脈沖注水技術應用探討

周延軍 (中石化中原油田分公司采油五廠,河南濮陽457001)

通過注水井向油層注水補充能量,保持油層壓力,是在依靠天然能量進行采油之后為提高原油采收率和采油速度而廣泛采用的一項重要開發措施。目前注水開發油田多采用常規注水方式,對多油層嚴重非均質油藏,注水開發中受滲透率級差影響,造成層間儲量水驅動用不均,水驅動用程度低,相對差層難以動用或動用較差。在注水開發條件下,波及系數和驅替效率是提高原油采收率的重要指標。

脈沖注水是以吸水指數為指導,最大限度提高水驅動用的前提下,采取間斷注水改變壓力場的注水開發方式,即注水井采取間斷性控制強度注水,在油藏中建立不穩定壓力降,促使原來未被波及到的層、層帶和區段投入開發,從而提高非均質儲層的波及系數及驅油效率,最終提高油藏采收率。這種注入方式是非均質油藏提高層間動用、改善水驅效率的一種行之有效的方法。為此,筆者闡述了脈沖注水理論方法及機理,探討了脈沖注水中注入量、注水強度和周期等參數的確定,并進行了現場應用。

1 脈沖注水理論方法及機理

脈沖注水理論方法首先利用多油層注采井組中的吸水指示曲線確定合理的注入強度,根據注采平衡原則制定單井日注入量,確定日注水時間,從而形成不穩定注水,最終到達改善注水剖面,擴大水驅波及體積,提高水驅采收率。

脈沖注水是不穩定注水,由于油藏滲透率差異,以連續穩定的方式注水,由于交換作用高低滲透層間趨勢趨于平衡,注入水往往優先沿高滲透層帶流動,低滲透層帶難以波及。此時改變注水方式和強度,由于含油性和物性差異,同一時刻內高滲透層段與低滲透層段存在壓力差,造成地層中壓力場的不穩定分布,壓力差產生附加竄流,受毛細管力作用和水動力效應,地層中流體的反向流動使被鎖孔道打開,殘余油被驅替出來。

2 脈沖注水參數的確定

2.1 注水強度的確定

在多油層注水開發中,吸水指數曲線反應了在不同注水壓力下注入層的吸水狀況,反映了注水井吸水能力的強弱。由于各小層物性存在差異,指數曲線表現為多條不同斜率組合而成,各拐點處是新層啟動的標志。如何更多的啟動新層,理論注水強度應選擇斜率較平緩段的數值。

如圖1所示,要到達注水壓力P才能同時啟動3個小層,因此注入強度I就可以確定。注水強度依據下列公式計算:

式中,Q為P點壓力下的注水量,m3/d。

2.2 單井注入量的確定

根據油水井在均質介質中生產時徑向流原理,每天注入量可用以下公式表達[1-4]:

式中,Q1為單井注水量,m3/d;K為油層有效滲透率,μ m2;H為注水層有效厚度,m;r為油井折算半徑,m;μ為流體粘度,mPa·s;Δ P為壓降,MPa;R為供給半徑,m。

圖1 注水強度示意圖

2.3 注入周期的確定

注入周期可以用以下公式表達:

根據以上確定參數,嚴格控制脈沖注水,并針對油藏地質特點及水淹程度對參數進行適應調整,提高水驅波及體積,控制含水上升。

3 現場應用及效果

3.1 單井效果分析

105-16 井組對應油井H105-8井,注采井距120m,注入層段8層13.8m,根據注水指數曲線,實施脈沖注水。依據各項參數確定脈沖注水參數:①注入強度:在壓力13MPa下,注入量為5m3/d;②注入水量:日注量40m3;③注入周期:8h/d。

105-16 井組實施脈沖注水后增油效果分析圖如圖2所示。井組實施脈沖注水12d后見到增油效果,日產液能力由12.1t上升到18.6t,日產油由4.4t上升到7.3t,含水由71%下降到60.5%,有效期長達313d,累計增油939t。并且通過吸收剖面測試結果顯示,剖面狀況得到有效改善。

圖2 105-16井組實施脈沖注水后增油效果分析圖

3.2 整體實施效果

胡五斷塊2010年實施脈沖注水6個井次,措施實施后日產液141.1t,日產油26.5t,平均含水81%,平均動液面1556m。日增油能力8.1t,平均含水下降6%,平均有效期198d。實施后效果較好,能有效改善層間動用,提高注水波及體積,改善水驅開發效果,提高采收率。

4 幾點認識

1)脈沖注水可有效改善注水剖面,擴大注水波及體積,使低滲透油層得到水驅動用,從而擴大波及體積,有利于油藏提高水驅采收率。

2)脈沖注水的注入強度,注入量及注入周期等參數,應根據油藏特點和開發指標予以校正。

3)該方法可在一個或多個井組上進行,具有廣泛的適用性。

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