周期注水改善低流度油藏開發(fā)效果影響因素研究

衛(wèi)喜輝，王睿恒，田曉冬，單理軍，張 堯，郭 肖

（1.中國石油大學(xué)（華東），山東青島 266555；2.中國石油大港油田分公司勘探開發(fā)研究院；3.中國石油大港油田分公司對外合作項目部）

周期注水改善低流度油藏開發(fā)效果影響因素研究

衛(wèi)喜輝1，王睿恒1，田曉冬2，單理軍1，張 堯3，郭 肖1

（1.中國石油大學(xué)（華東），山東青島 266555；2.中國石油大港油田分公司勘探開發(fā)研究院；3.中國石油大港油田分公司對外合作項目部）

采用數(shù)值模擬方法研究了油藏地質(zhì)因素和開發(fā)因素對周期注水的影響，結(jié)果表明，與常規(guī)油藏中毛管力是周期注水的主要作用機理不同，低流度油藏中彈性力的作用是第一位的；為了獲得較大的地層壓力波動，充分發(fā)揮彈性力作用，最好采用同步周期注水，且越早轉(zhuǎn)入周期注水越好，周期注水階段累積注水量最好保持與常規(guī)注水相同的累積注水量。

低流度油藏；周期注水；數(shù)值模擬；啟動壓力梯度；影響因素

1 概述

周期注水作為油田開發(fā)中后期一種常用的水動力學(xué)調(diào)整方法，它可以依靠目前的井網(wǎng)層系，廣泛適用于普通中高滲砂巖油藏以及低滲透或裂縫性油藏［1－2］。低流度油藏是指流度小于30×10－3μm2／（mPa·s）的油藏，它主要包括低滲透油藏和部分稠油油藏，流體滲流時存在啟動壓力梯度［3－5］，同時由于儲層的縱向、層內(nèi)和平面非均質(zhì)性，常規(guī)注水開發(fā)效果差。為了改善低流度油藏開發(fā)效果，大港油田已經(jīng)開展了低流度油藏周期注水先導(dǎo)試驗，取得了一定效果［6］。

本文以大港油田某低流度油藏地質(zhì)和流體參數(shù)為基礎(chǔ)，采用數(shù)值模擬方法，考慮啟動壓力梯度作用，研究影響周期注水開發(fā)效果的地質(zhì)因素和開發(fā)因素。

2 周期注水改善開發(fā)效果影響因素分析

周期注水基礎(chǔ)模型的油藏頂深3 000 m，孔隙度16%，各層滲透率（20～80）×10－3μm2，地下原油粘度4 mPa·s左右，原始地層壓力32 MPa，飽和壓力12 MPa，采用五點法井網(wǎng)。在含水率達(dá)到70%時轉(zhuǎn)入周期注水，間注半周期為30天，定液量生產(chǎn)，并保證一個注水周期內(nèi)累積注水量和常規(guī)注水的相等。在周期注水基礎(chǔ)模型上分析地質(zhì)因素和開發(fā)因素對周期注水開發(fā)效果的影響。

2.1 潤濕性

由于潤濕性對相滲曲線影響很大，且油濕時油水毛管力為負(fù)值，中性潤濕時毛管力為0，故改變油水的相滲曲線和毛管力的正負(fù)來考慮潤濕性對周期注水的影響。水濕、中性和油濕油藏的常規(guī)注水采出程度分別為31.40%、19.96%和14.80%，周期注水采出程度分別為35.42%、24.38%和18.67%，采出程度增加值分別為4.01%、4.42%和3.86%。由圖1可以看出，對不同潤濕性的油藏進(jìn)行周期注水都有很好的效果，潤濕性對有啟動壓力梯度作用的低流度油藏的周期注水效果影響不大。

圖1 不同潤濕性油藏周期注水和常規(guī)注水采出程度與含水率曲線

2.2 毛管力

為了定量研究毛管力在周期注水階段中的作用，對毛管力進(jìn)行平移增大、減小和斜率增大、減?。ū?），結(jié)果表明毛管力大小或毛管力斜率大小對周期注水的影響不大，且彈性力作用在總的采出程度增加值中占50%以上，即在有啟動壓力梯度作用的低流度油藏中，周期注水主要依靠彈性力作用，而毛管力的作用很小。這是因為考慮啟動壓力作用時模型中網(wǎng)格間的x和y方向的啟動壓差0.0 2～0.03 MPa，z方向的啟動壓差多在為0.015～0.025 MPa之間，而油藏中毛管力曲線上多在0.02 MPa之下，相鄰網(wǎng)格間的毛管壓力差不足以克服網(wǎng)格間的啟動壓力差，使得油藏中毛管滲吸作用很難發(fā)揮。

表1 不同毛管力的油藏周期注水和常規(guī)注水采出程度結(jié)果

2.3 彈性力

在周期注水階段不考慮毛管力作用，分析彈性力（主要體現(xiàn)在原油壓縮系數(shù)）對周期注水的影響（表2），結(jié)果表明隨原油彈性壓縮系數(shù)的增大，周期注水提高采出程度的增加值變小。這主要因為在間注周期相同的情況下，原油壓縮系數(shù)的增大，造成注水和停注期間的地層壓力變化減小，壓力波動范圍減小導(dǎo)致主要靠彈性力作用的高低滲層（區(qū)域）間的液體交滲減小，周期注水效果變差。

表2 不同原油壓縮系數(shù)油藏的周期注水和常規(guī)注水采出程度結(jié)果

2.4 原油粘度

隨原油粘度增大，周期注水的效果變差。這是由于原油粘度增大，不僅高低滲層間的液體滲流阻力增加，同時導(dǎo)致啟動壓力梯度增大，也會導(dǎo)致高低滲層間的滲流阻力增加，所以周期注水采出程度的增加值減小。

2.5 縱向非均質(zhì)性

非均質(zhì)層狀油層中，周期注水的效果主要是通過層間的流體交滲來實現(xiàn)的。通過設(shè)置不同高低滲透層的滲透率比值來放映儲層的非均質(zhì)性（表3），結(jié)果表明：周期注水的效果并非隨儲層非均質(zhì)程度的增加而增加，而是存在一個周期注水最佳受益的非均質(zhì)程度。非均質(zhì)程度太小，周期注水在高低滲透層引起壓力擾動太小，液體交滲流動的動力不足；非均質(zhì)程度太大，高低滲層間的傳導(dǎo)系數(shù)減小且啟動壓力梯度增大，造成層間交滲阻力太大，周期注水效果大大減小。

表3 不同縱向非均質(zhì)油藏的周期注水和常規(guī)注水采出程度結(jié)果

2.6 油藏封閉性

不管油藏封閉性與否，周期注水的開發(fā)效果都好于常規(guī)注水，但封閉性油藏周期注水效果好于有水體的油藏（表4）。水體的存在導(dǎo)致周期注水時的油藏壓力波動范圍變小，不能充分發(fā)揮彈性力排油作用。

表4 不同平面非均質(zhì)油藏的周期注水和常規(guī)注水采出程度結(jié)果

2.7 周期注水時機

不管何時進(jìn)行周期注水，周期注水的效果都好于常規(guī)注水（表5）。但當(dāng)含水率大于90%時，周期注水提高采收率程度大大減小，周期注水效果變差，因此越早進(jìn)行周期注水越好。

2.8 間注周期

（1）對稱周期。隨著間注半周期的增大，采收率增加值也逐漸增大，但增加幅度越來越小，同時間注半周期越長，平均地層壓力降低越大（表6）?？紤]到地層壓力降低可能引起原油脫氣，不利于原油的地下流動，所以當(dāng)彈性力是周期注水的主要作用力時，間注周期的選擇不可以越大越好，間注周期的確定也必須考慮到地層壓力的保持水平。

表5 不同注水時機的周期注水采出程度結(jié)果

表6 不同間注周期的周期注水采出程度結(jié)果

（2）非對稱周期。非對稱周期分為兩類：短注長停型和常注短停型，一般來說短注長停型非對稱周期注水效果較好（表7）。這是由于注水15天停75天方案中的壓力波動范圍大于注75天停15天，充分發(fā)揮了彈性力作用。但這要求的注水速度也非常高，必須考慮實際注水管線所承受的最高壓力，在允許的范圍內(nèi)，增加注水速度，減少注水時間，增加停注時間。

表7 非對稱周期的周期注水采出程度結(jié)果

2.9 周期注水量

當(dāng)累積注水量為常規(guī)注水的70%時，采出程度增加值已大大減小。雖然注水量為常規(guī)注水量的96%采出程度最高，但是此時平均地層壓力下降很大，油井的生產(chǎn)控制已轉(zhuǎn)為定井底流壓生產(chǎn)，所以為保持地層壓力，周期注水量應(yīng)等于常規(guī)注水時的注水量。

2.10 周期注水方式

將平面上注水井分為兩組，縱向上模擬層位分為兩個注水層段，進(jìn)行平面同步、縱向異步、平面異步－縱向同步、平面同步－縱向異步和平面異步－縱向異步周期注水（表8），表明平面同步注水最好。這是因為平面同步注水產(chǎn)生的壓力波動范圍大，充分發(fā)揮了彈性力作用。

表8 不同周期注水方式的周期注水采出程度結(jié)果

3 結(jié)論

（1）低流度油藏中存在啟動壓力梯度，使得毛管滲吸作用大大減弱，因此低流度油藏進(jìn)行周期注水時彈性力起主要作用。

（2）不同潤濕性的低流度油藏周期注水都可取得好的開發(fā)效果，但周期注水更適合于原油粘度低、油藏封閉性好和縱向非均質(zhì)中等的低流度油藏。

（3）越早轉(zhuǎn)入周期注水，開發(fā)效果越好，同時為了獲得較大的油藏壓力波動，充分發(fā)揮彈性力的作用，低流度油藏中最好采用同步周期注水（所有注水井同注同停），且保持周期注水累積注水量與常規(guī)注水的相同。

［1］ 王漢林，陳軍斌，畢升.魏崗油田井組周期注水先導(dǎo)試驗［J］.西安石油學(xué)院學(xué)報，2000，15（5）：32－35.

［2］ 楊廷明，畢生，何濤，等.不穩(wěn)定注水適應(yīng)性分析［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2003，32（4）：32－34.

［3］ 楊滿平，任寶生.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.

［4］ 甘慶明，成珍.低滲油藏非達(dá)西滲流啟動壓力梯度的確定方法［J］.油氣井測試，2004，13（3）：1－3.

［5］ 謝曉慶，張賢松，陳民鋒.薄層低品位油藏啟動壓力梯度實驗研究［J］.巖性油氣藏，2011，25（3）：97－100.

［6］ 李斌.小集油田周期注水方案研究［J］.科技信息，2006（9）：207－207.

TE357.6

A

1673－8217（2012）03－0057－03

2011－11－20

衛(wèi)喜輝，1987年生，中國石油大學(xué)（華東）在讀研究生，研究方向為油藏數(shù)值模擬。

中國石油大港油田分公司科技攻關(guān)項目“關(guān)鍵注水政策技術(shù)定量化研究”（DGYT－2010－JS－353）。

李金華