特低滲透油田提壓注水效果探討與實踐

張洪亮

(大慶油田有限責任公司第九采油廠，黑龍江大慶 163853)

1 前言

該區塊2008年投入開發，是大慶西部外圍第一次大規模注水開發的特低滲、次生孔隙弱發育區塊，動用含油面積 5.63 km2，地質儲量 125.02 ×104t，平均孔隙度13.9%，滲透率1.2 ×10－3μm2。該區塊共有油水井71口，油井55口，產液量較低，平均單井日產油0.7 t，水井16口，均不吸水關井。由于該區塊儲層物性差，注水井吸水能力差，地層能量低，需要對注水措施進行研究，達到建立有效驅替的目的，保證有效開發動用，改善特低滲油田開發效果。

2 增壓注水原理分析

2.1 增大注采壓差建立有效驅替

啟動壓力梯度和毛細管壓力的存在是特低滲透油田難以開發的主要原因之一。在特低滲透油藏的開發中，應采取提高驅替壓力梯度或減小啟動壓力梯度以及降低毛細管壓力的措施[1]。在現有的井網條件下，注采井間建立有效驅替有兩種方式，一種方法是通過加密或壓裂方式縮短井距;另一種方法是通過增壓方式增大注采壓差。通過論證加密在經濟效益上不可行，壓裂效果不明顯，于是開展增壓試驗，增大注采壓差，提高驅替壓力梯度。

低滲透油藏非達西滲流方程:

式(1)中，Q為油井產液量，m3/d;h為有效厚度，m;μ為原油粘度，mPa·s;PH和Pf分別為驅動壓力、流動壓力，MPa;λ為啟動壓力梯度，MPa/m;r為驅動半徑，m;rw為井筒半徑，m;c為單位換算系數;k為滲透率，μm2。

有效驅動距離就是在油層連通的條件下，在一定驅動力下能驅動的距離，對于注采井間，當Q=0時其驅動距離為極限距離(設 r≈r－ rw)[2]，即:

式(2)表明，低滲透儲層極限井距距離與驅動壓力成正比，與啟動壓力梯度成反比。

根據擬合扶楊油層滲透率與啟動壓力梯度計算公式 λ =0.139 9K－0.3673，計算 K=1.2 mD 時，啟動壓力梯度為0.130 8 MPa/m，當注采井距在250 m時，注采壓差達到33 MPa時(井口大于22 MPa)才能建立有效驅替。

2.2 增壓注水提高波及系數

為了在水驅后進一步提高原油采出程度，人們相繼提出了提高波及系數和提高洗油效率等提高采收率方法。目前在特低滲透油田物性較差的層不能有效動用，甚至有些區域水體波及不到，導致油田開采時間短，采收率較低，所以改善特低滲透油藏的注水開發效果的主要途徑仍然是提高注入水的波及系數，從根本上說，利用增壓使近井地帶裂縫開啟改善吸水剖面，擴大縱向波及系數，使注入水盡量波及到較差的油層;在平面上，增壓后注水影響的區域能夠擴展到低滲透區，從而從整體上改善注水開發效果，最終達到增大注入水波及體積、提高水驅采收率的目的。因此，提高儲層的動用程度，擴大水體的波及范圍即提高采收率。

2.2.1 波及系數的計算

目前為止，對于均勻井網的面積波及系數的研究，多是根據在各種簡化模型下，用理論方法和實驗方法所獲得的研究成果。根據B·丹尼洛夫和P·M·卡茨研究結果，得到面積注水系統運動前緣微分方程的解，可以確定見水時面積波及系數[3]。

面積波及系數計算公式為

式(4)中，EA為面積波及系數;d為井排間距離，m;a為沿井排井間距離，m;M為水(驅替劑)與油的流度比;μo為油的粘度，mPa·s;μw為水的粘度，mPa·s;Kro為油的相對滲透率，μm2;Krw為水的相對滲透率，μm2;Swc為束縛水飽和度。

當M＞1，d/a＞1時，對于均云油層，反九點注水系統而言，見水時的面積波及系數可以寫為

式(5)說明井網的波及系數主要取決于水油流度比，水油流度比越小，注水波及面積越大。

2.2.2 多孔介質中原油的粘度計算

在多孔介質中原油的粘度與多孔的介質性質和原油性質有關[4]。可用式(6)表示:

式(6)中，μ為多孔介質中原油的粘度，mPa·s;A為邊界原油體積與原油總體積之比;K為滲透率，μm2;μ1為邊界原油的平均粘度，mPa·s;μ2為體相原油的粘度，mPa·s;L為多孔介質的長度，m;Δp為介質兩端壓差。

由式(6)可知，孔道中原油的粘度并不是一個常數，它是與體相原油性質、多孔介質的性質和驅動壓力梯度有關的一個函數[4]。

通過整理滲流實驗的資料，可以得到流體的粘度隨壓力梯度的增加而減小(見圖1)。

圖1 粘度變化圖Fig.1 Change of viscosity

通過以上計算和分析，當注采壓差達到33 MPa時，與原注采壓差31 MPa比較，流體的粘度由4.3 mPa·s下降到 4.0 mPa·s，下降了 0.3 mPa·s。通過式(5)分析，見水時面積波及系數有所提高。

3 現場應用和監測結果

從現場應用的效果看，增壓注水后:一是注水井吸水能力得到提高，油水井間能夠建立有效驅替。注水壓力由21.3 MPa增加到22.9 MPa，日注水量由0 m3增加到30 m3，受效井日產油1.0 t上升到1.5 t，地層壓力由 8.5 MPa 上升到 9.4 MPa。

二是改善了吸水狀況，緩解了層間矛盾，儲層動用程度得到提高，吸水厚度百分數由52.1%增加到78.8%，吸水厚度增加了 3.9 m。

三是根據無源微地震監測的結果分析，注水波及范圍隨壓力升高逐漸增加。注水前緣水平截面圖(見圖2)可以直觀地看出，注水壓力由22.1 MPa增加到22.9 MPa，注水波及區范圍隨之增加。

圖2 注水前緣水平截面圖Fig.2 Horizontal view of water－flooding’s front

4 結語

1)通過增壓注水能使特低滲透油田建立有效驅替，注水井達到了“注夠水、注好水”的目的，油井達到了受效增油的目的。

2)增壓注水現場應用和監測結果顯示與理論計算的結果相符，進一步確定了增壓注水可以提高波及系數，近而提高采收率。

3)綜合分析增壓注水在該油田應用取得較好的效果，可以為其他低滲透油田開發提供借鑒意義和指導作用。

[1]王文環.特低滲透油藏驅替及開采特征的影響因素[J].油氣地質與采收率，2006(6):73－75.

[2]李 莉，周錫生李艷華.低滲透油藏有效驅動體系和井網加密作用分析[M].北京:石油工業出版社，2009.

[3]張榮軍.低滲透油藏開發早期高含水井治理技術[M].北京:石油工業出版社，2009.

[4]楊證明.低滲透油層滲流機理及其應用[M].北京:中國科學院研究生院出版社，2004.