低滲砂巖油藏脈沖注水研究

鄧晴陽(yáng)，羅元，郭宇，黨偉

（成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川成都610059）

低滲砂巖油藏脈沖注水研究

鄧晴陽(yáng)，羅元，郭宇，黨偉

（成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川成都610059）

針對(duì)低滲砂巖油藏存在注水困難，驅(qū)油效率較低等問(wèn)題，脈沖注水能夠明顯改善其開發(fā)效果。文章在實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)改變脈沖注水參數(shù)（如脈沖壓力、周期等），可提高樣品的驅(qū)油效率。通過(guò)此理論基礎(chǔ)對(duì)新疆油田某低滲砂巖油田實(shí)驗(yàn)區(qū)進(jìn)行脈沖注水實(shí)驗(yàn)，在對(duì)多參數(shù)進(jìn)行論證后認(rèn)為注2停2的方式可最大程度上提高試驗(yàn)區(qū)的最終采收率。并認(rèn)為脈沖注水時(shí)間越早，采出程度會(huì)逐漸提高，但提高幅度有限。本研究成果可為類似低滲透砂巖油藏的開發(fā)提供指導(dǎo)。

脈沖注水；低滲透；砂巖油藏

低滲透砂巖油藏由于物性較差，注水相對(duì)較為困難。并且注入水的波及效率較低，在開發(fā)過(guò)程中地層能量逐漸降低，儲(chǔ)層動(dòng)用差，油井產(chǎn)量遞減較快，從而導(dǎo)致油田的最終開發(fā)效果較差。對(duì)此，國(guó)內(nèi)外專家開展了大量研究，孟立新等［1］進(jìn)行了油藏特高含水時(shí)期脈沖注水對(duì)采收率的影響，但未對(duì)處于中高含水時(shí)的油藏進(jìn)行脈沖注水的效果研究，唐海等［2-3］對(duì)碳酸鹽巖油藏脈沖注水機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)研究，并在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)都取得了良好的效果，不過(guò)低滲透砂巖脈沖注水的機(jī)理和碳酸鹽巖雙孔雙滲系統(tǒng)的機(jī)理是很不相同的。

結(jié)合前人觀點(diǎn)，要提高低滲透砂巖油藏的開發(fā)效果。關(guān)鍵是要如何合理的提高注入水驅(qū)替效率以及地層能量補(bǔ)給，當(dāng)油層的非均質(zhì)性較強(qiáng)時(shí)，注入水的波及程度會(huì)很低［2-3］，從而會(huì)降低原油產(chǎn)量。目前，脈沖注水已得到油田廣泛的采用，并得到了顯著的效果。文章在總結(jié)實(shí)驗(yàn)室脈沖注水效果的基礎(chǔ)上從注水強(qiáng)度、注水周期、注水時(shí)機(jī)等參數(shù)對(duì)新疆某低滲透油藏進(jìn)行脈沖注水開發(fā)進(jìn)行優(yōu)化。

1　脈沖注水機(jī)理

注水開發(fā)低滲透砂巖油藏，注入水會(huì)先通過(guò)滲透率較高的部位，經(jīng)過(guò)注入水長(zhǎng)期的流動(dòng)沖刷，就會(huì)造成此部分的滲透率逐漸升高，形成竄流通道；而在低滲透部位，由于注入水的滲流較為困難，注入水推進(jìn)速度較為緩慢，從而此部分區(qū)域的原油就未能被波及，而脈沖注水可以擴(kuò)大注水波及體積、減少層間矛盾［5-6］。

脈沖注水通過(guò)周期性地改變注水量，在地層中造成不穩(wěn)定的壓力狀態(tài)，地層中壓力周期性升高和降低，從而產(chǎn)生附加壓差；造成地層中壓力場(chǎng)的不穩(wěn)定分布，壓力差產(chǎn)生附加竄流，受毛細(xì)管力作用和水動(dòng)力效應(yīng)，地層中流體的反向流動(dòng)使被鎖孔道打開，殘余油被驅(qū)替出來(lái)。

脈沖注水過(guò)程中，由于非均質(zhì)性的影響，儲(chǔ)層滲透性以及含油飽和度都會(huì)出現(xiàn)不同程度的變大，從而附加壓力差也會(huì)隨之變大，從而在一個(gè)注水周期內(nèi)，注入水會(huì)更多的由高滲層流入到低滲層，而原油也會(huì)不斷地被置換到高滲通道，從而提高油藏整體的采出程度［7-8］。

在毛管力作用下，脈沖注水有利于改善正韻律上部中～低滲透層的儲(chǔ)量動(dòng)用。一般認(rèn)為脈沖注水適用于區(qū)塊整體上已大片水淹，含水率較高的油藏。

2　脈沖注水實(shí)驗(yàn)分析

實(shí)驗(yàn)室研究表明，影響脈沖注水開發(fā)效果的主要因素包括：儲(chǔ)層流體性質(zhì)（粘度、密度等）、儲(chǔ)層物性（孔隙度、滲透率等）、脈沖壓力、脈沖周期，脈沖次數(shù)等［9］。

在對(duì)川中某低滲砂巖油藏巖芯進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室脈沖注水實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，通過(guò)改變脈沖注水的壓力、周期、次數(shù)等參數(shù)可以更多的驅(qū)替出原油，從而提高油藏的最終采收率，結(jié)合前人研究與實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，分析結(jié)果如下。

2.1脈沖壓力

脈沖注水中脈沖壓力的變化會(huì)影響原油的驅(qū)替（見圖1），當(dāng)脈沖注水注入壓力逐漸不變大時(shí)，油藏整體的驅(qū)油效率也會(huì)變高［10］。經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究表明，脈沖注水的壓力變化幅度最好為1.4～2倍。

2.2脈沖周期

隨著脈沖注水周期的改變，油藏的開發(fā)效果會(huì)呈現(xiàn)相應(yīng)的變化，如果在脈沖壓力，脈沖次數(shù)不改變的情形下，脈沖周期變長(zhǎng)，驅(qū)油效率會(huì)隨著脈沖周期呈現(xiàn)一個(gè)先增加后減小的趨勢(shì)（見圖2），故在實(shí)際應(yīng)用中要把握好脈沖注水周期已達(dá)到最優(yōu)的驅(qū)油效率［11］。

2.3脈沖次數(shù)

入選花期油茶產(chǎn)量模型的氣象因子分別為花期關(guān)鍵物候期時(shí)段的總降水日數(shù)，花期常規(guī)物候期時(shí)段的最長(zhǎng)連續(xù)降水日數(shù)、平均相對(duì)濕度、最長(zhǎng)連續(xù)有日照天數(shù)、總?cè)照仗鞌?shù)、日最低氣溫低于-4 ℃日數(shù)和日最低氣溫低于-7 ℃日數(shù)。選取同一類氣象指標(biāo)中，與油茶相關(guān)系數(shù)最大的為關(guān)鍵氣象指標(biāo)。因此，選取花期關(guān)鍵物候期時(shí)段的總降水日數(shù)，常規(guī)物候期時(shí)段的平均相對(duì)濕度、最長(zhǎng)連續(xù)日照天數(shù)、日最低氣溫低于-4 ℃日數(shù)為花期關(guān)鍵氣象因子。

當(dāng)脈沖次數(shù)增加時(shí)，油藏的驅(qū)油效率也會(huì)逐漸增加［12］。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行巖芯實(shí)驗(yàn)時(shí)，分別用不同的脈沖周期與脈沖次數(shù)與脈沖壓力進(jìn)行驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明隨著不同參數(shù)的改變，驅(qū)油效率會(huì)隨著這一參數(shù)發(fā)生規(guī)律性的變化。由圖1圖2可知實(shí)驗(yàn)巖樣在脈沖壓力為4 MPa，脈沖次數(shù)2次，脈沖周期2 d（即1天注1 d采）的開發(fā)效果最好。

圖1　脈沖壓力、脈沖次數(shù)與驅(qū)油效率關(guān)系

圖2　脈沖周期與驅(qū)油效率關(guān)系（自吸時(shí)間=8 d）

3　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

新疆某油田西南試驗(yàn)區(qū)油層平均孔隙度為14.9%，平均滲透率為16.84×10-3mD，屬于典型的低孔低滲油藏。目前本試驗(yàn)區(qū)采用300 m五點(diǎn)法面積注水井網(wǎng)，井網(wǎng)中含有注水井13口，采油井12口。截止到2014年3月，產(chǎn)液量為108.1 m3/d，含水基本穩(wěn)定在87%左右，含水上升率2.8%左右。目前該油藏出現(xiàn)含水上升較快，儲(chǔ)層動(dòng)用程度不完善，層間非均質(zhì)嚴(yán)重等問(wèn)題，故采用脈沖注水實(shí)驗(yàn)從而提高采出程度。

3.1脈沖注水強(qiáng)度優(yōu)化

在脈沖注水過(guò)程中，注水強(qiáng)度的變化會(huì)在很大程度上造成開發(fā)效果的差異。隨著注水強(qiáng)度的增加，地層壓力的變化幅度就越大，從而注入水的波及范圍就越廣。

為驗(yàn)證不同注水強(qiáng)度對(duì)脈沖注水開發(fā)效果的影響，在考慮地面設(shè)備的注水能力，并且在不達(dá)到地層破裂壓力的條件下，在兩種脈沖周期條件下（注1月停注1月、注2月停注2月）進(jìn)行了5種不同注采比脈沖方案的模擬對(duì)比，即在保證相同采液速度條件下，通過(guò)改變每個(gè)月的注水量，形成不同振幅的脈沖注水方案（見表1）。對(duì)比不同注采比對(duì)采出程度影響（見圖3），注采1.02、注2月停注2月的脈沖方案具有較高的采出程度。

表1　脈沖注水方案設(shè)計(jì)（合理注采比確定）

圖3　不同脈沖注水周期注采比對(duì)采出程度影響

3.2注水周期確定

注水周期的確定要考慮注采井距及壓力傳導(dǎo)速度等因素。在保證對(duì)本實(shí)驗(yàn)區(qū)注水量相同的情況下，分別改變注水周期，預(yù)測(cè)對(duì)比脈沖注水對(duì)增產(chǎn)效果的影響。

根據(jù)研究區(qū)開發(fā)動(dòng)態(tài)及合理采液速度研究，設(shè)計(jì)在合理采液速度、注采比條件下各類脈沖注水方案（見表2）。

表2　脈沖注水方案設(shè)計(jì)（合理脈沖周期確定）

3.2.2相同周期，非對(duì)稱脈沖注水方案對(duì)比預(yù)測(cè)對(duì)比相同周期、非對(duì)稱脈沖注水方案采出程度（見圖5），短注長(zhǎng)采脈沖注水方案采出程度高于長(zhǎng)注短采脈沖注水方案采出程度。

圖4　相同注水時(shí)間、不同停注時(shí)間脈沖注水方案預(yù)測(cè)對(duì)比圖

圖5　相同脈沖周期注水方案預(yù)測(cè)對(duì)比圖

原因：快速高壓注水使注入水有效進(jìn)入低滲透區(qū)域，進(jìn)行流體交換后，原油被采出。

3.2.3不同周期對(duì)稱脈沖注水方案對(duì)比與儲(chǔ)層內(nèi)流體交換時(shí)間、采油時(shí)間、周期內(nèi)地層壓力保持水平有關(guān)。脈沖過(guò)于頻繁不利于流體交換，而脈沖頻率過(guò)低則近似于連續(xù)注水，且停注時(shí)間長(zhǎng)壓力降低太大導(dǎo)致脫氣等不利于開發(fā)。由圖6對(duì)比可知，注2停2脈沖效果較好。

圖6　不同脈沖周期（對(duì)稱）注水方案預(yù)測(cè)對(duì)比圖

3.3周期注水時(shí)機(jī)

對(duì)比轉(zhuǎn)注反五點(diǎn)井網(wǎng)不同脈沖注水時(shí)機(jī)方案采出程度（見表3、圖7），轉(zhuǎn)注及脈沖注水可較好的改善開發(fā)效果；脈沖注水時(shí)間越早，油藏的采出程度會(huì)有所增加，但增加幅度有限。

表3　注水方式及脈沖注水時(shí)機(jī)預(yù)測(cè)對(duì)比表

圖7　注水方式及脈沖注水時(shí)機(jī)對(duì)采出程度影響

4　結(jié)論

（1）低滲透砂巖油藏采取脈沖注水的開發(fā)方式能夠提高油田最終采出程度。

（2）脈沖壓力、脈沖周期、脈沖次數(shù)等因素會(huì)影響脈沖注水效果，故在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中應(yīng)綜合分析，優(yōu)選出最優(yōu)化的脈沖參數(shù)。

（3）脈沖注水時(shí)間越早，油藏的采出程度會(huì)有所增加，但增加幅度有限。

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Study of pulse water injection in low permeability sandstone reservoir

DENG Qingyang，LUO Yuan，GUO Yu，DANG Wei
（College of Energy Resources，Chengdu University of Technology，Chengdu Sichuan 610059，China）

Aiming at low permeability sandstone reservoir has many problems as difficulty of water injection，low oil displacement efficiency，pulse water injection can obviously improve the development effect.In the laboratory by changing the pulse water injection parameters（such as pulsepressure，cycle），it can improve oil displacement efficiency of sample.Through the theoretical foundation，pulse water injection experiment has begun in low permeability sandstone oil experimentation area of Xinjiang oilfield.In the demonstration of multiple parameters，point out that inject 2 months stop 2 months ways has the greatest degree increase the ultimate recovery in the test area.And think the earlier the pulse water injection time is，recovery degree will gradually increase，but the increase is limited.The study results can be provided guidance for the development of similar low permeability sandstone reservoir.

pulse water injection；low permeability；sandstone reservoir

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.07.007

TE357.6

A

1673-5285（2015）07-0029-05

2015－04-01

鄧晴陽(yáng)，男（1993-），四川廣安人，碩士研究生，主要從事油氣田開發(fā)及油氣藏?cái)?shù)值模擬方面的研究工作，郵箱：396352679@qq.com。