孤东油田聚合物驱工业化应用技术进展及效果

   摘要：聚合物驱油是目前日趋完善的提高采收率技术。孤东油田在先期开展聚合物驱先导试验取得成功经验的基础上，于1997年投入聚合物驱工业化应用以来，立足自主创新，对聚合物驱工业化应用进行了有益的探索实践，形成了新的思路和成熟的聚合物驱配套技术。随着聚合物驱规模的逐年扩大，年增油量和累计增油量逐年增加，到2006年底取得了累积增油量为234.7×108t的效果，为孤东油田的持续稳产提供了重要的技术支撑。

关键词：聚合物驱；工业化应用；效果；孤东油田

    自1994年开展聚合物驱工业性试验，1997年投入工业化应用以来，孤东油田以聚合物驱为主的三次采油技术积累了丰富的矿场经验，形成了具有孤东特点的三次采油技术系列，规模逐渐扩大，取得了显著的技术经济效果。截至2006年12月底，已投入聚合物驱工业化区块8个，含油面积为29.68km2，累积动用石油地质储量为9038×104t，占孤东油田动用储量的29.8%，投入注聚井370口，累积注入聚合物干粉为5.02×104t，累积增油量为234.7×108t，提高采收率为5.24%。年增油量和累积增油量迅速增加，年增油量由1995年的0.5×104t上升到2006年的36.6×104t，2006年12月产油水平为2200ｔ/d，约占孤东油田原油总产量的1/3，成为孤东老油田稳产的生力军和产量接替的重要阵地。

    1  自主创新引领聚合物驱技术发展

    孤东油田以聚合物驱为主的三次采油技术发展的历史就是一部自主创新的历史，也是三次采油理论和实践不断创新的过程。自主创新，已成为不断提高三次采油规模和贡献率，实现三次采油持续发展的“引擎”。

1.1  采用高浓度大段塞注入方式

    在国内外开展的聚合物驱提高采收率试验中，普遍采用低浓度小段塞的聚合物驱技术，聚合物用量普遍低于200PV•mg/L，提高采收率为2%～5%[1]。在孤东油田高速高强度的开发形势下，面对高含水、高采出程度、高渗透率的矛盾，小段塞、低用量的聚合物驱不能够有效地封堵高渗透区域。在深入研究聚合物驱油藏适应性的基础上，采用了高浓度、大段塞聚合物驱的新注入方式。

    油藏数值模拟研究表明，随着聚合物用量的增加，提高采收率的幅度逐步增加，当用量大于400PV•mg/L时，上升幅度逐步变缓（图1）。聚合物用量从200PV•mg/L增加到600PV•mg/L时，采收率提高6%，进一步增加聚合物用量到720PV•mg/L，聚合物驱最终采收率仍可以再增加1.2%，分析其投入情况，仍经济有效。

图1   采收率提高值与聚合物用量之间的关系

 
    
    例如，七区中注聚区聚合物用量由原来设计的525PV•mg/L左右增加到625PV•mg/L，产油峰值增加了124t/d。该区块连续17个月产油量保持在1050t/d以上，含水率稳定在86.8%左右，比注聚前产油量527.8ｔ/d增加了520t/d以上，累积增油量达45×104t。在已完成的注聚区块中，聚合物用量较大的区块采收率提高幅度高于聚合物用量相对较小的区块。

    1.2  建立完善的配套工艺技术

    聚合物驱技术涉及到注入参数和注入方式的优化、油藏数值模拟、聚合物的配制、聚合物溶液的注入、生产方式的改进、采出液的处理以及动态监测等多个环节，仅仅实现单项技术的突破，不形成配套技术就无法实现科研成果向现实生产力的转化，无法实现工业化的推广应用。为此，从地面工艺、油藏工程等各方面协同攻关，形成了具有孤东特点的聚合物驱配套技术。

    1.2.1  优化聚合物配制站和注入站的布局

    由于三次采油开发方式具有集中配制、分散注入的特点，聚合物配制站必须在空间和时间上对几个区块提供共享服务，以提高综合利用率，由此带来了聚合物配制站、注入站的优化布局问题。从数学规划和系统工程的角度出发，应用网络流规划方法建立了存储模型和选址模型优化布局模型，在给定各个区块生产时间和注聚井分布的条件下，结合现场实际情况，以投资最省为目的，优选出配制站个数、规模和位置，并绘出配制站与注聚站的服务网络图。以孤东六区注聚区为例，由于计划分批投注，原来考虑在六区东南部先建一个配制母液能力可以满足64口注聚井的大配注站，二期工程投产后可以为另外2个注聚站供应母液。后来经过研究，利用数学模型优化了聚合物配制站、注入站布局，同时对规划对象进行了数值计算，改为一期工程7号配注站建设配制能力满足自身需要，二期工程建一个配注站和一个注入站。与原来人工规划结果对比表明，该布局模型不但可以避免设备阶段闲置，还可节约投资3%。

    1.2.2  全过程动态分析

    聚合物驱阶段性强，具有强化采油的性质，与水驱相比开采时间短，调整余地小，调整难度大。针对聚合物驱特有的动态反映特点，把整个注聚区调整管理分为4个阶段：注聚前调整阶段、注聚前期高浓度段塞注入阶段、注聚中后期低浓度段塞注入阶段、后续注水阶段[2]。

    由于聚合物驱油阶段分为水驱空白、含水下降、含水稳定、含水回返4个阶段，聚合物驱与水驱在动态反映特征和开采时间上明显不同，在聚合物驱油过程中不能利用以往已经形成的水驱开发模式进行管理，而是要围绕如何提高聚合物的利用率、提高聚合物驱油效果、达到最佳的经济效益来展开。在深入认识和掌握聚合物驱过程中的动态反映特征的基础上，根据不同阶段动态特征采取不同的分析方法，对注入井和油井开展单井动态分析、井组动态分析、区块动态趋势分析，之后确定各个阶段存在的主要矛盾，逐一提出解决问题的方法，并落实解决。

    1.2.3  提高聚合物溶液配制质量

    为了提高聚合物配制的自动化控制程度，2000年对自动化控制系统进行了改造。自控系统各组成部分的功能各自独立，又相互适应联为一体。工业控制机作为中央控制单元通过串行通讯口，实现与溶解单元和熟化单元中的可编逻辑控制器进行数据交换，实时监控各单元的运行状况。溶解装置、罐群由各自的控制器控制，由应答信号实现各装置之间的联系。采用大屏幕显示器作为实时监控界面，实现多控制点的动态显示、数据修改、故障诊断、自动报警，还可以查询历史事件记录、系统各主要部件累计运行时间、装置工艺流程等。

    改进后的自控系统自2001年以来，先后在七区中注聚区、六区注聚区、二区注聚区现场应用，各部件、仪表、执行机构运行正常，再没有发生冒罐等技术事故，大大减少了系统停运时间，为正常注聚提供了技术保证。