井樓八區(qū)H3Ⅳ53層合理注水強度評估

李思民，王倩倩，魏 艷，劉逸盛

（1.成都理工大學能源學院，四川成都 610059；2.中國石油大學（華東），山東青島 266580）

井樓油田八區(qū)H3Ⅳ53層根據(jù)儲層地質(zhì)特征可劃分南北區(qū)塊。南部區(qū)塊平均孔隙度25.1%，平均滲透率1.12×103μm2，北部區(qū)塊平均孔隙度，平均滲透率22.73%，平均滲透率 0.6×103μm2。根據(jù)孔隙度、滲透率相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，H3Ⅳ53層連片性較好，非均質(zhì)性較弱，適合儲層注水開發(fā)。根據(jù)井樓八區(qū)注入水水質(zhì)分析，當前井口注水礦化度較高，含油及機械雜質(zhì)超標，已經(jīng)有部分水井出現(xiàn)注不進現(xiàn)象。在現(xiàn)有的儲層狀況和注入水水質(zhì)基礎上，合理調(diào)整注水強度，是當前解決注水問題優(yōu)先考慮的方法之一。本次研究，通過劃分注水強度等級，優(yōu)選合理注水強度計算方法，提出合理注水建議，以便達到既不傷害儲層又能提高水驅(qū)油效率的最終目的。

1 井樓八區(qū)H3Ⅳ53層物性參數(shù)統(tǒng)計分析

根據(jù)26口資料井物性分析統(tǒng)計，孔隙度分布范圍在17.06%～36.67%，孔隙度主要分布在20%～34%，平均值為26.66%；滲透率分布范圍在0.066×103μm2～5.579×103μm2，滲透率主要分布區(qū)間在 0.1×103μm2～10×103μm2，平均值為 1.399×103μm2，（見圖1，圖2，圖3）。

經(jīng)分析，孔隙度與滲透率有較好的相關關系，數(shù)據(jù)回歸結果表明，孔滲關系為K=0.0036×e0.204×Φ，相關系數(shù)為0.849 6。

孔隙度與滲透率良好的正相關關系說明，儲層孔隙度類型較為單一，發(fā)育粒間孔隙，裂縫不發(fā)育或影響較小。綜合評價，H3Ⅳ53層儲層物性較好，有利于注水開發(fā)。

2 井樓八區(qū)H3Ⅳ53層注入水水質(zhì)分析

2.1 注入水礦化度分析

井樓八區(qū)當前注水井，H3Ⅳ53層有31口。據(jù)現(xiàn)場水質(zhì)礦化度化驗資料統(tǒng)計（見表1）。

表1 井樓八區(qū)H3Ⅳ53層水礦化度檢測結果表

據(jù)統(tǒng)計，井樓八區(qū)油田儲層水質(zhì)礦化度最小值不低于1 899.30 mg/L，而最大值高達10 703.64 mg/L，平均礦化度約6 509.60 mg/L，因此，就水質(zhì)礦化度而言，井樓八區(qū)地層水屬于中等偏高礦化度水質(zhì)。經(jīng)現(xiàn)場分析可知，是由于輸水管線嚴重腐蝕，管線內(nèi)部結垢嚴重，成倍增加注入水離子濃度。

2.2 注入水機械雜質(zhì)、含油濃度分析

參照相關水質(zhì)評價標準[1]，井樓油田八區(qū)注水站水質(zhì)油珠含量符合注水要求，機雜含量超標。H3Ⅳ53層注水井井口含油、懸浮物均嚴重超標（見表2，表3）。

綜上所述，井樓八區(qū)注入水水質(zhì)不符合儲層注視要求，對儲層造成一定傷害，嚴重影響注水開發(fā)效果。在現(xiàn)有的注水條件下，調(diào)整合理注水強度是保護儲層，提高采收率的最為重要的改善措施。

3 合理注水強度

目前，油藏合理注水強度的確定方法主要有：（1）注采平衡油藏數(shù)值模擬法[2，3]；（2）傳統(tǒng)采油速度法[4，5]；（3）儲層巖石毛管力曲線法[6]；（4）壓力因素法[7]；（5）經(jīng)驗公式法；（6）注采井距法[4]。根據(jù)研究區(qū)的實際情況選取以下幾種方法進行研究。

3.1 合理注水強度計算

3.1.1 傳統(tǒng)采油速度法 井樓八區(qū)H3Ⅳ53層不含邊底水，可運用傳統(tǒng)的采油速度方法求解。注水強度與采油速度的關系式為（即單井注水強度）：

式中：qi-注水量，m3；h-注水層厚度，m；V-采油速度，%；A-油藏含油面積，km2；So-含油飽和度，%；fw-綜合含水，小數(shù)；Φ-孔隙度，%；n-注水井數(shù)。

計算結果（見表4）。

利用采油速度方法確定注水強度考慮的是注水層段的有效厚度,對于薄差油層注水強度的確定存在較大的誤差，同時得到的是單井平均注水強度值。由于H3Ⅳ53層油層較薄，傳統(tǒng)采油速度法計算不適用此區(qū)塊注水強度計算，表中數(shù)據(jù)僅供參考。

3.1.2 經(jīng)驗公式法 經(jīng)驗公式如下：

式中：Qi/h－注水強度；Ql－平均單井日注水量；Bo－原油體積系數(shù)；Bw－水的體積系數(shù)；fw－含水率。

由于H3Ⅳ53層油層較薄且注采井較少，不可再細分，故僅對H3Ⅳ53層注采井進行南北區(qū)塊合理注水強度計算（見表5）。

經(jīng)驗公式來源于常規(guī)砂巖油藏的的計算實例，公式僅考慮到油、水體積系數(shù)和區(qū)塊井日產(chǎn)液量，適用于儲層物性較好、油層較厚，生產(chǎn)較為穩(wěn)定的均質(zhì)性油藏，其計算結果偏保守。井樓八區(qū)H3Ⅳ53層南北部儲層物性差異較大，且油層較薄，尤其北部區(qū)塊生產(chǎn)狀況不穩(wěn)定，此處運用經(jīng)驗公司計算結果較為貼近井樓八區(qū)合理注水強度值，但仍不夠十分準確，僅作參考。

表2 井樓八區(qū)H3Ⅳ53層注入水含油、機械雜質(zhì)抽檢結果表

表3 井樓八區(qū)H3Ⅳ53層注入水含油、機械雜質(zhì)抽檢結果表

表4 井樓八區(qū)合理注水強度參數(shù)表－采油速度法

表5 井樓八區(qū)合理注水強度參數(shù)表-經(jīng)驗公式法

表6 井樓八區(qū)合理注水強度參數(shù)表-注采井距法

表7 井樓八區(qū)H3Ⅳ53層當前注采狀況

表8 井樓八區(qū)H3Ⅳ53層注水調(diào)整狀況對比

3.1.3 注采井距法 注水強度與注采井距的關系式為：

式中：m-注采比，無因次；Pwf-采油井井底流壓，MPa；Pj-注水井井底流壓，MPa；Rwo-注采井距，m；Rw-注水井井徑，m；Kw-水相滲透率，%；qi/h-合理注水強度，（m3/d·m）。

將井樓八區(qū)H3Ⅳ53層相關數(shù)據(jù)（見表6）。

注采井距法是普通砂巖油藏常用的合理注水強度計算方法，有機的結合了井樓八區(qū)井距、注采井井底流壓等參數(shù)，對于合理注水強度的計算提供準確的理論依據(jù)。結合油田現(xiàn)場注水強度，綜合比較幾種合理注水強度計算方法和使用條件，注采井距法計算結果最為合適。由上表可知，井樓八區(qū)H3Ⅳ53層南部區(qū)塊合理注水強度分別是12.31 m3/（d·m），北部區(qū)塊合理注水強度分別是9.26 m3/（d·m）。南部區(qū)塊注水強度均高于北部區(qū)塊，這也符合南部儲層物性好、產(chǎn)液量高、注水強度大，北部受儲層物性、注入水水質(zhì)影響而注水強度稍低的情況。

3.2 合理注水強度分析

3.2.1 實際注水強度與合理注水強度對比分析 從當前現(xiàn)場注采情況可知，井樓八區(qū)H3Ⅳ53層當前注水狀況整體基本滿足注水要求，但部分注水井注水強度仍調(diào)整，現(xiàn)將區(qū)塊當前注水強度與合理注水強度做對比，相關參數(shù)（見表7，表8）。

由表7，表8可知，當前注水強度低于合理注水強度，仍有上調(diào)空間。H3Ⅳ53南部區(qū)塊注水基本滿足注采要求，北部區(qū)塊單井平均日注水量仍可增加5～6噸。然而現(xiàn)場北部區(qū)塊注水情況較差，出現(xiàn)注不進、無法增加單井注水量的情況。分析認為，北部區(qū)塊儲層物性差，注水水質(zhì)不達標，長時間注入超標污水導致孔喉堵塞，是注水受效較差，注不進的主要原因。另一方面是因為現(xiàn)場提供的注水井和采油井井底流壓相關數(shù)據(jù)存在一定誤差，這也是造成計算結果偏差的影響因素。

3.2.2 實際注水強度與合理注水強度對比分析 （見表 9）。

通過表9對比可知，H3Ⅳ53層注水強度需要做相應的調(diào)整，南部區(qū)塊部分注水井需要上調(diào)注水強度，北部區(qū)塊則多數(shù)需要下調(diào)注水強度。其中，L828井為2011年10月轉(zhuǎn)注H3Ⅳ53層、L838井是2012年2月轉(zhuǎn)注H3Ⅳ53層，臨井生產(chǎn)時間長，該井注水時間短，在當前注水壓力下，可以適當提高注水強度。根據(jù)上述分析和油田實際生產(chǎn)情況，參照油田相關劃分標準，將當前注水強度進行等級劃分（見表10）。

表9 H3Ⅳ53單井合理注水強度與當前注水強度對比表

表10 當前注水強度等級劃分

由表10統(tǒng)計可知，井樓八區(qū)北部區(qū)塊只有約14.29%的注水井注水強度大于12 m3/（m·d），而南部1/2以上注水井注水強度大于12 m3/（m·d），說明南部區(qū)塊注水強度明顯好于北部注水強度。綜觀整個區(qū)塊，約1/2注水井注水強度低于8 m3/（m·d），屬于低效注水井，在注水方案中需要結合水質(zhì)情況作出相應注水調(diào)整。綜上所述，注采井距法確定的井樓八區(qū)H3Ⅳ53層合理注水強度最為合適。H3Ⅳ53層南部合理注水強度為12.31 m3/（m·d），注水強度屬于較好級別，當前注水強度基本符合要求。而H3Ⅳ53層北部合理注水強度為9.26 m3/（m·d），目前超過半數(shù)的注水井注水強度小于8 m3/（m·d），因此，北部還有適當提高注水強度的空間。

3.2.3 地層破裂壓力下的單井最大注水量 單井合理注水強度不僅需要滿足當前注水需要，而且要滿足合理注水強度下的注水量不能超過地層破裂壓力下的最大注水量要求，否則容易造成地層破裂，造成水竄或者生產(chǎn)井附近注水突進等復雜情況。參照井樓八區(qū)以往地層壓力數(shù)據(jù)，現(xiàn)求各單井破裂壓力下的最大注水量過程如下。

根據(jù)系數(shù)指數(shù)公式：吸水指數(shù)＝日注水量/（井底流壓-地層靜壓）

在保滿足當前吸水指數(shù)的條件下：

破裂壓力下的最大注水量＝吸水指數(shù)×（地層破裂壓力-地層靜壓）

地層靜壓：P＝5.09 MPa。

將表11，表12進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，做當前注水狀況與破裂壓力下的最大注水狀況對比（見表13）。

由表13可知，井樓八區(qū)當前整體注水狀況相對穩(wěn)定，H3Ⅳ53層當前注水強度和注水量基本接近注水極限，上調(diào)空間較小，結合預測合理注水強度，在現(xiàn)場調(diào)配時應注意上調(diào)幅度，避免超過最大注水限制導致地層破裂或注水管柱的破裂。

4 結論

（1）井樓八區(qū)H3Ⅳ53層儲層物性較好，南部平均孔隙度滲透率好于北部，儲層物性對北部注水開發(fā)影響較大。

（2）H3Ⅳ53層注入水水質(zhì)礦化度偏高，含油及機械雜質(zhì)超標，對儲層孔隙度、滲透率造成一定的傷害，直接影響注水開發(fā)效果。

（3）在現(xiàn)有的儲層物性及注入水水質(zhì)等條件下，綜合比較多種合理注水強度計算方法最終得出，注采井距法適合本區(qū)塊合理注水強度確定。所預測的合理注水強度符合現(xiàn)場注水要求，且在不超過地層破裂壓力的條件下，滿足最大注水要求。

表11 樓八區(qū)南部區(qū)塊破裂壓力下的最大注水量

表12 樓八區(qū)北部區(qū)塊破裂壓力下的最大注水量

表13 樓八區(qū)當前注水狀況與最大允許注水狀況對比表

對比當前注水強度和預測的合理注水強度，南部區(qū)塊注水現(xiàn)狀基本滿足注水需求，北部區(qū)塊注水強度相比之下仍有較大上升空間。但由于注入水水質(zhì)不達標，北部儲層物性較差，故當前注水條件下，北部區(qū)塊注水強度僅能做單井微調(diào)，以免造成儲層深度破壞，甚至壓裂地層。

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