西峰油田超前注水工藝研究

趙金麟，王驍軻

（西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西西安 710065）

西峰低滲油田開采過程中有著很多問題，如自然能量不能很好進(jìn)行油田開采；因為自然存在的微裂縫，導(dǎo)致很難注水開采；存在不小的啟動或驅(qū)替壓力梯度；很多油井見效并不快；地層壓力的分布失衡；見水后開采，將導(dǎo)致采油指數(shù)急劇下滑。根據(jù)非達(dá)西滲流特征和儲層彈塑性變形，提出了有效的注水開發(fā)方案，提高油藏開發(fā)效率。對于未動用的低滲油田開采和油田穩(wěn)產(chǎn)具有關(guān)鍵意義。

1 西峰油田地質(zhì)概況

通過對西峰油田的區(qū)域位置，地質(zhì)儲層特征，黏土礦物特征，孔滲特征等進(jìn)行調(diào)研，判斷出西峰油田應(yīng)當(dāng)屬于鄂爾多斯盆地陜北斜坡區(qū)域內(nèi)，屬于典型的低滲油田，其中長81、長82是西峰油田的主力油層，非均質(zhì)性強(qiáng)，滲透率低，若應(yīng)用一般開采方式則會由于地層能量無法得到補(bǔ)充而導(dǎo)致采收率迅速降低，綜上所述在油田開發(fā)過程中，應(yīng)當(dāng)選擇合理的開采技術(shù)，其中注水開采是一個很好的開采技術(shù)[1-3]。

2 西峰油田超前注水滲流機(jī)理研究

2.1 西峰油田滲流機(jī)理分析

通常，低滲多孔結(jié)構(gòu)有以下特征：孔隙分布不均，孔喉半徑不大，孔喉比大，孔隙多變，儲層比表面積較大。這些特征對儲層的粘滯力，重力和毛細(xì)管力之間的關(guān)系產(chǎn)生顯著的影響。當(dāng)液體通過該結(jié)構(gòu)儲層時，低滲透油藏將會有更多的物化現(xiàn)象，原油邊界層的厚度增加并且毛管力增加，以及更顯著的賈敏效應(yīng)，如果驅(qū)動力無法平衡毛細(xì)管力，會導(dǎo)致油流卡斷，增加滲透阻力，降低自然生產(chǎn)能力，開采效率減小。

2.2 超前注水提高油藏滲流能力

超前注水技術(shù)使開采效率提高[4]，改善了水驅(qū)兩相滲流特性，減小了啟動壓力，提高了生產(chǎn)壓力差，改善了水驅(qū)時的黏性指進(jìn)和水驅(qū)均勻性，從而提高油田開采效率。超前注水從以下幾個方面提高開采效果：（1）改善滲透率；（2）降低啟動壓力梯度；（3）提高驅(qū)油效率；（4）減小產(chǎn)量遞減速率；（5）超前注水技術(shù)可以保持流體滲流狀況；（6）提高注水波及體積；（7）擴(kuò)大注水影響范圍；（8）提高單井產(chǎn)能。

3 超前注水工藝開采機(jī)理

3.1 超前注水開采技術(shù)機(jī)理

根據(jù)西峰油田地質(zhì)情況，由于白馬區(qū)沒有見邊底水，存在溶解性氣體，儲層受巖性影響。它是砂巖巖性的儲層，是彈性溶解氣驅(qū)動，是三低油田，不能良好的驅(qū)動，需要進(jìn)行壓力恢復(fù)，維持地層壓力和避免石油產(chǎn)量的下滑，改善油井產(chǎn)油能力。綜合西峰油田的開采狀況，應(yīng)該進(jìn)行超前注水[5-8]。

3.2 超前注水開發(fā)技術(shù)在西峰油田中的工藝參數(shù)

3.2.1 超前注水時間的確定 從西峰油田不同時機(jī)注水的實驗結(jié)果可以看出，不同注水時間有明顯的差異。當(dāng)超前注水時間增加時，油田累積注水量增加，油田產(chǎn)量呈現(xiàn)明顯上升趨勢，注水時間越長單井產(chǎn)量越高。從油田企業(yè)的最佳經(jīng)濟(jì)效益來看，注水時間不能不受控制的延長，注水時間越久，油田開采成本越高。因此，油田的低滲透性合理注水時間應(yīng)在3～6個月內(nèi)進(jìn)行。

3.2.2 確定油田的壓力保持水平界限 采用超前注水技術(shù)檢測低滲透油田的壓力數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)低滲透油田的地層壓力逐漸增加，當(dāng)壓力值增加到某個值時，將發(fā)展成為穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)?shù)蜐B透油田的地層壓力保持在上升時，低滲透油田的油井產(chǎn)量不會呈現(xiàn)直線上升趨勢。只有當(dāng)?shù)貙訅毫λ竭_(dá)到一定高度時，低滲透油田采收率才可能達(dá)到最大值。

3.2.3 確定油田的有效注入壓力 西峰油田初期實施超前注水技術(shù)時，注水壓力應(yīng)該較大，注水壓力值卻不能大于地層破裂壓力，防止地層由于壓力太大而形成了裂縫。根據(jù)西峰油田的開發(fā)狀況，注水壓力值通常低于地層斷裂壓力值的88%。結(jié)合西峰油田白馬區(qū)的地層狀態(tài)進(jìn)行了實驗和計算，最后得出：當(dāng)注水井底壓力為40 MPa時，油層破裂，其最大井口壓力是20 MPa。3.2.4 確定油田的最大注入強(qiáng)度 西峰油田在近幾年的超前注水技術(shù)的運用后，通過分析和研究，當(dāng)?shù)蜐B透油田注水強(qiáng)度不低于3.0 m3/（d·m）時，含水量迅速增加。因此，利用超前注水開發(fā)技術(shù)，應(yīng)確定低滲透油田的最大注入強(qiáng)度，強(qiáng)度應(yīng)維持在3.0 m3/（d·m）附近。

4 注水開發(fā)效果評價方法和指標(biāo)

4.1 注水開發(fā)評價指標(biāo)

根據(jù)研究區(qū)塊的實際情況，確定了七項評價指標(biāo)：（1）可采儲量與預(yù)測采收率；（2）水驅(qū)控制程度；（3）水驅(qū)動用程度；（4）體積波及系數(shù)；（5）水驅(qū)指數(shù)；（6）存水率；（7）能量的保持和利用程度。

4.2 注水開發(fā)效果評價

4.2.1 油層均勻吸水，油井投入生產(chǎn)后產(chǎn)量快速增長分析2008年和2009年白馬區(qū)注水井注水情況，2008年12月白馬區(qū)有注水井82口，測得吸水剖面油井16口。2009年12月止，白馬區(qū)注水井為139口，2009年測得吸水剖面油井24口，吸水厚度9.4 m，是砂層有效厚度的68%。白馬區(qū)吸水厚度和吸水層數(shù)利用程度連續(xù)增加，吸水能力增強(qiáng)，油井投入生產(chǎn)后產(chǎn)量增加快，超前注水見效好。

4.2.2 注水見效狀況總體良好 白馬區(qū)塊投產(chǎn)8個月以上的199口油井，其中158口已見效，投產(chǎn)就有效果的油井有30口，最長見效時間的為西22-25井，投入生產(chǎn)一年后才見效，絕大多數(shù)油井見效周期半年，平均為投產(chǎn)3個月就開始見效，效果明顯。當(dāng)前的含水率從見效時的2.89%上升到了當(dāng)前的8.8%，日產(chǎn)液量也開始下降，從油井的見效方向出發(fā)，在油井各向受效，見效油井在注水井周圍均勻分布，動態(tài)監(jiān)測沒有不正常變化，注水開發(fā)的效果較好。

4.2.3 油田恢復(fù)地層能量速度快 西峰油田白馬區(qū)在利用超前注水技術(shù)后，地層壓力每年都在增加，2002-2004年一直保持較高的水平。2003年18口油井測壓，平均地層壓力19.51 MPa，壓力保持在108%左右。日產(chǎn)油也上升。2004年已經(jīng)增加到32口井測壓，平均地層壓力升高到20.18 MPa，壓力保持在112%，流壓也升至10.42 MPa。

4.3 綜合對比

通過比較可以看出，單井日產(chǎn)量和單井日產(chǎn)油量都很高，整體下滑趨勢較大。超前注水井組的單井日產(chǎn)油量遞減率小于常規(guī)注水組，但常規(guī)井組的遞減率高于總體遞減率。因此，超前注水可以使油田滲透性得到提高，既能提高油井產(chǎn)量，同時減少含水量。如果盡早注入水，油井投產(chǎn)后不久地層壓力就會下降。然后就算注水開發(fā)，即使注入采出比例高，也難以恢復(fù)地層壓力，超前注水是低滲透油田開發(fā)的重要方式，超前注水開發(fā)優(yōu)勢很大。

5 結(jié)論

評價西峰油田白馬區(qū)超前注水工藝應(yīng)用效果。超前注水技術(shù)投入使用時，油層持續(xù)吸水，采油井在注水開發(fā)后產(chǎn)量逐年上升，油田的地層能量快速恢復(fù)。西峰油田運用超前注水工藝，使地層壓力每年均在上升，注水效果普遍較好。由于先進(jìn)的注水，時間的增加，地層能量的增加，油田開發(fā)效果比天然能源和常規(guī)注水開發(fā)更好。