野豬峁特低滲油藏注水參數(shù)設(shè)計(jì)

代曉旭，薛賽紅，何敏俠，李夢(mèng)勤，李相方

（1.延長(zhǎng)油田股份有限公司七里村采油廠，陜西延安 717199；2.中國(guó)石油大學(xué)（北京）石油工程學(xué)院，北京 102249）

1 油藏概況

七里村油田是中國(guó)陸上開發(fā)最早的油田，位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡的東部，主要含油層位為延長(zhǎng)組長(zhǎng)6油層組，儲(chǔ)層埋藏淺為200～850m[1-3]。野豬峁區(qū)塊為彈性-溶解氣驅(qū)巖性油藏，儲(chǔ)層油水分異不明顯，為油水混儲(chǔ)，巖性以灰色細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖為主，原始?jí)毫ο禂?shù)約0.93，原始?jí)毫?.5～6.5MPa，平均壓力為5.0MPa，平均溫度為30℃[4-5]。

野豬峁儲(chǔ)層的孔隙度最大值為14.36%，最小值為2.1%，平均值為8.71%；滲透率最大值為7.53×10-3μm2，最小值為0.013×10-3μm2，平均值為1.32×10-3μm2。原油具有低密度（0.83g/cm3）、低黏度（50 ℃條件下4.44mPa.s）、低凝固點(diǎn)（7.5 ℃）、低飽和壓力（平均1.77MPa）、低體積系數(shù)（平均1.074）、低壓縮系數(shù)（平均9.0×10-4MPa）等特點(diǎn)。地層水為CaCl2型，平均礦化度為61 837mg/L。

野豬峁長(zhǎng)6儲(chǔ)層相對(duì)潤(rùn)濕指數(shù)為0.17～0.44，為弱親水儲(chǔ)層。該儲(chǔ)層為弱速敏（速敏指數(shù)0.10～0.28）、弱水敏（水敏指數(shù)0.06～0.09）、弱-無鹽敏、弱堿敏（堿敏指數(shù)0.12～0.20）、極強(qiáng)酸敏（酸敏指數(shù)0.52～0.61）。

野豬峁區(qū)域自1988年正式投入開發(fā)，于2002年建成注水站陸續(xù)注水開發(fā)。目前，注水站日處理能力為400m3，水源為清水，該區(qū)有注水井88口，受益井360口，水驅(qū)控制面積13.13km2，水驅(qū)控制儲(chǔ)量704.95×104t，采出程度7.76%。原始地層壓力2.63MPa，目前地層壓力1.63MPa。平均單井日注水量4m3左右，平均單井日產(chǎn)受注入水影響較大，單井日產(chǎn)油0.27t，月產(chǎn)能力約在3 000t，平均含水率由2018年的30%上升至48%，含水上升較快。

2 啟動(dòng)壓力梯度對(duì)水驅(qū)的影響

國(guó)內(nèi)外的許多研究表明，當(dāng)儲(chǔ)層滲透率低到一定程度后，其滲流特征不符合達(dá)西定律，即驅(qū)動(dòng)壓力梯度較小時(shí)，儲(chǔ)層液體不能流動(dòng)，只有驅(qū)動(dòng)壓力梯度達(dá)到一定值后，液體才開始流動(dòng)，這時(shí)的驅(qū)動(dòng)壓力梯度叫啟動(dòng)壓力梯度，考慮啟動(dòng)壓力梯度與不考慮啟動(dòng)壓力梯度對(duì)最后的模擬結(jié)果有較大影響。

2.1 不考慮啟動(dòng)壓力梯度對(duì)驅(qū)替效率的影響

低強(qiáng)度注水過程中，注水井與采油井之間的壓差較小，驅(qū)替作用弱，前期采油速度慢，累積采油量低，但主流線上滲流速度低，驅(qū)替前緣推進(jìn)更加均勻，與高強(qiáng)度注水相比，它見水慢，含水上升慢，后期水驅(qū)波及面積比高強(qiáng)度注水高，最終的采收率也更高。與之相對(duì)應(yīng)的是注水強(qiáng)度比較高時(shí)，注水井與采油井之間的壓差大，驅(qū)替作用強(qiáng)，前期采油速度高，累積采油量高，但主流線上滲流速度也更大，驅(qū)替前緣推進(jìn)的速度更快，與低強(qiáng)度注水相比，它見水早，含水上升快，達(dá)到100%之后產(chǎn)油量降為0（見圖1～圖2）。

圖1 低強(qiáng)度注水水驅(qū)前緣特征圖

圖2 高強(qiáng)度注水水驅(qū)前緣特征圖

2.2 考慮啟動(dòng)壓力梯度時(shí)低強(qiáng)度注水對(duì)驅(qū)油效率的影響

在低強(qiáng)度注水的過程中，考慮啟動(dòng)壓力梯度，采油井遠(yuǎn)端（注采井中間的位置）壓力梯度小，不容易建立有效驅(qū)替（壓力梯度大于啟動(dòng)壓力梯度），所以累計(jì)采油量比不考慮啟動(dòng)壓力梯度低。啟動(dòng)壓力梯度引起的壓力損失對(duì)注采井之間主流線上滲流速度的影響比其他流線小，注入水更容易沿著主流線推進(jìn)，更早見水，含水上升得更快，見圖3。

圖3 生產(chǎn)過程中波及面積與啟動(dòng)壓力梯度的關(guān)系

3 注水參數(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)野豬峁的地質(zhì)參數(shù)，建立相應(yīng)的數(shù)值模型，如圖4，基本網(wǎng)格數(shù)為43×43×9=16 641，模型縱向上分為9層，從最上層到最下層，基質(zhì)滲透率分別是5×10-3μm2、4×10-3μm2、3×10-3μm2、3×10-3μm2、3×10-3μm2、3×10-3μm2、3×10-3μm2、2×10-3μm2、1×10-3μm2，中間三層是壓裂調(diào)整層，在第5層設(shè)置裂縫，根據(jù)野豬峁的壓裂特征，裂縫設(shè)置成了水平縫，在壓裂區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格加密，裂縫的滲透率設(shè)置成200×10-3μm2，如圖5，中間井是注入井，Prod1-Prod8是采油井。原始含油飽和度為0.55，束縛水飽和度為0.45，原始地層壓力設(shè)為5MPa，地層溫度為30 ℃。

圖4 七里村低滲油藏?cái)?shù)值模型圖

圖5 中間層滲透率示意圖

本文模擬了不同注入速度條件下累計(jì)產(chǎn)油量和含水率的隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線（見圖6），可以發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)早期，注入量越高，累計(jì)產(chǎn)量越高；但隨著生產(chǎn)時(shí)間的增加，高強(qiáng)度注水的累計(jì)產(chǎn)油量不再增加，說明此時(shí)生產(chǎn)井發(fā)生了水淹，含水率上升到100%，產(chǎn)量降為0；且注水強(qiáng)度越大，水淹越早發(fā)生。注水強(qiáng)度低，生產(chǎn)壓差比較低，受到啟動(dòng)壓力梯度的影響比較大，啟動(dòng)壓力梯度引起的壓力損失占總生產(chǎn)壓差的比重大，驅(qū)替更加困難，采收率比較低；隨著注水強(qiáng)度的提高，啟動(dòng)壓力梯度的影響減弱，采油量、采收率增加，但是當(dāng)注水強(qiáng)度超過一定范圍，生產(chǎn)壓差過高，主流線上容易水竄，采收率反而降低（見圖7）。

圖6 注入量與累計(jì)產(chǎn)油量關(guān)系曲線

通過圖7可以看出，對(duì)于非均質(zhì)儲(chǔ)層，考慮啟動(dòng)壓力梯度時(shí)，驅(qū)替速度不是越大越好，而是存在一個(gè)最佳的驅(qū)替速度8m3/d，驅(qū)替速度過低或者過高都不利于提高油田的開發(fā)效果。非均質(zhì)儲(chǔ)層層間干擾嚴(yán)重，滲透率越低的層滲流阻力越大，只有當(dāng)驅(qū)替速度達(dá)到一定值后，才能克服滲流阻力，使?jié)B透率小的層成為有效的滲流通道，否則，如果驅(qū)替速度太小，就只有高滲透層的油被驅(qū)替出來，而低滲透層注入水的波及少，大部分剩余油都停留在儲(chǔ)層內(nèi)，另一方面，在合理注入速度范圍內(nèi)加大驅(qū)替速度意味著提高壓力梯度，較高的壓力梯度在水驅(qū)開始階段提高驅(qū)油效率的同時(shí)能有效抑制孔隙中毛管力作用，使更多的驅(qū)替液進(jìn)入微小孔隙，擴(kuò)大了微觀波及體積。

圖7 驅(qū)替速度與采收率的關(guān)系

4 結(jié)語

1）野豬峁油藏長(zhǎng)6儲(chǔ)層埋藏淺、物性差、地層壓力衰竭嚴(yán)重，為典型淺埋藏、低壓、低溫、低孔、特低滲巖性油藏。單井產(chǎn)量低，含水上升快，開發(fā)難度大。

2）通過分析注水強(qiáng)度與啟動(dòng)壓力梯度的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)注水強(qiáng)度低，生產(chǎn)壓差比較低，受到啟動(dòng)壓力梯度的影響比較大，啟動(dòng)壓力梯度引起的壓力損失占總生產(chǎn)壓差的比重大，驅(qū)替更加困難，采收率比較低；隨著注水強(qiáng)度的提高，啟動(dòng)壓力梯度的影響減弱，采油量、采收率增加，但是當(dāng)注水強(qiáng)度超過一定范圍，生產(chǎn)壓差過高，主流線上容易水竄，采收率反而降低。

3）基于非均質(zhì)數(shù)值模型模擬研究，認(rèn)為注入速度為8m3/d時(shí)，野豬峁區(qū)塊的水驅(qū)開發(fā)效果最佳。