引言

孤東油田自1994年開展聚合物工業(yè)性試驗，1997年投入工業(yè)化應(yīng)用以來，已經(jīng)取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟效果。截至到2005年12月底，已投入聚合物驅(qū)工業(yè)化區(qū)塊8個，含油面積29.68km2，累積動用地質(zhì)儲量6748×104t，占孤東油田動用儲量的27.8%，投入注聚井370口，累計注入聚合物干粉5.02×104t，累積增油234.7×108t，提高采收率4.84%。孤東油田以聚合物驅(qū)為主的三次采油技術(shù)經(jīng)過先導(dǎo)試驗、擴大試驗、工業(yè)化推廣應(yīng)用，積累了豐富的礦場經(jīng)驗，形成了具有孤東特點的三次采油技術(shù)系列，規(guī)模逐漸擴大，年增油量和累計增油量迅速增加，年增油量由1995年的0.5×104t上升到2005年的33.7×104t，取得了顯著的降水增油效果。目前日產(chǎn)油水平2200t，占孤東油田的近三分之一，三采區(qū)塊產(chǎn)量在采油廠原油總產(chǎn)量中“三分天下有其一”，成為孤東老油田穩(wěn)產(chǎn)的生力軍和產(chǎn)量接替的重要陣地。

1 立足自主創(chuàng)新，集成聚合物驅(qū)技術(shù)

孤東油田以聚合物驅(qū)為主的三次采油技術(shù)發(fā)展的歷史就是一部自主創(chuàng)新的歷史，也是三次采油理論和實踐不斷創(chuàng)新的過程。自主創(chuàng)新，已成為不斷提高三次采油規(guī)模和貢獻率，實現(xiàn)三次采油持續(xù)發(fā)展的“引擎”。


隨著聚合物驅(qū)礦場試驗和工業(yè)化推廣應(yīng)用的逐步深入，并經(jīng)過多年的創(chuàng)新實踐，對聚合物驅(qū)技術(shù)有了更加深刻的認識，產(chǎn)生了新的做法，形成了成熟的配套技術(shù)。


1.1 采用高濃度大段塞注入方式


在國內(nèi)外開展的聚合物驅(qū)提高采收率試驗中，普遍做法是采用低濃度小段塞的聚合物驅(qū)技術(shù)，聚合物用量普遍低于200PV·mg/L左右，提高采收率幅度2～5個百分點。經(jīng)過實踐探索和研究，綜合認識孤東油田高速高強度開發(fā)，面對高含水、高采出程度、高滲透率的矛盾，小段塞、低用量的聚合物驅(qū)不能夠有效的封堵高滲透區(qū)域。在深入研究聚合物驅(qū)油藏適應(yīng)性的基礎(chǔ)上，孤東油田采用了高濃度、大段塞聚合物驅(qū)的新做法。


油藏數(shù)值模擬研究表明，隨著聚合物用量的增加，提高采收率的幅度逐步增加，當(dāng)用量大于400PV·mg/L以后，上升幅度逐步變緩（圖1）。

聚合物用量從200PV·mg/L增加到600PV·mg/L時，采收率提高幅度增加6個百分點，進一步增加聚合物用量到720PV·mg/L，聚合物驅(qū)最終采收率仍可以再增加1.2個百分點，分析其投入情況，仍經(jīng)濟有效（圖2）。

如七區(qū)中注聚區(qū)聚合物用量由原來設(shè)計的525PV·mg/L左右增加到625PV·mg/L，日產(chǎn)油峰值增加了124t。該區(qū)塊連續(xù)17個月日產(chǎn)油保持在1050t以上，含水穩(wěn)定在86.8%左右，比注聚前日產(chǎn)油527.8t增加了520t以上，累計增油達45×104t。在已完成的注聚區(qū)塊中，聚合物用量較大的區(qū)塊采收率提高幅度高于聚合物用量相對較小的區(qū)塊。


1.2 建立完善的配套技術(shù)


聚合物驅(qū)技術(shù)涉及到注入?yún)?shù)和注入方式的優(yōu)化、油藏數(shù)值模擬、聚合物的配制、注入、生產(chǎn)井方式、采出液的處理以及動態(tài)監(jiān)測等多個環(huán)節(jié)，僅僅實現(xiàn)單向技術(shù)的突破，不形成配套技術(shù)就無法實現(xiàn)科研成果向生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化，無法實現(xiàn)工業(yè)化的推廣應(yīng)用。為此，我們從地面工藝、油藏工程等各方面協(xié)同攻關(guān)，形成了具有孤東特點的聚合物配套技術(shù)。


1.2.1 優(yōu)化聚合物配制站、注入站布局


由于三次采油開發(fā)方式具有集中配制、分散注入的特點，聚合物配制站必須在空間和時間上對幾個區(qū)塊提供共享服務(wù)，以提高綜合利用率，由此帶來了聚合物配制站、注入站的優(yōu)化布局問題。從數(shù)學(xué)規(guī)劃和系統(tǒng)工程的角度出發(fā)，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)流規(guī)劃方法建立了存儲模型和選址模型混合的優(yōu)化布局模型，在給定各個區(qū)塊生產(chǎn)時間和注聚井分布的條件下，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，以投資最省為目的，優(yōu)選出配制站個數(shù)、規(guī)模和位置，并繪出配制站與注聚站的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)圖。以孤東六區(qū)注聚區(qū)為例，由于計劃分批投注，原來考慮現(xiàn)在六區(qū)東南部先建一個配制母液能力可以滿足64口注聚井的大配注站，二期工程投產(chǎn)后可以為另外兩個注聚站供應(yīng)母液，經(jīng)過與勝利設(shè)計院結(jié)合，利用數(shù)學(xué)模型優(yōu)化聚合物配制站、注入站布局，同時對規(guī)劃對象進行了數(shù)值計算，改為一期工程7#配注站建設(shè)配制能力滿足自身需要，二期工程建一個配注站和一個注入站，與原來人工規(guī)劃結(jié)果對比表明，該布局模型不但可以避免設(shè)備階段閑置，還可節(jié)約投資3%。


1.2.2 全過程動態(tài)分析，保證調(diào)整措施到位


聚合物驅(qū)階段性強，具有強化采油的性質(zhì)，與水驅(qū)相比開采時間短，調(diào)整余地小，調(diào)整難度大。針對聚合物驅(qū)特有的動態(tài)反映特點，把整個注聚區(qū)調(diào)整管理分為4個階段：注聚前調(diào)整階段、注聚前期高濃度段塞注入階段、注聚中后期低濃度段塞注入階段、后續(xù)注水階段。


由于聚合物驅(qū)油階段分為水驅(qū)空白、含水下降、含水穩(wěn)定、含水回返四個階段，聚合物驅(qū)與水驅(qū)在動態(tài)反應(yīng)特征和開采時間上的明顯不同，在聚合物驅(qū)油過程中不能利用以往已經(jīng)形成的水驅(qū)開發(fā)模式進行管理，而是要圍繞如何提高聚合物的利用率、提高聚合物驅(qū)油效果、達到最佳的經(jīng)濟效益來開展工作。在深入認識和掌握聚合物驅(qū)過程中的動態(tài)反映特征的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同階段不同動態(tài)特征采取不同的分析方法，對注入井和油井單井動態(tài)分析、井組動態(tài)分析、區(qū)塊動態(tài)趨勢分析，之后確定出各個階段存在的主要矛盾，逐一提出解決問題的方法，并落實解決。


1.2.3 提高聚合物溶液配制質(zhì)量


為了提高聚合物配制的自動化控制程度，2000年對自動化控制系統(tǒng)進行了改造。自控系統(tǒng)各組成部分的功能各自獨立，又相互適應(yīng)聯(lián)為一體。工業(yè)控制機作為中英控制單元通過串行通訊口，實現(xiàn)與溶解單元和熟化單元中的可編程邏輯控制器進行數(shù)據(jù)交換，實時監(jiān)控各單元的運行狀況。溶解裝置、罐群裝置由各自的控制器控制，由應(yīng)答信號實現(xiàn)各裝置之間的聯(lián)系。采用大屏幕顯示器作為實時監(jiān)控界面，實現(xiàn)各控制點的動態(tài)顯示、數(shù)據(jù)修改、故障診斷、自動報警，還可以查詢歷史事件記錄、系統(tǒng)各主要部件累計運行時間、裝置工藝流程圖構(gòu)成圖等。


改進后的自控系統(tǒng)自2001年以來，先后在七區(qū)中注聚區(qū)、六區(qū)注聚區(qū)、二區(qū)注聚區(qū)現(xiàn)場應(yīng)用，各部件、儀表、執(zhí)行機構(gòu)運行正常，再沒有發(fā)生冒罐等技術(shù)事故，大大減少了系統(tǒng)停運時間，為正常注聚提供了技術(shù)保證。


1.2.4 簡化、優(yōu)化工藝流程，降低工程投資


孤東油田注聚初期，所有注聚站均按分散—熟化罐—轉(zhuǎn)輸泵—儲罐—外輸泵（喂入泵）—過濾器—注聚泵—靜混器—注聚井固定的模式進行設(shè)計建設(shè)，但通過多年的運行試驗，發(fā)現(xiàn)部分流程節(jié)點作用有限，而且增加了滲漏點，增大了聚合物溶液在輸送、注入過程中的粘度損失。從2001年設(shè)計建設(shè)七區(qū)中注聚工程時開始，全部取消了儲罐及轉(zhuǎn)輸泵，形成了無倒罐流程注聚工藝，同時，將站內(nèi)單井混配裝置由原來臥式安裝改為立式安裝，減少站房建筑面積。聚合物注入工藝流程的精簡優(yōu)化，大大降低了工程投資，使單井投資由原來的95萬元左右減少目前的85萬元左右，降低投資10%。同時，降低了管理節(jié)點和管理難度，提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。


1.3 實施分層注聚


孤東油田聚合物驅(qū)吸水剖面顯示，在籠統(tǒng)注入方式下，高滲透層的相對吸入量遠高于中、低滲透層，并且隨著層間滲透率級差的增大，低滲透油層所占厚度比例的增加，籠統(tǒng)注聚合物的開采效果變差。聚合物溶液在高滲透層低效注入，低滲透層聚驅(qū)動用程度低，嚴重制約了聚合物驅(qū)的整體開發(fā)效果。應(yīng)用分層注入技術(shù)，較好地解決了層間吸聚差異較大的問題，提高較差層段的注入強度，控制較好層段的注入量，進一步擴大波及體積，控制注聚后期綜合含水的回升速度，改善區(qū)塊的最終開發(fā)效果。在七區(qū)中注聚區(qū)中南部選取了部分注聚井實施分層注聚試驗，共實施分層注聚井3口，措施后注聚正常，對應(yīng)油井11口，見效9口，見效率81.8%，日增油能力達到9.4t/d，取得了較好的效果。


1.4 探索注聚新方法，形成新思路


1.4.1 探索“一井一制”注入法


針對注聚井的注入能力和地層的不同特點，采取不同的單井注入濃度（包括加交聯(lián)劑）和段塞注入量（即PV·mg/L），及時進行調(diào)整，由于每口井的注入段塞均不相同，故把它稱為“一井一制”注入法?！耙痪恢啤弊⑷敕ú粌H解決了部分注聚井注入壓力上升迅速指進的矛盾，而且低壓井高濃度注入有效的封堵了高滲透帶，減少了聚合物竄流，提高了驅(qū)替效率。


1.4.2 實施“斜向驅(qū)”，提高剩余油動用程度


孤東油田七區(qū)西Ng52+3南部和八區(qū)注聚區(qū)由于大孔道的存在，前期注聚開發(fā)雖然取得較好的增油效果，但與設(shè)計的增油指標(biāo)還有較大差距。根據(jù)在大孔道驗證中取得的啟示，對有大孔道的地層進行了實施“斜向驅(qū)”的理論和實踐的有益探索，通過改變聚合物驅(qū)油方向，使聚合物發(fā)生繞流提高驅(qū)油“盲區(qū)”即“死油區(qū)”的剩余