中高含水期周期注采方案優(yōu)選數(shù)值模擬研究

趙春森 崔國強 付 志

摘要：在分析周期注采機理的基礎上，為進一步激活剩余油，建立注水井全井同步周期注水、注水井井間交替注水、注水井與采油井同時井間交替注采3種周期注采方案。采用數(shù)值模擬方法對這3種方案進行行了優(yōu)選，以確定適合周期注采開發(fā)的油藏地質條件、實施周期注采的最優(yōu)半周期。在模擬過程中，考慮了周期注采時機、地層滲透率、厚度對開發(fā)效果的影響。研究結果表明，注水井與采油井同時井間交替注采方案為最優(yōu)方案；周期注采方案適合在含水率大于60％、滲透率大于400×10^{-3μm-3、厚度大于2m的油層中實施。在此基礎上，根據(jù)地層壓力、含水和注采半周期對采收率的影響進行研究，給出周期注采最優(yōu)半周期與地層壓力、含水級別的關系。研究結果對中高含水期周期注采方案的制定和和實施具有一定指導意義。}

關鍵詞：中高含水期；周期注采；數(shù)值模擬；方案優(yōu)選；流度場

中圖分類號：TE319文獻標識碼：A

引言

周期注采是20世紀50年代末60年代初在前蘇聯(lián)和美國實施的一種注水采油方法。由于該方法能夠在一定程度上改善水驅油效果，因而在一些注水開發(fā)油田中得到了應用。20世紀80年代后期，中國注水開發(fā)的主力砂巖油田相繼進入中高含水期開采階段，大慶、吉林、勝利等油田均進行了周期注采開發(fā)試驗，大部分試驗區(qū)塊取得了一定的開發(fā)效果。國內外礦場實踐表明，周期注采是中高含水期改善油田開發(fā)效果的有效手段之一，具有投資小、見效快、簡單易行的優(yōu)點，可以在一定程度上減緩含水上升率，提高最終水驅采收率。

1周期注采作用機理

1.1改善平面水驅效果的驅油機理

常規(guī)注水開發(fā)過程中，由于注采井網系統(tǒng)的影響容易在平面上形成剩余油。由于注水方式、油水井工作制度的影響，根據(jù)勢迭加原理，油層中某些區(qū)域的滲流速度很低，甚至等于零，從而形成了死油區(qū)。如果不進行必要的調整，這部分儲量就很難開采出來。取五點法面積注采井網系統(tǒng)的一部分進行分析(圖1)。1、3井為生產井，2、4井為注水井。由勢迭加原理可知，4口井交叉點Q處的滲流速度為零，O點附近區(qū)域的滲流速度很小，形成了死油區(qū)。對這種情況，周期注采能夠改變常規(guī)注水比較穩(wěn)定的壓力分布場，激活死油區(qū)，使剩余油從死油區(qū)流出并被開采出來。如4井停注后，壓力場和滲流速度場重新分布，死油區(qū)點O的速度改變，成為“活油區(qū)”，死油區(qū)的油由于液流方向的改變被驅替出來。

1.2周期注采方案的適用條件

(1)注水井全井同步周期注水，油井正常采油。該生產方式是一種簡單的周期注水方式，其工作制度是：注水井在一個周期內上半周期注水，下半周期停注，油井一直采油(圖2)。主要適用于各層段物性相近的油層，優(yōu)點是操作簡便，缺點是注水井工作制度不穩(wěn)定，設有注水補充能量，油井即停產，采油速度低，產量波動幅度大。

(2)注水井井間交替注水，油井正常采油。該開采方式的工作制度是：注水井在一個周期內井間異步交叉注水，油井一直采油(圖3)。此注采方案有改變液流方向的作用，在剩余油分布比較零散的情況下，為充分發(fā)揮改變液流方向提高水驅效果的作用，應該采用周期注水與改變液流方向相結合的注水方式。由于注水井不是同時停注，壓力變化比較復雜，在各油層內形成壓力波動場，該壓力波動場的變化促使難動用剩余油運動。

(3)注水井與采油井同時井間交替注采。該方式的工作制度是：注水井在一個周期內井間異步交叉注水，油井在一個周期內井間異步交叉采油(圖4)。由于油水井的交替停注，在各油層內形成壓力波動場，使液流周期性的變換方向，擴大波及體積，激活死油區(qū)，使剩余油從死油區(qū)流出并被開采出來。

從地下水動力學的角度分析以上幾種周期注水方式，認為均可以在油層中形成不穩(wěn)定壓力場，改變液流方向，擴大注入水波及體積，提高驅油效率。

2周期注采方案和影響采收率因素分析

取十注五采的行列井網設計地質模型，注采井距為250m，平面上劃分50m×50m的等距網格，模型面積為577500m^{２。表1為在此模型上需要進行模擬的4種注采方案。}

2.1初始含水率對采收率的影響

當油藏含水率分別處于30％、60％、80％、90％、93％時，采用不同的周期注采方案進行研究(圖5)。

由圖5可以看出，當初始含水率大于60％時，方案3和方案2的采收率增量比方案1大，其中當初始含水率為93％時，方案1的采收率小于方案0，鑒于目前國內油田大多處于中高含水期，因此優(yōu)選方案2和方案3進行研究，且這2類方案適合在初始含水率大于60％的油層中實施。

2.2滲透率對采收率的影響

初始模擬層滲透率分別為800×10～、400×10^{-3、200×10-3lμm2時，分別對方案0、方案2、方案3進行研究(圖6)。}

由圖6可以看出：當給定一個滲透率值時，方案3、方案2均比方案O采收率高，其中方案3采收率最大，為最優(yōu)方案。對于給定的注采方案，當滲透率小于400×10^{-3μm2時，隨著滲透率的增加，周期注采效果變好，其采收率增大；當滲透率大于400×10-3μm后，周期注采開采效果比較穩(wěn)定，保持在一個較高的水平。}

2.3有效厚度對采收率的影響

在滲透率為400×10^{-3μm2的基礎上，采用方案0、方案2、方案3對有效厚度分別為1、2、4m進行研究(圖7)。}

當?shù)貙訅毫σ欢ā⒑室欢?、不同注采半周期條件下，采收率增量最大方案的注采半周期為最優(yōu)注采半周期。地層壓力、含水率對最優(yōu)注采半周期的影響表明：當油田處于某一地層壓力時，最優(yōu)注采半周期隨油田含水的增加而增大；當油田處于某一含水時，最優(yōu)注采半周期隨地層壓力的增加而增大。

由圖7可以看出，當給定有效厚度時，方案3、方案2均較方案O采收率高，且方案3采收率最高，為最優(yōu)方案。

對于給定的注采方案，當有效厚度小于2m時，隨著有效厚度的增加，周期注采效果變好，其采收率增大；當有效厚度大于2m后，周期注采開采效果比較穩(wěn)定，保持在一個較高的水平。

2.4不同地層壓力、不同含水率級別、不同注采半周期對采收率的影響

當滲透率為400×10^{-3μm2、有效厚度為2m時，結合方案3和方案0研究不同地層壓力、不同含水級別、不同注采半周期對方案3相對于方案0采收率增量的影響以及三者之間的關系。}

地層壓力分別取10、11、12、13 MPa，含水率分別取80％、85％、90％、93％、95％，注采半周期分別取20、30、40、60 d。對以上參數(shù)進行組合，用數(shù)值模擬軟件進行模擬(表2)。

3結論

(1)中高含水期進行周期注采，在3種注采方案中選用“注水井與采油井同時井間交替注采”方案有利于提高油田的開發(fā)效果。

(2)周期注采方案適合在含水率大于60％、滲透率大于400×10^{-3μm2、厚度大于2 m的油層中實施。}

(3)當油田處于某一地層壓力時，最優(yōu)注采半周期隨油田含水的增加而增大；當油田處于某一含水時，最優(yōu)注采半周期隨地層壓力的增加而增大。

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