超低滲油藏低含水階段氮?dú)馀菽?qū)注入?yún)?shù)設(shè)計(jì)

湯佳佳 霍萍萍 武金衛(wèi) 李康 涂彬

1.延長(zhǎng)油田股份有限公司七里村采油廠 陜西 延安 716000 2.中國(guó)石油大學(xué)（北京） 北京 100000

延長(zhǎng)油田SJH區(qū)塊大部分井初期依靠天然能力衰竭開(kāi)發(fā)，產(chǎn)出水均為地層水，含水率穩(wěn)定在20%左右。此時(shí)油井的儲(chǔ)量動(dòng)用范圍有限，主要在近井地帶，并且隨著地層壓力的降低，產(chǎn)液和產(chǎn)油量均逐漸降低。油井處于低含水率階段，一方面原因可能為裂縫不發(fā)育，未形成油水井間水竄；另一方面原因可能為注入水未突破，尚未波及至油井。在低含水率階段，這類油井面臨的主要問(wèn)題是地層壓力低、能量供給不足。針對(duì)此類油井，本文有針對(duì)性提出了氮?dú)馀菽?qū)參數(shù)設(shè)計(jì)方法，以地層能量的補(bǔ)充和恢復(fù)為主要目標(biāo)，以弱調(diào)驅(qū)作用為輔助目標(biāo)，并針對(duì)SJH區(qū)塊特點(diǎn)設(shè)計(jì)了相應(yīng)注入?yún)?shù)。

1 水源充足氮?dú)馀c泡沫液+水交替注入?yún)?shù)設(shè)計(jì)方法

延長(zhǎng)東部各采油廠注水資源、氣體資源均相對(duì)缺乏，在實(shí)際氮?dú)馀菽?qū)開(kāi)發(fā)參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮實(shí)際注入流體資源現(xiàn)狀進(jìn)行優(yōu)化。首先考慮當(dāng)水源充足時(shí)，對(duì)泡沫驅(qū)方案設(shè)計(jì)思路為充分發(fā)揮注入水對(duì)補(bǔ)充地層能量的作用，此時(shí)注入氣段塞對(duì)水竄具有抑制作用，另外注入泡沫液可充分發(fā)揮注入泡沫液對(duì)泡沫驅(qū)流體注入能力及提高發(fā)泡能力的作用。對(duì)于特低滲、超低滲儲(chǔ)層，由于泡沫液與儲(chǔ)層原油界面張力低，因此毛管力也低，所以同樣的注入量注入水比注入泡沫液注入壓力要高。由于氮?dú)馀c水交替注入、氮?dú)馀c泡沫液交替注入均可以產(chǎn)生泡沫，只是注入壓力具有差異性，因此可以根據(jù)實(shí)際注入壓力允許情況選擇注入方式。泡沫液成本相對(duì)較高，在水的注入能力滿足壓力供給需求的情況下，推薦優(yōu)先采用氮?dú)?水交替注入。

已有研究表明[1-3]，如果泡沫驅(qū)周期太短，則注入氣和泡沫液或水交替頻繁，而段塞在地層中運(yùn)移僅在近井地帶，則會(huì)造成近井地帶多相流嚴(yán)重，沒(méi)有充分發(fā)揮泡沫驅(qū)調(diào)驅(qū)和補(bǔ)充地層能量作用。另一方面，如果泡沫驅(qū)周期太長(zhǎng)，則單個(gè)段塞過(guò)長(zhǎng)，容易發(fā)生水竄或氣竄。根據(jù)機(jī)理分析，建議五個(gè)交替注入周期內(nèi)，總注入量為1個(gè)注采井間有效波及總烴體積（HCPV）為宜。對(duì)于特低滲油藏，有效波及范圍一般為注采井間主流線方向，對(duì)于整個(gè)井網(wǎng)單元來(lái)說(shuō)，HCPV的約1/3可以近似為有效波及體積。則每個(gè)周期的總注入體積可設(shè)計(jì)為約0.06HCPV。

因此，當(dāng)水源充足時(shí)，考慮設(shè)計(jì)注入泡沫液HCPV數(shù)和注水HCPV數(shù)遠(yuǎn)大于注入氮?dú)釮CPV數(shù)。注泡沫液+注水用以補(bǔ)充地層能量，注氮?dú)饽康氖钦{(diào)驅(qū)。根據(jù)上述方法，得到設(shè)計(jì)注入?yún)?shù)如圖1所示，每個(gè)注入周期推薦注水段塞0.05HCPV、注氣段塞0.01PV，同時(shí)推薦第一個(gè)注入周期注入適量泡沫驅(qū)，以降低注入壓力。

圖1 水源充足時(shí)氮?dú)馀c泡沫液+水交替注入量設(shè)計(jì)及段塞分布示意圖

2 水源不足氮?dú)馀菽?qū)氮?dú)馀c水交替注入?yún)?shù)設(shè)計(jì)方法

當(dāng)水源不足、氣源充足時(shí)，需要充分發(fā)揮注入氣對(duì)補(bǔ)充地層能量的作用，同時(shí)注入適量水用于調(diào)驅(qū)，減緩氣竄。因此，設(shè)計(jì)注入?yún)?shù)如圖2所示，注入量設(shè)計(jì)仍為在五個(gè)交替注入周期內(nèi)，總注入量為1個(gè)注采井間有效波及HCPV，即每個(gè)周期的總注入體積推薦為0.06HCPV，其中注氣段塞0.05HCPV、注水段塞0.01HCPV。此時(shí)采用較長(zhǎng)的注氣段塞發(fā)揮二次采油作用，并推薦較高的注氣強(qiáng)度，以補(bǔ)充地層能量，進(jìn)而提高產(chǎn)油量，改善開(kāi)發(fā)效果。同時(shí)采用較短的注水段塞，主要是為了調(diào)節(jié)可能發(fā)生的氣竄。

圖2 水源不足時(shí)氮?dú)馀c水交替注入量設(shè)計(jì)及段塞分布示意圖

3 水源不足氮?dú)馀菽?qū)氮?dú)馀c泡沫液交替注入?yún)?shù)設(shè)計(jì)方法

當(dāng)水源不足時(shí)，可以考慮氮?dú)馀菽?qū)氮?dú)馀c泡沫液+水交替注入，也可以考慮氮?dú)馀菽?qū)氮?dú)馀c泡沫液交替注入，其中的區(qū)別主要在于注入水還是泡沫液。相比于注水，注入泡沫液一方面可以更好地實(shí)現(xiàn)地層發(fā)泡，另一方面可以減小注入壓力，因此當(dāng)注入井注水壓力較高時(shí)，可以選擇注入泡沫液。從開(kāi)發(fā)效果看，泡沫液作用略好于注水，但成本稍高。當(dāng)注入井注入壓力較高時(shí)，設(shè)計(jì)了氮?dú)馀c泡沫液交替注入?yún)?shù)，注入?yún)?shù)設(shè)計(jì)如圖3所示，每個(gè)注入周期推薦注氣段塞0.05HCPV、注泡沫液段塞0.01HCPV。

圖3 水源不足時(shí)氮?dú)馀c泡沫液+水交替注入量設(shè)計(jì)及段塞分布示意圖

4 SJH 區(qū)塊低含水區(qū)氮?dú)馀菽?qū)參數(shù)設(shè)計(jì)及效果預(yù)測(cè)

SJH區(qū)塊儲(chǔ)層平面上連通性較好，儲(chǔ)層縱向上多層，油藏埋藏淺，壓裂多為水平縫，儲(chǔ)層平均滲透率屬于致密油藏，儲(chǔ)層層間、層內(nèi)、平面與微觀四個(gè)尺度非均質(zhì)性強(qiáng)。目標(biāo)區(qū)塊綜合含水率相對(duì)不算太高，低含水井較多，但是也有一些井含水率增加較快，低產(chǎn)井?dāng)?shù)量較多。雖然SJH區(qū)塊注水時(shí)間較長(zhǎng)，但是依然存在地層能量不足情況?；谀繕?biāo)區(qū)塊地質(zhì)油藏、地層能量、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)及注入流體資源等特點(diǎn)，開(kāi)展氮?dú)馀菽?qū)開(kāi)發(fā)方式應(yīng)該充分發(fā)揮其三次采油的調(diào)驅(qū)作用，同時(shí)也兼有補(bǔ)充地層能量的二次采油的任務(wù)，據(jù)此設(shè)計(jì)和優(yōu)化注入?yún)?shù)。

根據(jù)SJH區(qū)塊油藏參數(shù)可以計(jì)算，當(dāng)注采井距150m，孔隙度0.083，初始含油飽和度0.615，有效厚度為5m，則一個(gè)五點(diǎn)井網(wǎng)單元HCPV的數(shù)值為3088m3，有效波及HCPV的數(shù)值為1019m3。進(jìn)而可以根據(jù)油井注水、注氣能力，計(jì)算出每個(gè)周期注水、注氣時(shí)間。另外需要注意的是，注入氣要考慮地下體積，注入井近井地帶注入壓力7～8MPa下，體積系數(shù)約0.013。

延長(zhǎng)東部各采油廠注水資源相對(duì)缺乏、氣體資源需要視情況購(gòu)買，考慮到SJH區(qū)塊注水資源與注氣資源現(xiàn)狀，目前設(shè)計(jì)了兩個(gè)方案，在實(shí)際氮?dú)馀菽?qū)開(kāi)發(fā)參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)流體資源實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化。

在水源充足、氣源不足條件下，SJH低含水區(qū)泡沫驅(qū)注入?yún)?shù)設(shè)計(jì)如表1所示。方案設(shè)計(jì)以注水為主要驅(qū)替及補(bǔ)充能量介質(zhì)，注氣用于調(diào)節(jié)水竄?？紤]到泡沫驅(qū)注入量推薦使用較高的注入強(qiáng)度，大部分井注入壓力相對(duì)較高，因此每個(gè)周期設(shè)計(jì)注氮?dú)?個(gè)月、注泡沫液1個(gè)月、注水4個(gè)月。

表1 水源充足、氣源不足情況下SJH低含水區(qū)泡沫驅(qū)注入?yún)?shù)設(shè)計(jì)

通過(guò)進(jìn)行數(shù)值模擬，在水源充足、氣源不足條件下，氮?dú)馀c泡沫液+水交替注入方案與水驅(qū)方案相比，實(shí)施泡沫驅(qū)后，日產(chǎn)油量有所回升，并且明顯高于水驅(qū)開(kāi)發(fā)，區(qū)塊日產(chǎn)油量提高了4.1方/天，預(yù)測(cè)十年累產(chǎn)油量比水驅(qū)提高了22%，此注入?yún)?shù)下的泡沫驅(qū)開(kāi)發(fā)效果預(yù)計(jì)較好。

在水源不足、氣源充足條件下，SJH低含水區(qū)泡沫驅(qū)注入?yún)?shù)設(shè)計(jì)如表2所示。此方案以注氮?dú)鉃橹饕?qū)替及補(bǔ)充能量介質(zhì)，考慮到泡沫驅(qū)注入量推薦使用較高的注入強(qiáng)度，大部分井注入壓力相對(duì)較高，因此每個(gè)周期設(shè)計(jì)注氮?dú)?個(gè)月、注泡沫液或水1個(gè)月，其中泡沫液和水可以在不同周期交替。

表2 水源不足、氣源充足情況下 SJH低含水區(qū)泡沫驅(qū)注入?yún)?shù)設(shè)計(jì)

通過(guò)進(jìn)行數(shù)值模擬，在水源不足、氣源充足條件下，氮?dú)馀c泡沫液+水交替注入方案與水驅(qū)方案相比，實(shí)施泡沫驅(qū)后，日產(chǎn)油量有所回升，并且明顯高于水驅(qū)開(kāi)發(fā)，區(qū)塊日產(chǎn)油量提高了4.4m3/d，預(yù)測(cè)十年累產(chǎn)油量比水驅(qū)提高了25%，此注入?yún)?shù)下的泡沫驅(qū)開(kāi)發(fā)效果預(yù)計(jì)也較好。

上述兩個(gè)方案表明，所設(shè)計(jì)的氮?dú)馀菽?qū)注入?yún)?shù)在SJH區(qū)塊具有良好的適應(yīng)性，可用于指導(dǎo)氮?dú)馀菽?qū)方案設(shè)計(jì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)延長(zhǎng)油田SJH區(qū)塊低含水油井地層壓力低、能量供給不足等特點(diǎn)，分別設(shè)計(jì)了水源充足及水源不足條件下的氮?dú)馀菽?qū)注入?yún)?shù)，充分發(fā)揮氮?dú)馀菽?qū)調(diào)驅(qū)的三次采油作用，同時(shí)充分發(fā)揮氮?dú)馀菽?qū)補(bǔ)充地層能量的二次采油作用。

根據(jù)油藏實(shí)際參數(shù)，對(duì)SJH區(qū)塊低含水區(qū)進(jìn)行了泡沫驅(qū)方案設(shè)計(jì)，考慮了水源充足和水源不足兩種情況，預(yù)測(cè)實(shí)施泡沫驅(qū)效果均較好，十年累產(chǎn)油量比水驅(qū)方案提高了22%～25%。