油田低效循環(huán)綜合治理方法研究

馮立珍曲順才

（1.大慶油田有限責(zé)任公司第九采油廠；2.大慶鉆探集團(tuán)地質(zhì)錄井一公司）

油田低效循環(huán)綜合治理方法研究

馮立珍1曲順才2

（1.大慶油田有限責(zé)任公司第九采油廠；2.大慶鉆探集團(tuán)地質(zhì)錄井一公司）

針對(duì)油田低效循環(huán)的實(shí)際，研究了減緩含水上升速度的方法。對(duì)于縱向非均質(zhì)高滲透層形成的低效循環(huán)主要通過周期注水來治理，厚油層形成的低效循環(huán)主要通過細(xì)分注水、組合注水層段、精細(xì)油井堵水、調(diào)剖來治理，達(dá)到提高采出程度，提高油田經(jīng)濟(jì)效益的目的。

低效循環(huán) 細(xì)分注水 周期注水 堵水 調(diào)剖 數(shù)值模擬

D O I:10.3969/j.i ssn.2095-1493.2011.03.014

1 概述

1.1 低效循環(huán)形成機(jī)理

我國注水開發(fā)的油田大多經(jīng)歷了幾十年的開發(fā)與調(diào)整，目前絕大部分油田都已進(jìn)入注水開發(fā)后期，油井高度含水，已經(jīng)超過了開采的經(jīng)濟(jì)極限。陸上砂巖油田經(jīng)過長期的注水開發(fā)，油藏儲(chǔ)層受到注入水的長期浸泡沖刷和油層本身的非均質(zhì)性，流體的性質(zhì)、動(dòng)力學(xué)特征和儲(chǔ)層物性發(fā)生了明顯變化。這種儲(chǔ)層物性和流體參數(shù)的變化不僅影響儲(chǔ)層流體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而且疏松砂巖油藏進(jìn)入高含水期后，注入水主要沿各沉積單元的高滲透層突進(jìn)，在部分儲(chǔ)層內(nèi)油水井間形成了不利于提高驅(qū)油效率的低效循環(huán)，導(dǎo)致水洗厚度基本不變，大量注入水沿低效循環(huán)帶做低效循環(huán)，逐漸形成油、水井間相互連通的高滲透強(qiáng)水洗低效循環(huán)帶。

1.2 低效循環(huán)研究的目的和意義

低效循環(huán)造成油層形成特高級(jí)別水淹、注入水走向單一，從而降低注入水縱向和橫向的波及體積。一方面，在垂直方向上，層間、層內(nèi)干擾嚴(yán)重，縱向波及系數(shù)難以提高，注入水直接沿低效循環(huán)帶竄流到油井，使得油井過早見水，含水率明顯上升，并導(dǎo)致其他較低的滲透率的地層被干擾，無法被水波及到，降低了油的采收效率。另一方面，在平面上，水由低效循環(huán)方向大量流走，同層位其他方向水未波及到，形成極其嚴(yán)重的平面矛盾，降低了平面波及系數(shù)。低效循環(huán)帶的存在，導(dǎo)致油田采收率低、生產(chǎn)成本上升，開發(fā)效益下降，給油田開發(fā)帶來巨大壓力。如何采用正確的方法治理低效循環(huán)的問題，已成為現(xiàn)在油田行業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的一個(gè)重要問題。

針對(duì)高含水期低效循環(huán)嚴(yán)重的問題，必須采取強(qiáng)化細(xì)分注水、精細(xì)油井堵水的方法，不斷優(yōu)化注采調(diào)整，控制無效、低效注采循環(huán)，才能有效減緩含水上升速度。

2 細(xì)分注水

加強(qiáng)層內(nèi)細(xì)分注水，可以實(shí)現(xiàn)控制無效注水和增加有效注入并重。厚油層內(nèi)動(dòng)用程度存在較大差別，單一河道韻律段上部剩余油較為富集而韻律段下部注采低效循環(huán)嚴(yán)重。因此，要擴(kuò)大注水波及體積，提高油層吸水厚度，必須封堵河道韻律段內(nèi)油層性質(zhì)好、注水倍數(shù)高的水淹部位，加強(qiáng)低吸水部位有效注水，實(shí)現(xiàn)注水量由油層的高滲透部位向低滲透部位轉(zhuǎn)移，改善河道砂體內(nèi)部的開發(fā)效果。

2.1 層內(nèi)細(xì)分注水的條件

通過厚油層內(nèi)注水差異、結(jié)構(gòu)界面發(fā)育狀況、低效循環(huán)與剩余油分布部位的研究，適合層內(nèi)細(xì)分注水應(yīng)具備以下條件：厚油層內(nèi)吸水差異較大，低效循環(huán)嚴(yán)重；封堵工藝的發(fā)展為層內(nèi)細(xì)分提供了一定手段。

2.2 層內(nèi)細(xì)分注水的主要做法

（1）多期河道迭加的厚砂體，由于上部受底部低效循環(huán)層干擾動(dòng)用相對(duì)較差，利用積單元間較穩(wěn)定界面的滲流遮擋作用，封堵低效循環(huán)部位，加強(qiáng)吸水差部位注水。

（2）由于低彎曲分流河道砂體底部與周圍井連通較好，低效循環(huán)嚴(yán)重，而頂部連通較差，油層動(dòng)用較差，利用較穩(wěn)定側(cè)積夾層進(jìn)行層內(nèi)細(xì)分，封堵底部低效循環(huán)部位，加強(qiáng)頂部注水。

（3）點(diǎn)壩砂體是由于側(cè)向遷移加積形成，層內(nèi)沉積夾層具有上部多底部少且傾斜分布的特點(diǎn)，頂部剩余油富集而底部低效循環(huán)嚴(yán)重。因此，在搞清不同點(diǎn)壩砂體內(nèi)部沉積特征、夾層發(fā)育狀況的基礎(chǔ)上，分析剩余油與低效循環(huán)部位，利用長膠筒封堵低效循環(huán)部位，提高油層動(dòng)用程度。

3 周期注水

層內(nèi)非均質(zhì)油層在常規(guī)注水情況下，由于交換作用，高、低滲透部位之間壓力處于均衡狀態(tài)。而在周期注水停注或減少注水量半個(gè)周期內(nèi)，由于含油飽和度和滲透率的差異，高滲透部位壓力下降快，低滲透部位壓力下降慢，導(dǎo)致同一時(shí)刻內(nèi)高滲透部位壓力較低，低滲透部位壓力較高，產(chǎn)生部位間的附加壓力差，使油水從含油飽和度較高的低滲透部位竄向高滲透部位。在一個(gè)完整的周期內(nèi)，有更多的水從高滲透部位（通常是高含水層）竄向低滲透部位（通常是低含水層），更多的油從低滲透部位竄向高滲透部位，擴(kuò)大水驅(qū)波及體積，增加層段內(nèi)的水驅(qū)均勻性，改善水驅(qū)開發(fā)效果。這種方法主要用于治理縱向高滲透層低效循環(huán)。

4 精細(xì)油井堵水

4.1 對(duì)厚油層內(nèi)低效循環(huán)部位進(jìn)行層內(nèi)堵水

對(duì)于厚油層若按常規(guī)方法堵水雖然可控制無效產(chǎn)水，但也損失部分儲(chǔ)量。通過對(duì)厚油層內(nèi)結(jié)構(gòu)單元注采關(guān)系和動(dòng)用狀況分析，找出層內(nèi)低效循環(huán)部位，然后利用層內(nèi)結(jié)構(gòu)界面遮擋作用，采取長膠筒方法進(jìn)行層內(nèi)堵水，達(dá)到在控制厚油層內(nèi)無效產(chǎn)出的同時(shí)提高層內(nèi)動(dòng)用程度的目的[1]。

層內(nèi)堵水的技術(shù)難點(diǎn)：①基礎(chǔ)井網(wǎng)射開油層多、厚度大，在多個(gè)厚油層存在低效循環(huán)的情況下，多段層內(nèi)封堵難度大，如部分封堵，因受干擾而達(dá)不到挖潛目的；②結(jié)構(gòu)界面穩(wěn)定性的判斷難度較大；③層內(nèi)低效循環(huán)的識(shí)別、剩余油分布規(guī)模的判斷上難度較大；④厚油層內(nèi)潛力部位巖性較差，封堵后供液能力和接替潛力的判斷上難度較大。

解決思路：①通過儲(chǔ)層精細(xì)解剖方法，研究結(jié)構(gòu)單元砂體連通狀況、層內(nèi)結(jié)構(gòu)界面發(fā)育特征，識(shí)別厚層內(nèi)低效循環(huán)主要單元；②通過油水井動(dòng)態(tài)變化特性，研究井組注采關(guān)系、生產(chǎn)狀況，識(shí)別低效循環(huán)發(fā)生時(shí)間與層段；③通過油藏動(dòng)態(tài)監(jiān)測資料，研究水井歷年吸水特征、壓力變化特征、產(chǎn)液剖面狀況，識(shí)別層內(nèi)低效循環(huán)重點(diǎn)部位，并結(jié)合井況條件，優(yōu)化層內(nèi)精細(xì)堵水方案。對(duì)厚油層內(nèi)低效循環(huán)部位堵水井，進(jìn)行層內(nèi)堵水措施后原油含水值下降大幅，增油效果較好，原油含水上升及產(chǎn)量遞減速度較慢，有效期較長。

4.2 釋放原堵層潛力，調(diào)整層段精細(xì)堵水

隨開采時(shí)間的延長，目前部分接替層也成為高含水無效生產(chǎn)層。因此，對(duì)于此類井需調(diào)整堵層重新注水。調(diào)換堵層技術(shù)難點(diǎn)：以往堵水為大段籠統(tǒng)堵水，堵前含水較高，原堵層中潛層尋找難度較大；綜合識(shí)別目前生產(chǎn)層位低效循環(huán)部位難度較大。

解決思路：①對(duì)于原堵層，通過井組注采關(guān)系、堵后水井吸水狀況分析、原堵有效性分析，識(shí)別原堵層潛力層與低效循環(huán)層；②對(duì)于目前生產(chǎn)層，通過井組注采系、油層監(jiān)測資料分析、封堵后動(dòng)態(tài)變化特征，識(shí)別目前生產(chǎn)層低效循環(huán)重點(diǎn)部位[1]。在儲(chǔ)層精細(xì)解剖的基礎(chǔ)上，綜合判定原堵層潛力部位與現(xiàn)生產(chǎn)低效循環(huán)部位，優(yōu)化換堵層精細(xì)堵水方案。

4.3 對(duì)低效循環(huán)層段進(jìn)行層段堵水

對(duì)河道砂高滲透層及湖相沉積水下分流河道砂體的高滲透條帶方向位進(jìn)行封堵，控制低效循環(huán)，減少層間干擾，提高儲(chǔ)層動(dòng)用程度。

4.4 在原堵水層段基礎(chǔ)上，封堵新增高含水層段

油井封堵高含水層段后，生產(chǎn)一段時(shí)間部分生產(chǎn)層又成為高含水油層。因此，應(yīng)增加封堵層位，控制油井低效循環(huán)。

5 調(diào)剖

對(duì)于不能進(jìn)行細(xì)分單卡控制無效注水的井層，通過淺調(diào)剖進(jìn)行調(diào)整。主要包括兩種類型，第一種是層段內(nèi)高滲透主要吸水層與低滲透差油層之間夾層小，封隔器卡不開；第二種是主要吸水層與不吸水層之間封隔器可以卡開，但單井注水層段已達(dá)5段以上，進(jìn)一步細(xì)分注水層段受到工藝和測試條件的限制。對(duì)于層內(nèi)存在無效注采循環(huán)且剩余油較多的厚油層，可以通過深度調(diào)剖控制無效注采。室內(nèi)物模實(shí)驗(yàn)和巖心水洗資料均已經(jīng)說明，含水90%以后，厚油層內(nèi)一方面存在較多剩余油，另一方面由于層內(nèi)非均質(zhì)，80%多的注入水沿高滲透強(qiáng)水洗帶突進(jìn)。因此，深度調(diào)剖應(yīng)是控制層內(nèi)無效注采，挖潛剩余潛力的主要手段[2]。這種方法主要適用于厚油層形成的低效循環(huán)。

6 低效循環(huán)治理數(shù)值模擬研究

以利用細(xì)分注水治理正韻律厚油層底部形成的低效循環(huán)為例，設(shè)計(jì)了3個(gè)方案，方案1模擬治理前的生產(chǎn)情況，方案2和方案3模擬治理后的生產(chǎn)情況，見表1、2、3。

表1 方案1各井生產(chǎn)數(shù)據(jù)

三個(gè)方案中模型均是正韻律厚油層模型。油層厚度均為4 m，每個(gè)小層厚度均為1 m，中間有霧性隔層，厚度為0.2 m，油層頂部滲透率為0.2 μm2，底部滲透率為0.8 μm2。各層注入量分別為：第一小層8.0 m3/(m·d），第二小層6.0 m3/（m·d），第三小層4.0 m3/（m·d），第四小層2.0 m3/（m·d）。

方案1采用合注合采的生產(chǎn)方式生產(chǎn)。方案2是在高滲層含水率達(dá)到98%時(shí)，關(guān)閉該小層，然后采用合注合采的方式生產(chǎn)。方案3是在高滲層含水率達(dá)到98%時(shí)，關(guān)閉該小層，然后采用分注合采的方式生產(chǎn)。

由以上各模型生產(chǎn)數(shù)據(jù)（表1～表3）可以看出，治理前，當(dāng)正韻律厚油層達(dá)到較高含水率時(shí)，頂部小層產(chǎn)油量多。產(chǎn)水量少，底部小層產(chǎn)油量少，產(chǎn)水量多，底部小層對(duì)產(chǎn)油貢獻(xiàn)較小，注入水主要沿底部小層突進(jìn)，利用率低，形成了低效循環(huán)。治理后，當(dāng)正韻律厚油層達(dá)到較高含水率時(shí)，頂部小層產(chǎn)水量和產(chǎn)油量接近相等，注入水沿整個(gè)油層驅(qū)替，增大了注入水垂向波及面積，提高了注入水的利用率，且各層采出程度和全區(qū)采出程度都有較大提高，達(dá)到了治理低效循環(huán)的目的。

表2 方案2各井生產(chǎn)數(shù)據(jù)

表3 方案3各井生產(chǎn)數(shù)據(jù)

7 結(jié)論

油田由于縱向非均質(zhì)高滲透層形成的低效循環(huán)主要通過周期注水來治理；厚油層形成的低效循環(huán)主要通過細(xì)分注水、組合注水層段、精細(xì)油井堵水、調(diào)剖來治理。

[1]Krumrine P H,Boyce S D.Profile modification and water control with silica gel-based systems[J].SPE13578,1985.

[2]黃伏生.喇嘛甸油田低效無效循環(huán)帶識(shí)別方法研究及其應(yīng)用[D].中國海洋大學(xué)博士論文,2008.

馮立珍，2006年畢業(yè)于東北石油大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)動(dòng)態(tài)分析管理工作，助理工程師，E-mail：aglfenglzh@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市大慶油田公司第九采油廠電力維修大隊(duì)，163853。

2011-02-26)