特高含水期分層段周期注采技術(shù)研究與實(shí)踐認(rèn)識(shí)

姜振海

(大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠，黑龍江大慶 163113)

1 前言

砂巖油田經(jīng)過一段時(shí)間的開采進(jìn)入特高含水期后，油層已多層高含水，剩余油在平面、縱向高度分散，多套井網(wǎng)開采下，各層系間的含水更加接近，常規(guī)的挖潛措施和注水井調(diào)整受工藝和經(jīng)濟(jì)效益的限制，進(jìn)一步提高波及體積難度很大[1]。周期注采是一種不穩(wěn)定注采方式，通過周期性地改變注入采出量，也可以改變液流方向，擴(kuò)大波及體積，提高采收率[2，3]。國內(nèi)外大量的礦場(chǎng)試驗(yàn)及室內(nèi)試驗(yàn)均表明，水動(dòng)力學(xué)方法通過改變油水井工作制度，在油層中人為地建立不穩(wěn)定狀態(tài)可以強(qiáng)化采油，達(dá)到改善開發(fā)效果的目的[4]。

2 主要技術(shù)思路

在周期注水、周期采油研究的基礎(chǔ)上，提出了周期注采相結(jié)合技術(shù)，將周期注水與周期采油以優(yōu)選的方式組合在一起，雖然減緩了采油速度，但因液流方向的改變，擴(kuò)大波及體積，可以延長開采時(shí)間和提高最終采收率。通過周期性地改變注入量，形成不穩(wěn)定的壓力場(chǎng)，促進(jìn)毛管吸滲作用的發(fā)揮，使高低滲透部位之間產(chǎn)生油水交滲效應(yīng)，加強(qiáng)低滲透部位剩余油動(dòng)用;而油井周期性地采出可以更加有效地改變液流方向，擴(kuò)大平面波及體積。兩者相結(jié)合，不僅強(qiáng)化了相應(yīng)水動(dòng)力學(xué)作用，而且可以針對(duì)剩余油富集井區(qū)及層位對(duì)應(yīng)挖潛。分層段周期注、采避免了關(guān)井、停注，方便生產(chǎn)管理和運(yùn)行。

3 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)選擇在北三東區(qū)塊北3－4、5、6排、北2－1排的一次加密井，投產(chǎn)于1982年8月，開采面積3.54 km2，開采目的層為葡二和高臺(tái)子，地質(zhì)儲(chǔ)量734.83×104t。采用線性注水井網(wǎng)，注采井距為250 m。共有油水井39口，其中有17口周期注水井、10口周期采油井、12口周圍平衡井。試驗(yàn)前平均單井日注水90 m3，平均單井日產(chǎn)液79 t，日產(chǎn)油4.0 t，綜合含水94.91%。

4 機(jī)理研究取得的成果

為了解周期注采條件下儲(chǔ)層中注入水波及體積及各部位含水飽和度的變化，同時(shí)進(jìn)行周期注采方案的優(yōu)選，開展了數(shù)值模擬研究工作，建立了1個(gè)單層概念模型和2個(gè)試驗(yàn)區(qū)實(shí)際模型，分別對(duì)周期注水、周期采油、周期注采相結(jié)合的方式、間注周期、恢復(fù)注水比例進(jìn)行優(yōu)化，研究油層厚度、滲透率、含水級(jí)別對(duì)周期注采效果的影響，并模擬對(duì)比了試驗(yàn)區(qū)穩(wěn)定注采與周期注采的最終采出程度。模擬得出:

1)周期注采后飽和度分布出現(xiàn)明顯變化，采出井之間區(qū)域含水飽和度增加，說明周期注采擴(kuò)大了波及體積，提高了驅(qū)油效率。模擬到2027年，采油井間含油飽和度出現(xiàn)明顯差異，常規(guī)開采下采油井間飽和度超過47.8%，采用異步交叉開采采油井間飽和度在45.15% ～47.8%之間(見圖1)，圖1下部的色標(biāo)向右含油飽和度增加。

2)合理開展連續(xù)周期注水，在采出程度相同時(shí)，注水量明顯節(jié)約;在相同注水倍數(shù)下，采出程度有所提高。在注水倍數(shù)達(dá)到2.3時(shí)，開展周期注采可提高采收率0.3個(gè)百分點(diǎn)。在采出程度達(dá)到36.0個(gè)百分點(diǎn)時(shí)，開展周期注采可節(jié)約注水量4.44個(gè)百分點(diǎn)(見圖2)。

圖1 不同注水措施與采出程度圖Fig.1 Different measures of water-flooding and production distribution

圖2 不同注水措施與采出程度圖Fig.2 Different measures of water-flooding and production distribution

3)能夠提高采收率，采收率增量與厚度有關(guān)，有效厚度小于2.0 m時(shí)，隨著厚度增大，采收率增量也有所提高(見圖3)。

4)試驗(yàn)區(qū)數(shù)值模擬結(jié)果顯示開展周期注采最終采出程度可提高2.6%，在不提高采收率的情況下，節(jié)約注水量18.85%左右(見表1、表2)。

5 周期注采試驗(yàn)參數(shù)優(yōu)化及方案優(yōu)選

圖3 不同措施注水與采收率圖Fig.3 Different measures of water-floodingand production efficency distribution

試驗(yàn)前對(duì)周期注采參數(shù)及方案進(jìn)行了優(yōu)化研究。模擬時(shí)設(shè)計(jì)了5種周期注水方式和4種周期采油方式，以周期注水方式為主進(jìn)行組合，組合成20套周期注采方式，分為5組進(jìn)行模擬對(duì)比，優(yōu)選出周期注采最佳方式(見表3)。

表1 油水井穩(wěn)定注采預(yù)測(cè)結(jié)果Table 1 Oil wells injection-production prediction results of stability

表2 油水井分層段井間異步交叉周期注采預(yù)測(cè)結(jié)果Table 2 Oil wells layered cross cyclic injection-production prediction results

表3 周期注采模擬方案Table 3 Cyclic injection-production simulation scheme

綜合以上5組方案，模擬結(jié)果可以有20個(gè)組合方案，優(yōu)選出5個(gè)組合方案:方案1是水井同步關(guān)井和油井分段異步交叉組合，方案2是水井井間異步交叉和油井分段異步交叉組合，方案3是水井分段交替和油井分段異步交叉組合，方案4是水井高含水層周期注水和油井分段異步交叉組合，方案5是水井分段井間異步交叉和油井分段異步交叉組合。將優(yōu)選出的5個(gè)方案進(jìn)行對(duì)比，最終確定方案2，油水井井間異步交叉周期注采方式為最優(yōu)方式，采出程度增量最大(見圖4)。

為優(yōu)化參數(shù)，根據(jù)以往現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況設(shè)計(jì)了4個(gè)注采半周期和5種恢復(fù)注水比例(見表4)，將恢復(fù)注水比例和注采周期進(jìn)行排列組合，產(chǎn)生20個(gè)不同的工作制度，再與前面優(yōu)選出的4個(gè)方案組合，共能產(chǎn)生80個(gè)不同工作制度下的方案。

圖4 周期注采方式與采出程度增量關(guān)系曲線Fig.4 Cyclic injection-production method andproduction increments relation curve

表4 注采周期和恢復(fù)注水比例方案Table 4 Injection production cycle and the recovery of water allocation plan

對(duì)不同方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，從80種方案中優(yōu)選出了最終采收率最大的前5個(gè)方案。即:方案1是注采周期為50 d，恢復(fù)注水比例為1.2，水井全井分層段井間異步交叉;油井全井分層段井間異步交叉;方案2是注采周期為60 d，恢復(fù)注水比例為1.2，水井全井分層段井間異步交叉，油井全井分層段井間異步交叉;方案3是注采周期為50 d，恢復(fù)注水比例為1.2，水井全井分層段交替，油井全井分層段井間異步交叉;方案4是注采周期為40 d，恢復(fù)注水比例為1.2，水井全井分層段井間異步交叉，油井全井分層段井間異步交叉;方案5是注采周期為50 d，恢復(fù)注水比例為1.2，水井高含水層同步周期注水，油井全井分層段井間異步交叉。

將上述5個(gè)方案進(jìn)行模擬對(duì)比，最終優(yōu)選出采出程度最大的方案:即油水井分層段井間異步交叉方式、注采半周期50 d、恢復(fù)注水比例1.2倍的方案(見圖5)。

在劃分層段時(shí)，由于采油井需下入可調(diào)式堵水管柱生產(chǎn)，主要考慮打壓調(diào)整作業(yè)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，同時(shí)兩個(gè)層段產(chǎn)能盡可能接近，使不同層段生產(chǎn)時(shí)機(jī)采參數(shù)不會(huì)變化太大。因此，油井分為葡二和高臺(tái)子兩段交替開采，周圍注水井對(duì)應(yīng)層段交替停注。

圖5 周期注采方案優(yōu)化曲線Fig.5 Cyclic injection-production optimization curve

6 周期注采結(jié)合試驗(yàn)效果

6.1 取得較好的控水效果

1)中心井產(chǎn)油量略有減少，但產(chǎn)水量及含水下降明顯。試驗(yàn)期間中心井平均日產(chǎn)液393.8 t，日產(chǎn)油12.4 t，含水96.85%，與試驗(yàn)前相比，日產(chǎn)液下降146.9 t，日產(chǎn)油下降3.4 t，含水下降0.23個(gè)百分點(diǎn)(見圖6)。

2)平衡井產(chǎn)油量穩(wěn)定，產(chǎn)液量及含水下降。試驗(yàn)期間平衡井平均日產(chǎn)液546.7 t，日產(chǎn)油33.0 t，含水93.96%。與試驗(yàn)前相比，日產(chǎn)液減少54.5 t，產(chǎn)油量保持穩(wěn)定，含水下降0.57個(gè)百分點(diǎn)。目前與試驗(yàn)前相比日產(chǎn)液減少15 t，日產(chǎn)油多3.2 t，含水下降0.80個(gè)百分點(diǎn)(見圖7)。

3)試驗(yàn)區(qū)產(chǎn)水量減少，控制了含水上升。整個(gè)試驗(yàn)區(qū)周期注采前日產(chǎn)液1 141.9 t，日產(chǎn)油48.7 t，含水95.74%，試驗(yàn)期間平均日產(chǎn)液940.5 t，日產(chǎn)油45.5 t，含水95.16%，與試驗(yàn)前相比日產(chǎn)液減少201.4 t，日產(chǎn)油減少 3.2 t，日產(chǎn)水減少 198.2 m3，含水下降0.58個(gè)百分點(diǎn)。目前與試驗(yàn)前相比日產(chǎn)液減少 228.3 t，日產(chǎn)油減少 2.5 t，日產(chǎn)水減少225.8 m3，含水下降0.80個(gè)百分點(diǎn)(見圖8)。

圖6 中心井注驗(yàn)期間產(chǎn)量參數(shù)變化圖Fig.6 Change of output parameters during central well injection

圖7 平衡井注驗(yàn)期間產(chǎn)量參數(shù)變化圖Fig.7 Change of output parameters during balanced well injection

圖8 注驗(yàn)區(qū)注驗(yàn)期間產(chǎn)量參數(shù)變化圖Fig.8 Change of output parameters during injection test

圖6、圖7、圖8中，起始段是試驗(yàn)前的產(chǎn)量參數(shù)。

6.2 節(jié)約了注水量，減緩了產(chǎn)量遞減

截止到2008年10月底，累計(jì)少注水20.27×104m3，少產(chǎn)水7.40×104m3，試驗(yàn)區(qū)年自然遞減幅度為8.30%，與水驅(qū)同層系相比減緩0.2個(gè)百分點(diǎn)。

6.3 動(dòng)用狀況得到改善

1)周期注采有效的擴(kuò)大注入水的波及體積。對(duì)中心井選擇同一個(gè)半周期內(nèi)取樣化驗(yàn)，采出液礦化度均有不同程度的升高。如北3－丁5－70井采出液礦化度分析，結(jié)果顯示采出液總礦化度由4 561ppm(1ppm=1×10－6)上升到4 644 ppm，說明增加了新的動(dòng)用，注入水?dāng)U大了波及體積。

2)油層的吸水厚度增加，薄差油層動(dòng)用狀況得到改善。對(duì)比相同注水層段同位素吸水剖面顯示(北2－1－096井同層段)，油層的吸水厚度增加，薄差油層動(dòng)用狀況得到改善。

7 結(jié)語

1)水動(dòng)力學(xué)方法能夠改善注水開發(fā)效果，控制含水上升，且方法簡便，能夠大規(guī)模使用。

2)周期注水方式的選擇要結(jié)合區(qū)塊的開發(fā)特點(diǎn)和調(diào)整目的，充分考慮地層壓力、綜合含水等各項(xiàng)因素。

3)特高含水期后，適當(dāng)規(guī)模地實(shí)施周期注水，并將周期注水與周期采油結(jié)合起來，形成規(guī)?；瘧?yīng)用，可能成為改善層狀砂巖油田水驅(qū)開發(fā)效果的一種思路，但在目前實(shí)踐基礎(chǔ)上應(yīng)進(jìn)行技術(shù)上的完善和理論上的研究。

[1]中國石油天然氣總公司.改善高含水期油田注水開發(fā)效果實(shí)例[M].北京:石油工業(yè)出版社，1993.

[2]劉立支，肖華珍.周期注水油藏因素分析[J].勝利油田職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2000(4):14－16.

[3]孟翠萍，韓新宇，汪慧娟.周期注水提高采收率研究及應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工，2005(1):77 －78.

[4]張繼春.周期注水實(shí)驗(yàn)及增油機(jī)理研究[J].石油學(xué)報(bào)，2003(2):76－80.