μm²)	驱替倍数/PV
方案	样品	井深/m	岩心长度/cm	氦孔隙度/%	空气渗透率/(10^-3μm²)	1.0 mL/min	7.5 mL/min	15.0 mL/min
1	4⁃006A	1 246.41	6.442	38.0	3 039.4	0~10		11~2 000
2	2⁃001A	1 247.69	6.025	34.5	2 976.8	0~2 000
3	4⁃005A	1 249.61	5.399	41.9	2 912.0	0~10		11~2 000
4	4⁃012A	1 287.13	4.769	38.3	2 984.8	0~10	11~20	21~2 000
5	4⁃013A	1 287.17	4.791	39.5	3 041.0	0~10	11~20	21~2 000
6	2⁃011A	1 287.79	4.609	38.3	1 517.9	0~10		11~2 000
7	2⁃013A	1 287.84	6.245	39.3	2 028.5	0~10	11~2 000
8	2⁃014A	1 287.86	4.736	39.4	2 089.0	0~10	11~2 000
9	2⁃016A	1 287.93	4.445	38.1	2 482.4	0~10	11~2 000
10	2⁃017A	1 287.94	4.155	37.0	1 587.3	0~10	11~20	21~2 000
11	2⁃018A	1 287.96	6.551	38.3	2 688.4	0~10	11~2 000
12	2	1 247.81	6.060	34.2	3 580.0	0~100
13	3	1 249.55	6.706	36.9	3 280.0	0~100

图1 恒速法测定高倍数水驱油效率实验流程示意图

Fig.1 Flow chart of high PV water flooding efficiency experiment

表2 水驱油效率实验结果

Table 2 The result of water flooding efficiency experiments

方案	驱油程度/%
方案	10 PV	100 PV	300 PV	500 PV	1 000 PV	2 000 PV
1	30.9	47.1	58.8	63.4	66.9	68.0
2	33.4	53.8	57.1	58.5	61.1	63.3
3	35.8	48.5	57.1	61.6	66.2	68.5
4	35.9	52.3	61.0	65.0	68.4	70.3
5	37.3	55.8	60.4	63.3	67.5	69.0
6	32.2	51.0	61.1	63.2	64.3	65.3
7	33.0	47.7	60.6	66.0	72.2	74.5
8	27.4	45.7	56.8	63.1	72.2	75.9
9	28.4	46.9	57.8	64.1	71.3	75.6
10	28.9	46.0	55.2	59.9	65.0	67.7
11	30.9	52.8	64.2	69.8	74.6	76.5
12	40.4	58.1	-	-	-	-
13	33.8	53.7	-	-	-	-

表3 压汞实验结果

Table 3 The result of mercury injection experiment

方案	深度/m	氦孔隙度/%	最大孔喉半径/μm	平均孔隙半径/μm
12	1 247.84	34.9	96.1	15.1
13	1 249.54	36.5	32.9	12.1

图2 相同渗透率级别下的孔喉微观特征差异

Fig.2 Differences in microscopic characteristics of pore throat under the same permeability level

图3 不同方案驱油程度结果对比

Fig.3 Comparison of oil displacement degree results of different schemes

表4 全岩数据

Table 4 The result of holoclastic rock analysis

样品深度/m	$φ$ （石英石）/%	$φ$ （钾长石）/%	$φ$ （斜长石）/%	$φ$ （黏土矿物）/%
1 245.76	47	6	31	16
1 287.10	47	28	22	3

表4 全岩数据

Table 4 The result of holoclastic rock analysis

样品深度/m	$φ$ （石英石）/%	$φ$ （钾长石）/%	$φ$ （斜长石）/%	$φ$ （黏土矿物）/%
1 245.76	47	6	31	16
1 287.10	47	28	22	3

表5 黏土数据

Table 5 The result of clay analysis

方案	样品深度/m	$φ$ （黏土矿物）/%					（伊/蒙）混层比/%
方案	样品深度/m	蒙皂石	伊利石	高岭石	绿泥石	伊/蒙混层	蒙皂石层	伊利石层
1	1 245.76	0	4	19	15	62	65	34
4	1 287.10	0	9	16	8	67	50	50

表5 黏土数据

Table 5 The result of clay analysis

方案	样品深度/m	$φ$ （黏土矿物）/%					（伊/蒙）混层比/%
方案	样品深度/m	蒙皂石	伊利石	高岭石	绿泥石	伊/蒙混层	蒙皂石层	伊利石层
1	1 245.76	0	4	19	15	62	65	34
4	1 287.10	0	9	16	8	67	50	50

图4 方案1与方案4驱油程度结果对比

Fig.4 Comparison of water flooding efficiency between No.1 and No.4 schemes

图5 渗透率对驱油程度的影响

Fig.5 Effect of permeability on water displacement efficiency

表6 分步提液增效

Table 6 Improving efficiency by increasing liquid production step by step

方案	渗透率/（10^-3μm²）	最大提液幅度/倍	提液前驱油程度/%	提液后驱油程度/%	提液阶段增加/%	分步提液增效/%
3	3 000 3 000	15.0 15.0	35.8	68.5	32.7	1.6
3	3 000 3 000	15.0 15.0	35.9	70.3	34.3	1.6
4	1 500 1 500	15.0 15.0	32.2	65.3	33.1	5.7
4	1 500 1 500	15.0 15.0	28.9	67.7	38.8	5.7

表7 最大提液幅度影响

Table 7 Effect of maximum liquid production range

方案	渗透率/（10^-3μm²）	最大提液幅度/倍	驱油程度/%		提液后驱油程度平均值/%	提液阶段/%
方案	渗透率/（10^-3μm²）	最大提液幅度/倍	提液前	提液后	提液后驱油程度平均值/%	增加值	平均增加值
4	3 000 3 000	15.0 15.0	35.9	70.3	69.6	34.3	33.0
5	3 000 3 000	15.0 15.0	37.3	69.0	69.6	31.7	33.0
9	2 500 2 500	7.5 7.5	28.4	75.6	76.0	47.2	46.4
11	2 500 2 500	7.5 7.5	30.9	76.5	76.0	45.6	46.4
7	2 000 2 000	7.5 7.5	33.0	74.5	75.2	41.5	45.0
8	2 000 2 000	7.5 7.5	27.4	75.9	75.2	48.5	45.0

图6 流速对孔喉微观波及的影响（a） 0.001 0 mL/min （b） 0.007 5 mL/min （c） 0.015 0 mL/min

Fig.6 Effect of flow velocity on micro sweep efficiency of pore throat

图7 单井开采曲线

Fig.7 Well production curve

图8 单井采出程度曲线

Fig.8 Well recovery curve

参考文献 20

1	王树涛.强底水油藏水驱倍数定量表征及大幅提液研究［J］.新疆石油天然气，2020，16（2）：59⁃62.
	Wang S T.Quantitative characterization and liquid extraction for strong bottom water reservoirs［J］.Xinjiang Oil & Gas，2020，16（2）：59⁃62.
2	王树涛，冯海潮，郑华，等.稠油油田高含水期产液结构智能化调整研究［J］.新疆石油天然气，2019，15（4）：48⁃51.
	Wang S T，Feng H C，Zheng H，et al.Study on intelligent adjustment of liquid production structure in high oil content period of heavy oil oilfield［J］.Xinjiang Oil & Gas，2019，15（4）：48⁃51.
3	刘晨，张金庆，周文胜，等.海上高含水油田群液量优化模型的建立及应用［J］.中国海上油气，2016，28（6）：46⁃52.
	Liu C，Zhang J Q，Zhou W S，et al.Modeling of liquid production optimization in high water cut offshore oilfield group and its application［J］.China Offshore Oil and Gas，2016，28（6）：46⁃52.
4	黄军立，李锋，闫正和，等.海相砂岩稠油油藏产液结构优化研究［J］.长江大学学报（自科版），2017，14（15）：69⁃72.
	Huang J L，Li F，Yan Z H，et al.The optimization of fluid production structure in heavy⁃oil reservoir of marine sandstone［J］.Journal of Yangtze University（Natural Science Edition），2017，14（15）：69⁃72.
5	杨杰，董朝霞，向启贵，等.二价阳离子在低盐水改变砂岩润湿性中的作用［J］.东北石油大学学报，2018，42（5）：115⁃124.
	Yang J，Dong Z X，Xiang Q G，et al.Effect of bivalent cation on wettability alteration of sandstone by low saline water［J］.Journal of Northeast Petroleum University，2018，42（5）：115⁃124.
6	朱迎辉，陈维华，代玲，等.南海东部油田强底水油藏水平井开采特征及开采对策研究［J］.石油地质与工程，2016，30（5）：75⁃77.
	Zhu Y H，Chen W H，Dai L，et al.Producing characteristics and producing strategy of horizontal wells in strong bottom water reservoir［J］.Petroleum Geology and Engineering，2016，30（5）：75⁃77.
7	罗宪波，李金宜，何逸凡，等.海上疏松砂岩油藏水驱油效率影响因素研究及应用——以NNX油田为例［J］.石油地质与工程，2021，35（1）：61⁃65.
	Luo X B，Li J Y，He Y F，et al.Influencing factors of water flooding efficiency in offshore unconsolidated sandstone reservoir and its application：By taking NNX oilfield as an exemple［J］.Petroleum Geology and Engineering，2021，35（1）：61⁃65.
8	张伟，曹仁义，罗东红，等.南海珠江口盆地海相砂岩油藏高倍数水驱驱替特征［J］.油气地质与采收率，2018，25（2）：64⁃71.
	Zhang W，Cao R Y，Luo D H，et al.Displacement characteristics of high⁃multiple water drive in marine sandstone reservoirs in the Pearl River Mouth Basin，South China Sea［J］.Petroleum Geology and Recovery Efficiency，2018，25（2）：64⁃71.
9	鲁瑞彬，胡琳，刘双琪，等.水驱油高倍驱替实验驱油效率计算新方法［J］.断块油气田，2019，26（5）：601⁃604.
	Lu R B，Hu L，Liu S Q，et al.A new method for calculating oil displacement efficiency of high water flooding displacement experiment［J］.Fault⁃Block Oil and Gas Field，2019，26（5）：601⁃604.
10	纪淑红，田昌炳，石成方，等.高含水阶段重新认识水驱油效率［J］.石油勘探与开发，2012，39（3）：338⁃345.
	Ji S H，Tian C B，Shi C F，et al.New understanding on water⁃oil displacement efficiency in a high water⁃cut stage［J］.Petroleum Exploration and Development，2012，39（3）：338⁃345.
11	赵明月.强边底水油藏高倍数水驱的数值模拟方法实现及应用［D］.北京：中国石油大学（北京），2016.
12	庞振宇，李艳，王蓓蕾，等.特低渗储层驱油效率影响因素分析［J］.非常规油气，2017，4（4）：76⁃81.
	Pang Z Y，Li Y，Wang B L，et al.Analysis of influence factors of oil displacement efficiency in ultra⁃low permeability reservoir［J］.Unconventional Oil & Gas，2017，4（4）：76⁃81.
13	于洪敏，王友启，聂俊，等.高注水倍数相对渗透率曲线校正方法研究及应用［J］.石油钻探技术，2018，46（4）：104⁃108.
	Yu H M，Wang Y Q，Nie J，et al.Study and application of a correction method for the relative permeability curve of a high water injection multiple［J］.Petroleum Drilling Techniques，2018，46（4）：104⁃108.
14	李石权，范莉红，邓彩云，等.特高含水油藏开发后期剩余油精准挖潜技术［J］.非常规油气，2019，6（1）：62⁃68.
	Li S Q，Fan L H，Deng C Y，et al.Precise drilling technology for residual oil in the later stage of development of extra⁃high water⁃cut Reservoir［J］.Unconventional Oil & Gas，2019，6（1）：62⁃68.
15	凌浩川，周海燕，石洪福，等.不同含水阶段合理产液量预测的一种新方法［J］.油气藏评价与开发，2019，9（1）：34⁃37.
	Ling H C，Zhou H Y，Shi H F，et al.A new method of liquid production rate prediction with different water cut［J］.Reservoir Evaluation and Development，2019，9（1）：34⁃37.
16	杨敏，李小波，谭涛，等.古暗河油藏剩余油分布规律及挖潜对策研究——以塔河油田TK440井区为例［J］.油气藏评价与开发，2020，10（2）：43⁃48.
	Yang M，Li X B，Tan T，et al.Remaining oil distribution and potential tapping measures for palaeo⁃subterranean river reservoirs：A case study of TK440 well area in Tahe oilfield［J］.Reservoir Evaluation and Development，2020，10（2）：43⁃48.
17	雷霄，张乔良，罗吉会，等.涠西南油田群复杂断块油藏水驱剩余油精细表征技术及其现场应用［J］.中国海上油气，2015，27（4）：80⁃85.
	Lei X，Zhang Q L，Luo J H，et al.Fine characterization technique of remaining oil after water flooding for complex fault block reservoirs in Weizhou oilfields and its application［J］.China Offshore Oil and Gas，2015，27（4）：80⁃85.
18	陈存良，王相，刘学，等.基于最大净现值的水驱多层油藏均衡驱替方法［J］.特种油气藏,2019,26（1）：122⁃125.
	Chen C L,Wang X,Liu X,et al.Isostatic displacement of waterflooding multi⁃layer reservoir based on maximum net present value［J］.Special Oil & Gas Reservoirs,2019,26（1）：122⁃125.
19	姜瑞忠，乔欣，滕文超，等.储层物性时变对油藏水驱开发的影响［J］.断块油气田，2016，23（6）：768⁃771.
	Jiang R Z，Qiao X，Teng W C，et al.Impact of physical properties time variation on waterflooding reservoir development［J］.Fault⁃Block Oil and Gas Field，2016，23（6）：768⁃771.
20	赵晓东，杨少春，钟思瑛，等.注水开发油田粘土矿物变化及其对剩余油形成影响［J］.矿物学报，2014，34（4）：591⁃598.
	Zhao X D，Yang S C，Zhong S Y，et al.Distribution of clay minerals and their effect on the formation of remaining oil in a water injection oilfield：A case study of the Zhenwu oilfield in the Northern Jiangsu basin［J］.Acta Mineralogica Sinica，2014，34（4）：591⁃598.

[1]	魏强, 刘少鹏, 徐超, 王晶, 李军. 新型聚胺破乳剂的合成与应用[J]. 石油化工高等学校学报, 2023, 36(4): 75-80.
[2]	张舒, 马丽娃, 郭瑞, 李永飞, 陈刚. 模拟内外源协同催化稠油水热裂解研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2023, 36(3): 11-16.
[3]	欧阳雨薇, 龙明, 张吉磊, 李权, 甘立琴. 渤海河流相Q油田提液挖潜规律分析[J]. 石油化工高等学校学报, 2023, 36(1): 32-39.
[4]	杨建平. 蒸汽吐吞稠油热采产量递减分析方法研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2022, 35(3): 70-74.
[5]	刘超, 王刚, 韩建斌, 范佳乐, 姜立富. 渤海湾疏松砂岩储层微观特征及开发实践[J]. 石油化工高等学校学报, 2021, 34(6): 35-41.
[6]	万慧清, 张仲平, 郝婷婷, 何旭, 佟彤, 庞占喜. 稠油油藏注蒸汽开发井间汽窜描述与影响因素[J]. 石油化工高等学校学报, 2021, 34(6): 57-63.
[7]	辛野, 刘志龙, 于晓涛, 邹琦, 吴春元, 肖昌, 苏高申. 旅大油田A井液控管线腐蚀分析及管材优选[J]. 石油化工高等学校学报, 2021, 34(5): 62-67.
[8]	李悦欣, 赵春立, 张玉柱, 何跃, 杨双春. 随动式动态混合器掺稀混合性能研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2021, 34(4): 66-71.
[9]	崔秀国，张博钊，史铭磊，王玉昌. 委内瑞拉稠油常温掺稀输送工艺分析[J]. 石油化工高等学校学报, 2021, 34(3): 90-96.
[10]	张运来，张吉磊，周焱斌，许亚南，欧阳雨薇. 海上疏松砂岩油藏高含水期水驱开发规律研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2020, 33(5): 30-35.
[11]	金忠康，王智林. 稠油油藏蒸汽吞吐转蒸汽驱可行性研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2020, 33(5): 36-41.
[12]	刘义刚, 宋宏志, 邹剑, 周法元, 孙玉豹. 海上稠油低温热化学机理研究与应用[J]. 石油化工高等学校学报, 2020, 33(3): 27-30.
[13]	张继成，李清清，刘莉，陈新宇，张军. 考虑边水影响的蒸汽吞吐参数优化研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2019, 32(2): 32-38.
[14]	焦钰嘉，杨二龙. 稠油厚油层聚驱驱油效率和波及系数贡献研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2019, 32(1): 35-40.
[15]	李浩程，赵德银，高原，张娟，汤晨，林梅钦. 降黏剂对塔河稠油油水界面性质和乳状液稳定性的影响[J]. 石油化工高等学校学报, 2018, 31(02): 37-41.