特高含水期油田不穩(wěn)定注水機理及適應性研究

阮明龍 羅登宇 熊蕓羚 袁玉鳳 尹高平

(1.西南石油大學油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室，成都 610500;2.西南石油大學化學化工學院，成都 610500;3.中國石化河南油田第一采油廠地質研究所，河南 桐柏 474780)

雙河油田437塊Ⅱ1－2層系含油面積1.33 km2，原油地質儲量304.5×104t，油藏平均孔隙度20.9%，平均滲透率682×10－3μm2。1977年投入開發(fā)，截至2012年8月，該油田采出程度達48.98%，綜合含水達96.82%，開發(fā)矛盾越來越突出，穩(wěn)產難度大，“控水挖潛”成為該油田的首要任務。

1 研究模型的建立

根據(jù)437塊Ⅱ1－2層系地質研究成果和地質建模數(shù)據(jù)，結合該油藏的相滲數(shù)據(jù)、小層數(shù)據(jù)、井位資料、井斜資料、射孔資料、生產動態(tài)資料等進行437塊Ⅱ1－2層系生產歷史擬合為后期研究提供可靠地質模型，建立的地質模型如圖1所示。

圖1 雙河油田437塊Ⅱ1－2層系地質模型

2 特高含水期不穩(wěn)定注水機理研究

油田在常規(guī)注水條件下，特高含水期的注采井網(wǎng)驅替系統(tǒng)會在采油井與注水井的連線上形成滯留區(qū)，也就是壓力平衡區(qū)，導致該區(qū)域水淹嚴重，原油驅替不出。實施不穩(wěn)定注水技術［1］，由于毛管力和彈性力的作用，會產生毛管滲吸現(xiàn)象和壓力擾動現(xiàn)象，使注入水波及到常規(guī)注水未能波及到的區(qū)域，提高特高含水期油藏的采收率［2］。

2.1 毛管滲吸作用

一個完整的不穩(wěn)定注水周期分為注水階段、停注階段和復注階段。特高含水期油田，注水階段(見圖2)主孔道中大部分原油已經(jīng)被驅替采出，這時由于粗孔道中的注水外壓遠遠大于細孔道和裂縫中產生的毛管壓力，細孔道和裂縫中的剩余油將不能采出，這時形成毛管力與注水壓力的第一次壓力平衡。

圖2 注水階段巖石孔隙中油流動示意圖

在停注階段(見圖3)，注入水的壓力開始下降，這時毛管力與外壓的壓力平衡被打破，被滯留在細孔道和裂縫中的剩余油逐漸流向粗孔道，產生毛管滲吸現(xiàn)象，毛管力逐漸下降，形成毛管力與注水壓力的第二次壓力平衡，細孔道和裂縫中的原油停止流動。

圖3 停注階段巖石孔隙中油流動示意圖

在復注階段，注入水的外壓增大，將滲吸到粗孔道的剩余油驅向井底。同時，注入水在強大的外壓下進入細孔道和縫隙，發(fā)生強迫自滲吸，使這里面的原油停止向外流動，達到一次新的壓力平衡(見圖4)。

圖4 復注階段巖石孔隙中油流動示意圖

2.2 壓力擾動作用

在不穩(wěn)定注水實施過程中，彈性力的作用會引起壓力擾動現(xiàn)象［3］(見圖5)，壓力擾動可以將一部分剩余油運移到賈敏效應相對較小的孔隙中而被外壓驅替出。同時，當剩余油處于壓力擾動的最大值時，可以使一部分剩余油在賈敏效應較大的孔隙中被采出。

圖5 雙河油田437塊Ⅱ1－2層系不穩(wěn)定注水壓力預測曲線

利用建立好的地質模型，優(yōu)選出464、H2101和S2107井組，進行常規(guī)注水、考慮毛管力和彈性力的不穩(wěn)定注水以及只考慮彈性力的不穩(wěn)定注水效果預測，預測時間為5a，從預測結果(見表1)可知，特高含水期油藏不穩(wěn)定注水受到毛管力與彈性力的綜合作用［4］，彈性力的作用略大于毛管力，在毛管滲吸和壓力擾動下，剩余油才從細孔道和裂縫中被不斷采出，提高該類油藏的采收率。

表1 雙河油田437塊Ⅱ1－2層系不穩(wěn)定注水彈性力與毛管力的作用對比表

3 特高含水期不穩(wěn)定注水適應性研究

對國內注水開發(fā)油田特高含水期實施的不穩(wěn)定注水技術取得較好效果的實例進行總結，得到特高含水期油田不穩(wěn)定注水現(xiàn)場實施地質特征對比表(見表2)，可得出適用于不穩(wěn)定注水技術的特高含水期油藏應滿足如下4個條件:(1)儲層層內、層間非均質性較強［5］;(2)油藏巖石親水;(3)油層的連通程度要高、井網(wǎng)的適應性要好;(4)油藏平面和縱向上剩余油均有一定的潛力。

表2 國內特高含水期油田不穩(wěn)定注水地質特征對比表

表2 續(xù)

3.1 儲層的層內和層間非均質性

437塊Ⅱ1－2層系層間非均質系數(shù)為0.5，屬于中等非均質，由于存在隔夾層，加重了層間的非均質程度。同時，437塊6個層位多口井芯的滲透率統(tǒng)計結果(見表3)顯示該斷塊的層內非均質性比較嚴重。

3.2 巖石的親水特征

通過對層系的相滲曲線進行測定，得到束縛水飽和度為28%，殘余油飽和度為26%，等滲點含水飽和度大于50.0%，說明本油藏親水。

3.3 油層的連通性和井網(wǎng)適應性

層系一共有6個含油砂體，5個隔夾層達到0.39% ～97.8%的鉆遇率，說明縱向上油層疊加較好，垂向上連通性好。

層系的驅替特征曲線走勢平穩(wěn)、水驅控制程度達到91.7%，說明層系的井網(wǎng)適應性較好。

3.4 油藏的剩余油潛力

通過對地質模型進行生產歷史擬合［6］，得到層系的剩余油分布情況(表4)，統(tǒng)計出層系剩余地質儲量155.34 ×104t，其中58.1 ×104t剩余油是受到井間滯留［7］而造成的，占剩余油儲量的37.41%。該部分剩余油大多滯留在注水井間和油井間的壓力平衡區(qū)，最適合用不穩(wěn)定注水方法采出。

表4 雙河油田437塊Ⅱ1－2層不穩(wěn)定注水剩余油潛力表

437塊Ⅱ1－2層系儲層層內、層間非均質性較強，巖石親水，井網(wǎng)適應性較好，油層連通程度高，平面、縱向上均具有一定潛力，所以現(xiàn)階段適合利用不穩(wěn)定注水技術進行生產。

4 結論

(1)特高含水期油田不穩(wěn)定注水機理解釋為毛管力和彈性力的共同作用，彈性力的作用略大于毛管力。

(2)毛管滲吸現(xiàn)象和壓力擾動現(xiàn)象會提高特高含水期油田不穩(wěn)定注水時的采收率。

(3)特高含水期油田實施不穩(wěn)定注水的條件是非均質強、巖石親水、油層連通程度高、井網(wǎng)適應性好，并且具有一定剩余油潛力。

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［4］Hchipanov A A，Surguchev L M，Virnovsky G A，et al.Improved Waterflood-Analytical Screening of Cyclic Parameters［C］.Paper E046 Presented at the 70th EAGE Conference ＆ Exhibition，Rome，Italy，2008，6:9-12.

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