低滲透油藏壓力傳播特征分析

李小益，劉德華

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低滲透油藏壓力傳播特征分析

李小益，劉德華

（長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 武漢 430100）

基于鴨兒峽低滲透油藏注水開發(fā)的基本生產(chǎn)特征，即注水壓力不斷升高、注水量不斷降低、油井供液不足、產(chǎn)量遞減快、采油速度低，對具體井組進(jìn)行試注效果分析，發(fā)現(xiàn)油井主要依靠彈性介質(zhì)傳遞能量，最終實(shí)現(xiàn)增油目的。針對低滲透儲集層存在啟動壓力，且注水能量主要消耗在井筒附近，壓力具有先累積后緩慢釋放的傳播特征，考慮到低滲透儲集層壓力傳播特征，建議對地層進(jìn)行壓裂和周期注水以調(diào)整儲集層壓力的重新分布，降低注水井注入壓力。通過對比分析周期注水與常規(guī)注水效果，發(fā)現(xiàn)周期注水采出程度高，開發(fā)效果好。

低滲透油藏；彈性介質(zhì)；啟動壓力；壓力傳播；周期注水

低滲透油藏比中高滲油藏具有更細(xì)小的孔隙和喉道，流體在其中流動時會受到除黏滯阻力之外的附加滲流阻力，因此，低滲透油藏表現(xiàn)出非達(dá)西滲流特征，應(yīng)用經(jīng)典達(dá)西定律已不能對其開發(fā)效果作出合理的解釋[1]。隨著開發(fā)的進(jìn)行，由于低滲透油藏能量傳遞慢，油井井底附近地層壓力迅速下降，巖石骨架承受的凈上覆壓力增加，儲集層滲透率變小，滲流阻力增加，滲流狀態(tài)變?yōu)榈退俜沁_(dá)西流。采用油藏開發(fā)初期的注采壓差，油、水井間會形成不易流動帶，注入水不易向遠(yuǎn)處擴(kuò)散，注水井附近形成局部高壓區(qū)，導(dǎo)致注水壓力逐步升高而注水量逐步減少；生產(chǎn)井供液不足，產(chǎn)量降低[2]。隨著時間的推移，注水井井底附近憋起的高壓逐漸向地層深部傳遞能量，因此，在油井區(qū)會出現(xiàn)“未見水先見效”的生產(chǎn)特征。

1 井組試注分析

由于鴨兒峽低滲透油藏儲層物性較差，平均滲透率5mD，孔隙度9%，非均質(zhì)性較強(qiáng)。2014年10月份油藏實(shí)現(xiàn)規(guī)模注水，由于地質(zhì)條件的差異性、注水狀況的復(fù)雜性等因素，配注計(jì)劃完成率較差。隨著開發(fā)的進(jìn)行，注水井井底壓力逐漸升高，注水量逐漸減少，產(chǎn)油量下降速度較快，增產(chǎn)增注效果較差。采用提高注入井注水壓力的方法能夠有效提高注水量與注采壓差，但當(dāng)注入壓力大于地層破裂壓力時，則會發(fā)生地層產(chǎn)生裂縫和套管變形的危害。

對鴨兒峽油藏具體注水井組Y592井組進(jìn)行分析，如圖1所示，Y592井于2013年5月投注，注入壓力6 MPa，日注水量60 m3。目前注入壓力18 MPa，日注水量40 m3，累積注水21 744 m3，注水壓力升高，且日注入量下降，注水越來越困難。該井組理論注采對應(yīng)5口有效生產(chǎn)井，分別為503、501、K1-15、K1-27，K1-29。Y592井連續(xù)注水9月后產(chǎn)油量不再下降，且保持穩(wěn)定，含水率波動較大，但整體含水率不高如圖1所示，分析產(chǎn)出水為地層水和反排作業(yè)水。因此，注水對井組生產(chǎn)井由一定的增油穩(wěn)油效果。對Y592注水井對應(yīng)的生產(chǎn)井進(jìn)行動態(tài)分析，注水后受效井產(chǎn)油量有一定的上升，但上升幅度不大，Y592井對周圍的4口生產(chǎn)井有一定增油穩(wěn)油的效果，如表1所示。

圖1 Y592井組生產(chǎn)動態(tài)曲線

表1 592井組受效井情況表

該井組理論注采對應(yīng)5口有效生產(chǎn)井，其中，注水井對4口生產(chǎn)井有一定的增油穩(wěn)油效果，對4口受效井進(jìn)行分析，含水率都不高，油井見效，但受效前后產(chǎn)量變化幅度小，因此分析油井受效方式為彈性能量的傳播，具有“未見水先見效”的生產(chǎn)特征。

2 彈性能量傳播特征

鴨兒峽深層復(fù)雜油藏目前注采井距條件下存在流體介質(zhì)和彈性能量傳遞這兩種注水見效形式，但由于注水時間短，目前見效形式一般為彈性能量的傳播。低滲透油藏注水生產(chǎn)時，注水井注入壓力不斷升高，在井底附近形成高壓區(qū)，由于壓力傳播較慢，在遠(yuǎn)井地帶壓力變化較小。當(dāng)儲集層物性差，黏土礦物含量高，這種現(xiàn)象更明顯。對于注采井間非線性滲流區(qū)間的壓力傳播特征，通過一組長巖心驅(qū)替多點(diǎn)監(jiān)測實(shí)驗(yàn)繪制了恒速驅(qū)替過程中壓力傳播特征曲線如圖2所示，表現(xiàn)出井底壓力向井間開始傳播前會在井底附近形成異常高壓區(qū)域，這種壓力積累到一定階段后以一種彈性能量形式將壓力波釋放出去?？傮w表現(xiàn)為：壓力上升速度初期快，后期放緩，表現(xiàn)為壓力分布的非線性，壓力傳播過程中存在較明顯的壓力前緣，壓力傳播有較明顯的先積累后釋放的過程。

圖2 恒速驅(qū)替沿巖心壓力分布變化曲線圖（前135 min）

由于鴨兒峽低滲透油藏啟動壓力梯度（0.02 MPa/m）的存在，只有當(dāng)注采井間的驅(qū)替壓力梯度大于啟動壓力梯度，才能建立有效驅(qū)替。由于井底附近的驅(qū)替壓力梯度較高，給地層補(bǔ)充的能量主要消耗在井底附近，在開發(fā)過程中，井底壓力越來越高，能量補(bǔ)充更為困難。因此，需要通過壓裂改造儲集層，使近井地帶非線性徑向流改變?yōu)榫€性流，較大程度地減少井底附近的能量損耗，使能量向遠(yuǎn)井地帶傳播，提高驅(qū)替效率。同時，采用周期注水的方式，注水時給地層補(bǔ)充能量，停注過程中，井底附近憋起的高壓向地層深部傳播，使得地層壓力分布更加均勻，注水壓力下降。

3 壓裂后注采井間壓力分布及周期注水

針對鴨兒峽低滲透油藏產(chǎn)能低，注水困難的特征，對油井進(jìn)行水力壓裂，流體從注水井到采油井井底滲流過程中，注采井距分為三個階段[3]：

1段：注水井壓裂段，運(yùn)用達(dá)西線性徑向流模型，

2段：原始未措施改造段，運(yùn)用擬線性滲流模型，

積分得到壓力分布公式為：

3段：油井水力壓裂段，運(yùn)用達(dá)西一維滲流模型，

將代入上式并積分得壓力分布公式為：

式中：P— 注水井井底壓力；

—油井日產(chǎn)量，m3/ d；

—原油粘度，mPa·s；

—原油體積系數(shù)；

—各段滲透率，D；

—儲層厚度，m；

Pe—L段流入端壓力，MPa；

Pe—L段流入端壓力，MPa；

—各段儲集層長度，m；

r—井筒半徑，m；

—水力壓裂縫寬，m；

—水力壓裂縫高，m；

—水力壓裂縫半長，m；

—啟動壓力梯度，MPa/m。

以Y592注水井為例，在注采平衡下，進(jìn)行一注一采井間壓力分布研究，相關(guān)儲層參數(shù)和注采參數(shù)如表2，模擬措施改造后井間壓力分布特征如圖3所示。

表2 鴨兒峽低滲透儲集層滲流參數(shù)表

圖3 井間壓力分布圖

由注采井間壓力分布圖可以看出，壓裂改造措施對注采井間壓力分布影響較大，其能夠有效降低井底附近壓力降，壓力分布比未壓裂儲集層更均勻，在相同的井距下，建立有效驅(qū)替的合理注采壓差更小[4-6]。

鴨兒峽油藏屬于深層復(fù)雜低滲透油藏，且伴有發(fā)育的微裂縫，當(dāng)壓裂縫與微裂縫溝通時，在較大的注水壓力下，容易發(fā)生水竄，油井含水上升快，甚至導(dǎo)致暴性水淹，大大降低了水的波及體積。因此，通過周期注水的方式，在儲集層中形成不穩(wěn)定的壓力狀態(tài)。當(dāng)壓力升高，注入水從高滲儲集層流向低滲儲集層，壓力降低時，原油從低滲儲集層流向高滲儲集層。周期注水過程中，含油飽和度和滲透率差異性越大，驅(qū)出油量也越多，改善水驅(qū)效果越明顯。

考慮到低滲透油藏壓力傳播特征，通過改變周期注水不同工作制度，進(jìn)行短注長停的注水模式，對比分析周期注水的開發(fā)效果。對鴨兒峽油藏建立數(shù)值模型，設(shè)計(jì)周期注水方案如表3所示，設(shè)計(jì)了4種注停方案，各方案在含水率達(dá)到40%后轉(zhuǎn)周期注水的注入方式，預(yù)測注水開發(fā)20 a的采出程度的變化。其中，常規(guī)連續(xù)注水控制單井注水量為40 m3/d，井底流壓16 MPa，單井產(chǎn)液量15 m3/d，模擬生產(chǎn)20 a的采出程度26.5%，分析周期注水與常規(guī)注水采出程度大小。采出程度增加值是相對于常規(guī)連續(xù)注水采出程度的增加值。

表3 短注長停效果對比表

由圖4可知，對地層進(jìn)行周期注水，當(dāng)停注比為2時，采出程度最高，為33%，比常規(guī)注水采出程度高6.5%，驅(qū)油效果較好，因此推薦注水30 d，停注60 d的注入方式。

圖4 不同停注時間比方案下采出程度變化曲線

4 結(jié) 論

（1）通過對鴨兒峽低滲透油藏具體井組進(jìn)行試注分析發(fā)現(xiàn)，隨著開發(fā)的進(jìn)行，注水井井底壓力逐漸升高，注水量逐漸減少，油井具有一定增油效果，但增油幅度不明顯，分析為彈性介質(zhì)傳播能量。

（2）對于注采井間非線性滲流區(qū)間的壓力傳播特征進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，注水井區(qū)域壓力較大，形成憋壓，通過彈性能量將能量緩慢傳播到生產(chǎn)井區(qū)域。

（3）針對低滲油藏壓力傳播特征，通過對儲集層壓裂改造和周期注水，地層壓力分布更加均勻。對地層周期注水，當(dāng)停注比為2時，采出程度最高。

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Analysis on Pressure Transmission Characteristics in Low Permeability Reservoirs

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（Institute of Petroleum Engineering ,Yangtze University, Hubei Wuhan 430100, China）

On the basis of the production characteristics of Yaerxia low permeability reservoirs, such as continuous increasing of the injection pressure,continuous decreasing of water injection rate, the lack of liquid supply, fast declining of production, low oil production rate and so on, the test results of the concrete well group were analyzed. It's found that the production well mainly relied on elastic medium to transfer energy, and ultimately to achieve the purpose of increasing oil. Aiming at the start-up pressure of low permeability reservoir, and the water injection energy was mainly consumed near the wellbore, the concept of pressure transmission was proposed to describe the pressure distribution characteristics of the water injection well in the near wellbore area. In order to adjust the pressure distribution of reservoir and reduce the injection pressure of injection well, the formation fracturing and cycle water injection were proposed. By comparing and analyzing the effect of cycle water injection and conventional water injection, it's pointed out that the recovery degree of cycle water injection is higher, and the development effect is favorable.

low permeability reservoir; elastic medium; start-up pressure; pressure transmission; cycle water injection

TE 357

A

1671-0460（2016）09-2204-04

Scientific Research and Technological Development Projects of China National Petroleum Corporation，項(xiàng)目號：（2014B-1509）。

2016-05-18

李小益（1991-），女，四川資陽人，研究生在讀，研究方向：油氣田開發(fā)。E-mail：1542428618@qq.com。