低滲透油藏注水壓力確定與優(yōu)化策略

孫星星

摘要：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(dòng)時(shí)會(huì)受到除黏滯阻力之外的附加滲流阻力，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(chǔ)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(huì)形成不易流動(dòng)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。隨著時(shí)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(huì)出現(xiàn)“未見水先見效”的生產(chǎn)特征。

關(guān)鍵詞：低滲透；注采壓；供液；壓力傳播；注水壓力

基于研究區(qū)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(duì)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(duì)低滲透儲(chǔ)集層存在啟動(dòng)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(chǔ)集層壓力傳播特征，建議對(duì)地層進(jìn)行壓裂和周期注水以調(diào)整儲(chǔ)集層壓力的重新分布，降低注水井注入壓力。通過對(duì)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。

1 井組試注分析

由于研究區(qū)低滲透油藏儲(chǔ)層物性較差，平均滲透率 5mD，孔隙度 9%，非均質(zhì)性較強(qiáng)。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(shí)，則會(huì)發(fā)生地層產(chǎn)生裂縫和套管變形的危害。對(duì)研究區(qū)油藏具體注水井組 A 井組進(jìn)行分析，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(duì)應(yīng) 5 口有效生產(chǎn)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(dòng)較大，分析產(chǎn)出水為地層水和反排作業(yè)水。因此，注水對(duì)井組生產(chǎn)井由一定的增油穩(wěn)油效果。

2 彈性能量傳播特征

研究區(qū)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(shí)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(shí)，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(chǔ)集層物性差，黏土礦物含量高，這種現(xiàn)象更明顯。對(duì)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(cè)實(shí)驗(yàn)繪制了恒速驅(qū)替過程中壓力傳播特征曲線，表現(xiàn)出井底壓力向井間開始傳播前會(huì)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。由于研究區(qū)低滲透油藏啟動(dòng)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(dòng)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(chǔ)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(shí)，采用周期注水的方式，注水時(shí)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(duì)研究區(qū)低滲透油藏產(chǎn)能低，注水困難的特征，對(duì)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 L 分為三個(gè)階段[3]：L1 段：注水井壓裂段，運(yùn)用達(dá)西線性徑向流模型，

壓力分布公式為：

L2 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：

L3 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：Piwf— 注水井井底壓力；

q—油井日產(chǎn)量，m3/ d；

μ —原油粘度，mPa·s；

B—原油體積系數(shù)；

K—各段滲透率，D；

H—儲(chǔ)層厚度，m；

Pe1—L2 段流入端壓力，MPa；

Pe2—L3 段流入端壓力，MPa；

L—各段儲(chǔ)集層長度，m；

rw—井筒半徑，m；

w—水力壓裂縫寬，m；

h—水力壓裂縫高，m；

l—水力壓裂縫半長，m；

G—啟動(dòng)壓力梯度，MPa/m。

以 A 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，壓裂改造措施對(duì)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(chǔ)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。研究區(qū)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(shí)，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(chǔ)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(chǔ)集層流向低滲儲(chǔ)集層，壓力降低時(shí)，原油從低滲儲(chǔ)集層流向高滲儲(chǔ)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(duì)比分析周期注水的開發(fā)效果。對(duì)研究區(qū)油藏建立數(shù)值模型，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(cè)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(duì)于常規(guī)連續(xù)注水采出程度的增加值。對(duì)地層進(jìn)行周期注水，當(dāng)停注比為 2 時(shí)，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。

4 結(jié)論

（1）通過對(duì)研究區(qū)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(duì)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(duì)低滲油藏壓力傳播特征，通過對(duì)儲(chǔ)集層壓裂改造和周期注水，地層壓力分布更加均勻。對(duì)地層周期注水，當(dāng)停注比為 2 時(shí)，采出程度最高。

參考文獻(xiàn)

[1] 卞曉冰，張士誠，張景臣，汪道兵. 壓裂投產(chǎn)低—特低滲透油藏井排距設(shè)計(jì)[J]. 石油勘探與開發(fā)，2015，05：646-651.

（作者單位：中國石油化工股份有限公司華北油氣分公司采油一廠）