非均質(zhì)油層單層突進(jìn)界限表征研究

楊東（大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠）

引言

非均質(zhì)多油層油田，由于油層性質(zhì)和控制程度等存在差異，引起注入水沿著滲透率較高、厚度較大的油層快速推進(jìn)，首先到達(dá)油井，此種現(xiàn)象定義為單層突進(jìn)，是層間矛盾的突出體現(xiàn)。單層突進(jìn)極易形成低效或無(wú)效注采循環(huán)現(xiàn)象，導(dǎo)致油層動(dòng)用不均衡，加快含水上升和產(chǎn)量遞減速度。因此，研究非均質(zhì)油層單層突進(jìn)的形成原因及相應(yīng)的調(diào)整對(duì)策具有重要意義[1]。

統(tǒng)計(jì)H油田2001年以來(lái)的7410井次注入剖面資料，共有57914層（次）相對(duì)吸水量大于0，平均單層相對(duì)吸水12.80%。從分布頻率來(lái)看，以低于10%的為主，從累計(jì)分布曲線來(lái)看，90%以上的油層相對(duì)吸水量低于30%（圖1）。

圖1 H油田油層相對(duì)吸水量分布曲線

砂體類型不同，相對(duì)吸水量的構(gòu)成也不同（表1）。油層發(fā)育有效厚度越大，相對(duì)吸水量越高，異常吸水（相對(duì)吸水量＞30%）的比例就越高。

表1 不同砂體類型相對(duì)吸水量構(gòu)成

1 單井徑向模型及單層突進(jìn)界限研究

為深入研究非均質(zhì)油層的注入狀況，建立了單井徑向模型（圖2）。

圖2 單井徑向模型

假定1口注水井，射開(kāi)n個(gè)油層，hi、ki、μi分別代表第i個(gè)油層的砂巖厚度、滲透率和流體黏度，P1為注水井流動(dòng)壓力，P2為采油井流動(dòng)壓力，注采井距為L(zhǎng)。依據(jù)達(dá)西定律可知，理論上注入水在各油層中的流量與滲透率、注采壓差和截流面積成正比，與注采井距和流體黏度成反比：

結(jié)合礦場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)可知，當(dāng)單層注入量大于平均注入量2倍時(shí)，便發(fā)生嚴(yán)重的層間干擾，導(dǎo)致油層動(dòng)用不均衡。因此，將2倍平均流量確定為單層突進(jìn)的臨界標(biāo)準(zhǔn)：

針對(duì)單層突進(jìn)量化評(píng)價(jià)，可利用注入剖面資料量化評(píng)價(jià)儲(chǔ)層吸水狀況，引入概念單層突進(jìn)系數(shù)λ來(lái)表征單層突進(jìn)現(xiàn)象，即單層相對(duì)注入量與全井平均單層相對(duì)注入量的比值。當(dāng)某一油層相對(duì)吸水量大于單井平均相對(duì)吸水量2倍時(shí)，即λ≥2時(shí)，油層即發(fā)生單層突進(jìn)。

式中：

d——每個(gè)油層相對(duì)吸水量；

n——全井吸水層數(shù)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)（表2），全區(qū)共57914個(gè)吸水層，平均單層突進(jìn)系數(shù)1.28，共有突進(jìn)油層4980層，占8.60%，平均單層突進(jìn)系數(shù)3.21。砂體發(fā)育越好，單層突進(jìn)現(xiàn)象越明顯，其中有效厚度大于2m的油層單層突進(jìn)比例達(dá)到35.58%。表外儲(chǔ)層和表內(nèi)薄層也存在一定的單層突進(jìn)現(xiàn)象。

表2 不同砂體類型單層突進(jìn)狀況

2 單層突進(jìn)控制規(guī)律研究

通過(guò)擬合突進(jìn)系數(shù)與油層滲透率、注采井距、注采壓差，以及連通比例等指標(biāo)的關(guān)系，確定了單層突進(jìn)的成因[2]。

油層滲透率越大，越容易發(fā)生單層突進(jìn)。單層突進(jìn)系數(shù)與滲透率成線性正相關(guān)（圖3），相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.899。這也是油層發(fā)育程度越好，動(dòng)用越好，越容易發(fā)生單層突進(jìn)的主要原因。

圖3 滲透率與單層突進(jìn)擬合規(guī)律

有效厚度越大，越容易發(fā)生單層突進(jìn)。單層突進(jìn)系數(shù)與有效厚度成線性正相關(guān)（圖4），相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.844。

圖4 折算有效厚度與單層突進(jìn)擬合規(guī)律

注采井距越大，越容易發(fā)生單層突進(jìn)。單層突進(jìn)系數(shù)與注采井距成反比（圖5），二者成二階多項(xiàng)式關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.841。注采井距越大，壓力梯度越小，達(dá)不到部分油層特別是薄差儲(chǔ)層的啟動(dòng)壓力梯度，導(dǎo)致注入水沿發(fā)育較好的表內(nèi)厚層迅速推進(jìn)的概率越大。

圖5 注采井距與單層突進(jìn)擬合規(guī)律

按照達(dá)西線性滲流規(guī)律，單層突進(jìn)系數(shù)也與注采壓差和原油黏度有一定關(guān)系，但由于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際中注采壓差差異不大，擬合結(jié)果規(guī)律不明顯，并且各油層間原油黏度基本相當(dāng)，故不予討論。此外，從突進(jìn)系數(shù)與控制程度（井點(diǎn)）擬合結(jié)果來(lái)看，規(guī)律也不明顯。因此可以確定，單層突進(jìn)主要受油層滲透率、有效厚度和注采井距3個(gè)因素影響，與三者均成正比例關(guān)系。

3 節(jié)能對(duì)策及應(yīng)用效果

低效無(wú)效注入界限及對(duì)策對(duì)于H開(kāi)發(fā)區(qū)具有較好的適應(yīng)性，對(duì)于水驅(qū)開(kāi)發(fā)的其他油田也具有一定的借鑒意義。“十一五”以來(lái)，為減少因油層單層突進(jìn)導(dǎo)致的低效無(wú)效注水，共應(yīng)用該方法判斷單層突進(jìn)927井次，有針對(duì)性地實(shí)施了注水井細(xì)分和化學(xué)淺調(diào)剖。通過(guò)上述措施，有效減緩和控制單層突進(jìn)1356層，累計(jì)少注水1237.35×104m3，少產(chǎn)液65.72×104t，累計(jì)節(jié)電7424.10×104kWh。

3.1 應(yīng)用注水井細(xì)分技術(shù)控制低效無(wú)效注入

針對(duì)影響單層突進(jìn)的主要因素，制定了“666”細(xì)分注水標(biāo)準(zhǔn)（層段單卡小層數(shù)低于6個(gè)，層段單卡砂巖厚度小于6m，層段內(nèi)滲透率變異系數(shù)不大于0.6），共實(shí)施細(xì)分609口。以A塊注水井細(xì)分方案調(diào)整為例，該井區(qū)受層間干擾影響，單層突進(jìn)比較嚴(yán)重，累計(jì)動(dòng)用程度只有70.6%。為此，針對(duì)周圍采出井含水上升和產(chǎn)量遞減速度較快的井，以單次吸水比例低于40%，有2段以上不符合“666”分注標(biāo)準(zhǔn)的注水井為重點(diǎn)實(shí)施細(xì)分，共計(jì)271井次。細(xì)分后，油層動(dòng)用狀況得到明顯改善（表3），單層突進(jìn)現(xiàn)象得到有效控制。

表3 A塊注水井細(xì)分前后油層動(dòng)用狀況對(duì)比

3.2 應(yīng)用化學(xué)淺調(diào)剖技術(shù)控制低效無(wú)效注入

化學(xué)淺調(diào)剖采取區(qū)塊集中調(diào)剖和零星調(diào)剖2種方式，共實(shí)施242口井。以B塊西部某井區(qū)集中層位整體淺調(diào)剖為例，該井區(qū)計(jì)劃調(diào)剖的7口注水井在高Ⅰ6+7層，平面上以水下分流河道砂體為主，砂體發(fā)育厚度較大，平面連通較好，注采關(guān)系較完善。從剖面資料量化結(jié)果看，高Ⅰ6+7層單層突進(jìn)因數(shù)為2.1；從采出狀況看，周圍油井的采出程度較低，但含水級(jí)別較高，說(shuō)明高Ⅰ6+7層為該井區(qū)的主要吸水層，該層已經(jīng)發(fā)生了單層突進(jìn)。2009年，為減少低效無(wú)效注水、控制含水上升速度，對(duì)該井區(qū)內(nèi)7口注水井實(shí)施化學(xué)淺調(diào)剖，周圍共有7口油井受效，累計(jì)增油0.42×104t，累計(jì)少注水5.1×104m3，少產(chǎn)液0.27×104t，累計(jì)節(jié)電30.50×104kWh。

4 結(jié)論

利用注入剖面資料的相對(duì)吸水量表征單層突進(jìn)是可行的。當(dāng)單層突進(jìn)因數(shù)大于2時(shí)，即儲(chǔ)層相對(duì)吸水量大于平均單層相對(duì)吸水量的2倍時(shí)，產(chǎn)生單層突進(jìn)，其受油層滲透率、有效厚度和注采井距控制，且與三者成正相關(guān)。滲透率1μm2、有效厚度3m和注采井距400m是單層突進(jìn)的臨界控制界限。利用該方法判斷單層突進(jìn)，應(yīng)用注水井細(xì)分和化學(xué)淺調(diào)剖技術(shù)，可有效控制低效無(wú)效注水，節(jié)能效果顯著。

[1]許建紅.儲(chǔ)層非均質(zhì)對(duì)油田開(kāi)發(fā)效果的影響[J].斷塊油氣田,2007,14(5)：29-31.

[2]趙永富,田恩龍,張國(guó)棟.達(dá)西定律與滲流控制[J].黑龍江水利科技,2008(4)：65.