低滲透油藏壓驅注水工藝及發(fā)展方向

賀啟強，彭國威，劉艷霞，石 瓊

（中國石化勝利油田分公司石油工程技術研究院，山東東營 257000）

老油田經(jīng)歷高強度開發(fā)，目前含水90%以上，進入開發(fā)后期，穩(wěn)產(chǎn)已經(jīng)向稠油、低滲透等難開發(fā)區(qū)塊轉變。難動用儲層存在油藏埋藏深、儲層物性差等問題，開發(fā)難度突出。以老油田為例，低滲透油藏在已動用儲量中的占比較大，而常規(guī)水驅工藝普遍存在水井注入壓力高、欠注嚴重、油井產(chǎn)液低等問題，開發(fā)效果不理想、產(chǎn)能遞減快。

結合油田提液穩(wěn)產(chǎn)要求，經(jīng)過多年的技術研發(fā)及現(xiàn)場應用，開發(fā)出針對低滲透油藏的壓驅注水工藝，能夠制造大量微裂縫、降低水井注入壓力，實現(xiàn)地層能量有效補充，達到注采平衡，進而實現(xiàn)低滲透油藏有效開發(fā)。

1 低滲透油藏開發(fā)現(xiàn)狀

勝利油田低滲透油藏資源豐富，已動用儲量占油田總體的72.6%。現(xiàn)階段，以水驅開發(fā)模式為主，但受開發(fā)、注采工藝水平條件影響，目前低滲透油藏仍無法實現(xiàn)效益開發(fā)，已開發(fā)的低滲透油藏水井注水壓力高、地層注入能力低、油井產(chǎn)液和產(chǎn)油雙低，整體采收率處于較低水平。

與中高滲透油藏不同，低滲透油藏儲層物性表現(xiàn)為孔隙度低、成熟度低、黏土含量大且顆粒粒徑小，油藏滲透性差、非均質性問題突出，儲層內流體、流固間表面作用力較大、滲吸作用強，流體流動相對困難，油井產(chǎn)液及產(chǎn)油量低，影響了低滲透油藏效益開發(fā)水平。

經(jīng)過多年開發(fā)實踐，國內外形成了針對低滲透油藏的主要增產(chǎn)增注技術——水力壓裂，通過注入高壓流體，打通近井地帶進行人工造縫，壓裂后地層分布大量微裂縫，從而改善低滲透油藏開發(fā)環(huán)境，提升油藏采收率，改善開發(fā)效果。但是，壓裂施工注入井僅解決油井地層改造，而水井增注措施壓力低于地層破裂壓力，僅解決井筒近井地帶造縫，無法改善儲層流通性，增注措施在低滲透油藏有效期短，開發(fā)效果仍有待進一步提升。

2 壓驅注水工藝及應用效果

針對常規(guī)壓裂增注效果不佳，油田穩(wěn)產(chǎn)需求愈加嚴峻的背景，油田積極開展技術攻關，打破“壓裂注入壓力不能超過地層破裂壓力”黃金準則，創(chuàng)造性地將注入壓力設置為地層破裂壓力以上，配合大規(guī)模注入量，開發(fā)出低滲透壓驅注水工藝，實現(xiàn)了低滲透油藏注水開發(fā)的工藝變革。

2.1 壓驅注水工藝理論

壓驅注水是指通過地面泵入高壓流體，以超高地層破裂壓力、短期內大排量、大規(guī)模注入水，完成地層“先補（充能量）后采（原油）”，實現(xiàn)低滲透油藏改造的增注工藝。其理論基礎主要包括：注入壓力低于地層破裂壓力前，高壓注水能夠提高巖石滲流能力，巖心滲流速度與驅動壓力近似線性關系，高強度、高壓注入水有助于提升巖石滲吸能力，實現(xiàn)增注；和水力壓裂工藝不同（見表1），壓驅注水注入流體為清水，流體黏度低、濾失量大，施工過程中，能夠提升巖石孔隙壓力；注入壓力高于地層破裂壓力后，大量清水濾失，地層孔隙壓力上升、主應力值則反向下降，有利于裂縫網(wǎng)絡的造縫，改善地層滲流特性。

表1 壓驅注水與水力壓裂工藝的比較

對比常規(guī)水井增注工藝（見表2），壓驅注水注入壓力高于地層破裂壓力，可以深度改造地層、形成大規(guī)模裂縫，改善油藏特性，由于采用短期大規(guī)模強注，可實現(xiàn)注入井與采油井聯(lián)通，而常規(guī)工藝僅解決井筒近井地帶堵塞問題，因此，壓驅注水工藝受效地層范圍大，后期增注、提液效果更佳。

表2 壓驅注水與常規(guī)水井增注工藝的比較

2.2 工藝參數(shù)優(yōu)化研究

為實現(xiàn)壓驅注水工藝措施增注效果最優(yōu)，開展了工藝參數(shù)優(yōu)化，包括不同注入量、注入排量對造縫的縫長、縫高、縫寬的變化規(guī)律；地層滲透率在不同注入量、注入排量下，壓驅后造縫參數(shù)的影響特性；一定地層滲透率、相同注入量條件下，不同注入壓力變化對造縫參數(shù)的影響特性；不同注入管柱和不同注入排量下，管柱對注入流體摩阻的差異。

通過總結各參數(shù)影響特性，最終優(yōu)選適合的工藝參數(shù)組合，設計出給定區(qū)塊物性相匹配的施工工藝參數(shù)，保證措施效果最佳。

2.3 應用效果

以采油廠某注水井為例，在實施壓驅注水工藝前，該井長期欠注，即使井口注入壓力高達48 MPa，實際注水量也是0；實施壓驅注水期間，最高注入壓力43 MPa，最大日注量1 367 m3，累計注水2×104m3，后期關井并進行調整（見圖1）。

圖1 某水井注水曲線

該注水井對應某油井，前期日產(chǎn)液3 m3/d、日產(chǎn)油2 m3/d、含水50%左右，實施水井壓驅注水后，油井提液效果顯著，日產(chǎn)液增加至10左右m3/d、日產(chǎn)油達到5～9 m3/d、含水先期降至10%以下（見圖2），之后逐漸升至50%左右。目前仍繼續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。

圖2 某油井生產(chǎn)曲線

3 技術發(fā)展方向

壓驅注水工藝是一種全新注水方式，工藝的增產(chǎn)機理、工藝參數(shù)優(yōu)化還需要進一步研究，特別是工藝對油藏的適應性，在油藏數(shù)值模擬和油藏工程優(yōu)化等方面繼續(xù)深入研究，以便提升工藝增注增產(chǎn)效果。

一是壓驅機理研究方面，應主要基于室內物模實驗，研究不同類型巖心樣品在壓驅注水過程中，巖心的滲透率、壓后裂縫形態(tài)、分布規(guī)律等，以此評價工藝工作機理；同時，結合現(xiàn)場需求，對施工水質和地層巖心開展配伍性試驗，預測評估儲層傷害、結垢、流體懸浮物顆粒及孔喉半徑匹配等特性。

二是壓驅工藝參數(shù)優(yōu)化方面，應開展以下工作：進行壓驅物模實驗、數(shù)模實驗，評估不同施工參數(shù)對造縫縫隙的影響特性，為實現(xiàn)最大造縫效果，給出最佳施工參數(shù)組合；部分區(qū)塊還需開展二氧化碳增能壓裂改造，擴大造縫復雜程度，實現(xiàn)多分支裂縫，進一步提升改造效果。

三是油藏數(shù)值模擬方面，應主要完成壓驅數(shù)值模擬方法及方案優(yōu)化研究。通過數(shù)值模擬軟件，在計算機模擬平臺，預測與評估不同組合施工參數(shù)條件下，油藏改造后工藝的有效性，不同施工參數(shù)下工藝可行性及工程用量、費用、施工時間等，為工程技術人員提供可行的最佳改造方案。

四是油藏工程優(yōu)化研究方面，應主要完成低滲透、整裝、斷塊等不同油藏類型的工藝適應性，為技術規(guī)?；茝V應用制定可行規(guī)范，結合油藏特性，為壓驅方案動態(tài)調整提供科學依據(jù)。

4 結語

低滲透水驅開發(fā)工藝，常規(guī)脈沖耦合解堵等增注工藝僅解決井筒近井地帶堵塞，工藝有效周期短，在低滲透油藏應用效果仍存在一定不足，針對低滲透油藏開發(fā)面臨的問題，開發(fā)出壓驅注水工藝，注入壓力高于地層破裂壓力、注入清水黏度低、大量濾失，能夠提升改造的造縫效果，現(xiàn)場應用表明，新工藝有較大幅度提升。為進一步拓展工藝規(guī)模推廣應用，還需要從工藝工作機理、參數(shù)優(yōu)化及油藏數(shù)值模擬及油藏工程優(yōu)化等方面深入研究，為工藝實施提供可行指導依據(jù)，保證措施效果最優(yōu)化。