低流度油藏啟動狀況影響因素研究

姜瑞忠，王 平，衛(wèi)喜輝，王公昌，李 輝

(1.中國石油大學，山東 青島 266580;2.中油大港油田公司，天津 300280)

低流度油藏啟動狀況影響因素研究

姜瑞忠1，王 平1，衛(wèi)喜輝1，王公昌1，李 輝2

(1.中國石油大學，山東 青島 266580;2.中油大港油田公司，天津 300280)

運用數(shù)值模擬方法對低流度油田油層啟動狀況影響因素進行分析，結果表明，啟動壓力梯度、層間干擾、非均質(zhì)性、井距、注水層段的劃分、井網(wǎng)完善程度均會影響油層啟動狀況。分層注水對縱向非均質(zhì)程度弱的油田改善油層啟動狀況效果不明顯，同時提高注水量和產(chǎn)液量、高含水油井轉注、油井酸化壓裂均可有效提高油層啟動狀況，改善低流度油田開發(fā)效果。

低流度油藏;啟動狀況;影響因素;數(shù)值模擬

引言

目前國內(nèi)中東部大部分油田已進入開發(fā)后期，油井含水不斷上升，產(chǎn)量遞減嚴重，低滲、稠油等復雜油藏成為下一步開發(fā)的重點［1－3］。

低流度油藏［4－5］存在復雜的地質(zhì)狀況，其典型特點是存在啟動壓力梯度［6－8］，滲流特征偏離達西定律，油層動用狀況差，開發(fā)效果不好［9］。在開發(fā)過程中，井距不適應及層間干擾等因素導致注水不見效及油層啟動狀況差的情況尤為突出，因此，研究影響低流度油藏油層啟動的相關因素并確定合理的注水技術政策是此類油田經(jīng)濟高效開發(fā)的關鍵。

低流度油藏普遍存在采油速度低、采出程度低、注水效果差、井距不適應、產(chǎn)量遞減快等問題。夏國朝等人［10］通過對棗園油田進行穩(wěn)產(chǎn)技術研究，提出了相控注水、點弱面強、投球調(diào)剖、注水吞吐等改善低流度油藏開發(fā)的技術措施，實施效果較好;閆棟棟等［11－12］認為孔喉分布、應力敏感性及裂縫均會影響低流度油藏的滲流，并最終影響注水波及系數(shù)及采出程度;許健紅等［13］認為啟動壓力梯度與驅動壓力梯度成正比，與流度成反比;劉文濤等［14］認為對于低流度中含水油田應提速開采，低流度高含水油田應穩(wěn)油控水。姜瑞忠等［15］認為合理劃分注水層段、提高注采壓差、井網(wǎng)加密等是提高低流度油層啟動狀況的有效措施。

1 低流度多油層油藏啟動規(guī)律及影響因素

1.1 低流度油藏啟動規(guī)律研究

油藏啟動程度可以用縱向啟動程度和平面啟動程度表示，縱向啟動程度常用產(chǎn)液厚度和吸水厚度定量表示?？v向上吸水層數(shù)越多，產(chǎn)液層數(shù)越多，油藏縱向啟動程度越高;若某油層不產(chǎn)液也不吸水，或產(chǎn)液量與吸水量很少，則該層沒有啟動或啟動很差。

由于油層平面非均質(zhì)性，注入水沿平面高滲區(qū)突進，導致油層平面啟動程度差異很大。當油藏縱向啟動程度較低時，該層的平面波及狀況差，啟動狀況也差;依靠井點統(tǒng)計吸水厚度和產(chǎn)液厚度得到縱向啟動程度好的結論并不能保證平面啟動狀況也好，只有當小層砂體分布面積廣、連片性好、平面非均質(zhì)性不大時，平面啟動程度才會較好。平面上油層啟動狀況受砂體沉積相影響:主河道砂體吸水強度高，動用程度高;河漫灘砂體吸水強度小，動用程度低;辮狀河道沉積的砂體動用程度好于溢岸沉積的砂體。

注入水縱向上沿高滲層突進，造成縱向上高滲層啟動程度好，低滲層啟動程度差;隨時間的推移，啟動程度好的小層啟動狀況會越來越好，而啟動差的小層啟動狀況會越來越差。油藏滲透率不同時，滲透率大小較其非均質(zhì)程度對油層啟動的控制作用更為明顯，當滲透率接近時，滲透率的非均質(zhì)程度對流體滲流和油層啟動的影響更明顯。

1.2 影響油層啟動狀況的因素分析

(1)啟動壓力梯度。由低流度油藏啟動壓力梯度的表達式可知，油藏滲透率越小，原油黏度越大，其啟動壓力梯度越大。油藏滲流規(guī)律及油田生產(chǎn)實踐表明，只有當驅替壓力梯度完全克服啟動壓力梯度時，油層才開始流動，注采關系才能建立。根據(jù)滲流理論，等產(chǎn)量一源一匯穩(wěn)定徑向流的水動力場中，所有流線中主流線上的滲流速度最大;而在同一流線上，與匯、源等距離處的滲流速度最小。實際油藏的注采井連線為其主流線，在主流線中點處滲流速度最小，壓力梯度亦相應最小，由產(chǎn)量公式可推導出主流線中點處的壓力梯度。由以上公式可求出某一滲透率、原油黏度、注采壓差下的油藏極限注采井距。

(2)層間干擾。其對油層啟動狀況的影響表現(xiàn)為:①對原油黏度較高的油藏，高滲層的注入量和產(chǎn)量隨注水的進行越來越大，而低滲層的注水量和產(chǎn)量越來越少;②低滲層與高滲層合注時，低滲層不吸水或吸水量很小;③采油井內(nèi)不同滲透率油層壓力相差懸殊，有的油層出油少或不出油，甚至發(fā)生倒灌現(xiàn)象;④各層原油性質(zhì)不同將加劇層間干擾。

(3)平面非均質(zhì)性。當油藏平均滲透率一定時，平面滲透率變異系數(shù)和平面滲透率級差越大時，特別是存在高滲透條帶時，注入水沿高滲透條帶形成無效注水循環(huán)，平面上高滲區(qū)層位啟動，而低滲區(qū)層位沒有啟動，導致平面上啟動狀況差異很大，最終導致平面上儲層動用不均勻，剩余油在平面啟動差的區(qū)域富集。

(4)井距。注采壓差一定時，若井距過大，注采井間某一點驅替壓力梯度小于啟動壓力梯度，則注采井間不能建立有效的驅替系統(tǒng)，油層的啟動狀況就很差。同時，在多油層油藏中，縱向非均質(zhì)性強，必須統(tǒng)籌考慮高滲層井距和低滲層井距。

(5)注水層段的劃分。若油層較多，合注合采時層間干擾嚴重，導致油層縱向動用程度很低;若注水層段劃分合理，可以減小層間干擾，提高油層縱向動用程度。

(6)井網(wǎng)完善程度。井網(wǎng)的不完善性導致有采無注或有注無采或單向受效油井多，特別是油井單向受效時，油層一側啟動差或沒啟動，致使單層平面啟動程度差。

2 低流度油藏提高啟動狀況數(shù)值模擬研究

2.1 油藏數(shù)值模擬模型

結合油田的實際地質(zhì)數(shù)據(jù)及流體數(shù)據(jù)，建立該油田的數(shù)值模擬模型。對所建立的模型進行歷史擬合，保證模型能夠基本反映實際油藏的開發(fā)特征。從圖1可以看出，模型的生產(chǎn)動態(tài)特征與實際生產(chǎn)擬合較好，表明該模型能夠反映實際油藏的生產(chǎn)特征，可以用來進行提高油層啟動狀況對策研究。

圖1 油田含水率和采出程度關系擬合示意圖

2.2 提高油層啟動狀況對策研究

目前該油田井距為100 m左右，注水井井底流壓平均為28 MPa，采油井井底流壓平均為7 MPa，注采壓差為21 MPa，井網(wǎng)密度和注采壓差基本達到合理要求。該研究主要模擬提高注水量和產(chǎn)液量、分層注水、油井轉注、油井酸化壓裂等技術對策對油層啟動狀況的影響。

2.2.1 提高注水量和產(chǎn)液量

通過提高注水量和產(chǎn)液量來提高注水壓力，降低油井流壓，達到增大生產(chǎn)壓差，進而增大驅替壓力梯度，從而提高低滲層的啟動狀況的目的。常規(guī)模擬時，產(chǎn)液量和注水量恒定。

由圖2可以看出，只增加注水量時，油層的啟動程度沒有明顯提高，采出程度變化也不大，主要是由于油田縱向非均質(zhì)程度差異不大，各層吸水量變化不大，而平面非均質(zhì)差異則引起注水沿高滲通道流向生產(chǎn)井，造成平面上低滲區(qū)井的各層沒有啟動。增加注水量的同時提高產(chǎn)液量，相當于降低油井和注水井的井底流壓，使得注水容易流向低滲透區(qū)，導致平面上低滲區(qū)的層位啟動，采出程度也相應提高。

圖2 提高注水量和產(chǎn)液量對油藏采出程度影響

2.2.2 分層注水

采用定注水量分析分層注水對油層啟動的影響。分層注水時，將縱向22個單砂層劃分為4個注水層段。模型定產(chǎn)液量(20 m3/d)生產(chǎn)，注水量一定(20 m3/d)，加強弱啟動層的注水量，控制強吸水層吸水量。研究表明，分層注水對各層的啟動狀況影響不大，主要由于油田各單砂層的縱向滲透率差異不大，各層的啟動狀況不同主要是由于平面非均質(zhì)性引起的平面干擾造成的。因此，對平面低滲透區(qū)域進行酸化壓裂或增大平面低滲透區(qū)的生產(chǎn)壓差、完善低滲透區(qū)的注采系統(tǒng)，都有可能提高油層啟動程度。

2.2.3 油井轉注

含水率較高的井轉注，同時保證油田注水量和轉注之前相等。研究表明，高含水井轉注后，斷層一側的油井成為一線受效井，油水井的距離減小，驅替壓力梯度增大，油層的啟動狀況變好，采出程度增大。

2.2.4 油井酸化壓裂

由于縱向非均質(zhì)差異不大，平面非均質(zhì)差異較強，因此平面非均質(zhì)差異決定了平面上低滲區(qū)各井各層的啟動程度較差。對低滲區(qū)的油井進行酸化壓裂，提高低滲透層中井周圍的流動能力，可使平面低滲透區(qū)的油井和注水井形成良好的注采系統(tǒng)，提高啟動狀況。

3 結論

(1)啟動壓力梯度、層間干擾、平面非均質(zhì)性、井距、注水層段的劃分、井網(wǎng)完善性都會對低流度油藏啟動狀況產(chǎn)生影響。

(2)分層注水對縱向非均質(zhì)程度弱的油田改善油層啟動狀況效果不大。

(3)單獨提高注水量并不能提高油層啟動狀況，增加注水量的同時提高產(chǎn)液量能夠促使平面上低滲區(qū)的層位啟動，采出程度也相應提高。

(4)對低滲區(qū)油井酸化壓裂，可提高井周圍的流動能力，使平面上低滲透區(qū)油井和注水井形成良好的注采系統(tǒng)，可提高這些層的啟動狀況。

(5)完善注采井網(wǎng)，將高含水井轉注，驅替壓力梯度增大，油層的啟動狀況變好。

［1］江懷友，李治平，鐘太賢，等.世界低滲透油氣田開發(fā)技術現(xiàn)狀與展望［J］.特種油氣藏，2009，16(4):13－18.

［2］周萬山.遼河油區(qū)低滲透油藏特征及潛力分析［J］.特種油氣藏，2008，15(5):7－13.

［3］曾祥林，梁丹，孫福街.海上低滲透油田開發(fā)特征及開發(fā)技術對策［J］.特種油氣藏，2011，18(2):66－69.

［4］夏國朝，邢立平，張家良，等.棗園低流度復雜斷塊油藏穩(wěn)產(chǎn)技術研究［J］.濟南大學學報:自然科學版，2006，20(1):38－41.

［5］楊滿平，任寶生，賈玉梅.低流度油藏分類及開發(fā)特征研究［J］.特種油氣藏，2006，13(4):48－50.

［6］王道富，李忠興，趙繼勇，等.低滲透油藏超前注水理論及其應用［J］.石油學報，2007，28(6):78－82.

［7］閆棟棟，楊滿平，王剛，等.低流度油藏啟動壓力梯度分析［J］.大慶石油學院學報，2010，34(1):39－44.

［8］宋付權，劉慈群.低滲透油藏啟動壓力梯度的簡單測量［J］.特種油氣藏，2000，7(1):23－26.

［9］韓洪寶，程林松，張明祿，等.特低滲油藏考慮啟動壓力梯度的物理模擬及數(shù)值模擬方法［J］.石油大學學報:自然科學版，2004，28(6):49－53.

［10］夏國朝，邢立平，李曉良，等.低流度斷塊油藏穩(wěn)產(chǎn)技術研究［J］.特種油氣藏，2006，13(3):53－56.

［11］閆棟東，楊滿平，許勝洋，等.低流度油藏滲流影響因素實驗研究［J］.鉆采工藝，2009，32(3):38－40.

［12］閆棟棟，楊滿平，田乃林，等.低流度油藏滲流特征研究——以中國中東部某油田低流度油藏為例［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2010，17(6):90－94.

［13］許建紅，程林松，周穎，等.一種求解低滲透油藏啟動壓力梯度的新方法［J］.石油勘探與開發(fā)，2007，34 (5):594－599.

［14］劉文濤，王洪輝，王學立，等.多層非均質(zhì)低流度油藏穩(wěn)油控水技術研究與應用［J］.成都理工大學學報:自然科學版，2008，35(5):517－522.

［15］姜瑞忠，王公昌，王平，等.低流度油藏啟動狀況數(shù)值模擬研究［J］.石油天然氣學報，2011，33(10):284－287.

編輯 姜 嶺

TE311

A

1006－6535(2012)05－0060－03

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.05.014

20111209;改回日期:20120102

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”(2011ZX05051)

姜瑞忠(1964－)，男，教授，博士生導師，1986年畢業(yè)于西南石油學院開發(fā)系，2002年畢業(yè)于西南石油大學油氣田開發(fā)工程專業(yè)，獲博士學位，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)工程研究及教學工作。