我國低滲透油田超前注水開發研究進展

饒喜麗，文守成 (長江大學石油工程學院，湖北 武漢 430100)

我國低滲透油田超前注水開發研究進展

饒喜麗，文守成 (長江大學石油工程學院，湖北 武漢 430100)

低滲透油田的開發已成為我國陸上石油工業穩定發展的重要途徑。闡述了國內學者針對低滲油田超前注水開發參數的研究情況，介紹了相關技術措施，以便為該類型油田的開發提供參考。

低滲透油藏；超前注水；配套技術

低滲透油層孔喉細、比表面大、邊界層影響顯著，滲流阻力大，存在啟動壓力梯度，注水壓力高，壓敏損害明顯，開發難度較大。但近年來能源需求的膨脹和原油價格上漲，低滲透油藏開發占有越來越重要的地位。目前長慶、新疆、吉林，大慶等油田都相繼開展了低滲透油藏超前注水的礦場試驗，取得了較好的效果[1-3]。超前注水是指注水井在采油井投產前先期投注，當地層壓力上升至高于原始地層壓力后，油井再投產并保持該狀態進行開采的開發方式。利用該開發方式可以建立更有效的壓力驅替系統，改善水驅油兩相滲流情況，降低因地層壓力下降造成的地層傷害和油井含水率，最終提高低滲油田的開發效果[3]。下面，筆者對我國低滲透油田超前注水開發研究進展進行綜述。

1 低滲透油田超前注水開發參數的研究

1.1注水時機

采用超前注水技術開發低滲透油田，選擇適宜的超前注水時機是保壓開采的關鍵。注水時機是指確定采用注水的開發方式后按一定的配注量往地層注水的時間。車起君等[4]在安塞油田的不同開發區塊運用超前注水技術進行現場試驗，發現原始地層壓力越高，地層物性越差，所需超前注水時間越長。同時，隨著超前注水時間的延長和累積注入體積增大，單井產量上升。韓麗[5]從采油強度的角度對超前注水技術進行研究，分別超前注水4～6月、同步注水、滯后注水2～3月、滯后注水4～5月，發現采油強度均隨時間下降并最終趨于穩定，且超前注水最終穩定的采油強度高于同步注水，更高于滯后注水。李亮等[6]從產量角度探討了超前注水技術在長慶靖安油田五里灣一區的現場試驗情況，發現超前注水3個月的產量大于同步注水，更大于滯后注水3個月產量。趙春鵬等[7]利用多測點長巖心物理模擬流動實驗，研究了長慶莊19井區低滲油藏實施超前注水開發的最佳時機，發現在注水壓力傳播到巖心長度 32% 時可以獲得最高采收率。陳家曉等[8]從石油技術經濟學的角度對超前注水時機進行了探討，發現隨著超前注水時間的增加，凈現值先增加后減少，最大凈現值對應的注水時間即為低滲透油藏超前注水的合理時機。唐建東等[9]根據油藏物質守恒規律推導出低滲油藏開發指標的計算公式，據此確定了低滲透油藏超前注水合理時機的計算方法 。杜磊等[10]對某低滲油藏進行同步注水、超前注水1～6個月的開發方式進行數值模擬分析，發現超前注水的效果較好，且超前注水時間越長，地層壓力恢復率和保持率越高，階段采收率越高。

1.2注水量

1)從理論分析角度進行研究 黃小亮等[11]根據物質平衡法推導出注水井的最大超前注水量的計算公式，表明最大超前注水量與單井注入水動用面積、平均有效厚度、綜合彈性壓縮系數成正比。王道富等[12]建立了低滲透油藏非線性滲流的數學模型，推導出注水強度計算公式，表明注水強度與平均地層壓力，注入水粘度、泄油面積有關。陳家曉[8]通過建立低滲透油田的綜合含水與累積耗水量、累積水油比的數學模型，推導出不同含水時期、產油量與合理注水量的關系式，并對西峰油田白馬和董志區塊開發初期的單井合理注水量進行了預測。

2)從室內試驗角度進行研究 趙春鵬等[7]利用特低滲長巖心和多測點物理模擬裝置，探討了特低滲油藏超前注水開發的壓力傳播特征。研究發現，與中高滲巖心相比，特低滲巖心液體滲流速度更小，壓力傳播速度更小，并且壓力傳播速度會越來越小。因而在低于巖石破裂壓力條件下，在注水初期可適當加大注水強度以盡快建立壓力驅替系統，在注水后期則應適當降低注水強度以獲得更好的注水效果。張云龍[13]采用數值模擬方法研究低滲透博興洼陷油田最佳注水量，對比了超前注水量為0.48%PV、4.1%PV、5.9%PV、7.0%PV時的采出程度，發現超前注水量為 0.48%PV效果較好。王文霞[14]應用數值模擬方法研究長慶油田長8油藏的超前注水量，分別采用將地層壓力提高到原始地層壓力的1.00倍、1.05倍、1.10倍、1.15倍和1.20倍的注水量進行數值模擬,發現當注水量為1.03%PV、地層壓力保持水平為原始地層壓力的1.10倍時,該油藏開發效果最佳。

3)從現場應用角度進行研究 車啟君等[4]根據安塞油田生產過程中的視吸水指數曲線分析了該油田合理的超前注水量，發現王窯區隨著注水壓力的提高日注水量上升幅度減小，而杏河區隨著注水壓力的提高日注水量上升幅度增大。并且王窯區和杏河區均在日注水量達到80m3/d 時，視吸水指數曲線出現拐點。因此他認為王窯區最大超前注水量不宜超過80m3/d，而杏河區最小超前注水量應在80m3/d以上。陳建宏等[15]根據壓力監測反饋情況，對塞392區長6油藏的儲層裂縫、非均質性、射開程度等注水受控因素進行分析，發現超前注水井比未超前注水井產量遞減降低10%以上，當超前注水3個月，累積注水量達到 0.5% PV時單井產量增幅最大，采出程度高，綜合含水率低 。趙新智等[16]研究靖安油田大路溝二區長6超低滲透儲層特征，建議超前注水開發折算注水量PV數 0.05%～0.1% PV，注水強度不超過 5m3/(d·m)，地層壓力保持水平 110%[11]。

1.3注水井的注水壓力與生產井的井底流壓

1)注水井注水壓力 許多學者認為注水壓力不應超過地層破裂壓力，如王瑞飛等[17]和王道富等[12]認為超前注水時盡可能以較大的注水壓力注入，但不可超過地層破裂壓力。但有學者提出了不同的觀點，認為注水壓力可以適當超過地層破裂壓力[18]。白瑞婷等[19]認為應具體情況具體分析，針對不存在天然裂縫、吸水能力差的低滲透砂巖油藏，可采用接近或略高于油層破裂壓力的注水壓力，以滿足注水需要；針對裂縫比較發育的低滲透砂巖油藏，只能采用低于裂縫開啟、延伸壓力的注水壓力來注水 。

2)生產井井底流壓 張承麗等[20]認為應該盡量減小生產井的井底流壓，因為低滲透油藏，滲流阻力大，壓力梯度較高，采取大壓差生產，更有利于發揮油井的生產能力。王瑞飛等[17]認為低滲透油藏油井采油指數小，因而可以降低生產井的井底流動壓力，加大生產壓差以保持一定的油井產量，但對于飽和壓力高的低滲油藏，生產井井底流壓不宜低于飽和壓力。因為當流動壓力低于飽和壓力時，油井脫氣半徑可能會擴大，使液體在油層和井筒中流動條件變差，對油井的正常生產造成不利影響。

2 低滲油層超前注水開發對策

2.1優化井網井距

確定合理井網密度的原則是既有較好的經濟效益又能獲得較高的水驅控制程度。張烈輝等[22]利用數值模擬的方法，針對長慶油田B153區長63油藏的特定情況，比較了菱形反九點井網、方形反九點井網、反七點井網、五點井網4種方案的開發效果，認為初期采用方形反九點井網，后期調整為五點井網，其開發效果最佳[21]。馬福軍等[22]也運用數值模擬方法探討了超前注水開發新立油田新119區塊最佳布井方式和井距。在相同井網密度下，對比反七點法、反九點法及五點法布井方式下的采收率，優選反九點法面積注水布井方式為最佳布井方式，并確定120m×500m菱形反九點面積注采方式為最佳開采方式。史成恩等[18]分別采用矩形、菱形反九點、正方形反九點3種開發井網方式，按照裂縫發育、較發育和不發育3種情況進行礦場試驗。針對裂縫不發育、注水后見水不很明顯的區塊，建議采用排距為300m×350m的正方形反九點井網注水，并且保證正方形井網的對角線方向與最大地應力方向平行；針對裂縫較發育的區塊，建議采用排距為450m×500m、井距為150m×180m的菱形反九點井網注水，并且保證菱形井網的長對角線與最大主應力方向平行；針對裂縫發育、儲集層物性差、最大主應力方位清楚的井區，建議采用排距為500m×550m、井距為130m×165m的矩形井網，并且保證井排方向與裂縫延伸方向平行，使中后期可形成排狀注水，促使裂縫側向的油井見效，從而提高水驅程度。此外，采用小井距開發低滲油田不僅在數值模擬和礦場試驗中取得良好效果，更在實際生產過程中得到驗證。如華北留路油田17斷塊經過井網改造后，300m井距縮小為150～200m，日產油量由17m3增加到55m3，增產效果顯著[23]。吉林新民油田經過井網改造后，300m井距縮小為150m，采收率由6.77%增加到35.08%，含水率由37.7%減小到35.8%[24]。大慶朝陽溝油田經過經網改造后，采油速度由0.74增大到1.8～2.1，效果顯著[5]。大港六拔油田經過經網改造，井網密度由7.5口/km2增加到15.7口/km2，采油速度由0.8增大到2.1，含水率由41.3%減小到32.8%，效果顯著[25]。

2.2壓裂工藝技術

壓裂工藝技術是低滲透油藏提高單井生產能力的有效方法。適用于低滲透油藏的壓裂技術包括限流法完井壓裂工藝技術、封隔器多層分層壓裂工藝技術、高能氣體壓裂和復合壓裂工藝技術。限流法完井壓裂工藝技術采取低密度射孔大排量施工，最先壓裂層吸收大量壓裂液，產生炮眼摩阻,大幅提高井底壓力,迫使后續注入的壓裂液分流,相繼壓裂鄰層[26]；封隔器多層分層壓裂工藝技術是讓壓裂液經過導壓噴砂封隔器內的節流嘴，在管柱內外造成節流壓差，使上下封隔器坐封，隔離所要處理的層位進行壓裂，第一層壓裂完后，放掉油管壓力，上下封隔器自動解封，上提管柱進行另一層段的壓裂[27]；高能氣體壓裂是利用火藥的燃燒產生脈沖加載，并控制壓力上升速度，在井壁上形成徑向多裂縫體系來增加油氣產量[28]；復合壓裂工藝技術首先對預處理油層進行高能氣體壓裂，在近井地帶形成多條多向裂縫，然后進行水力壓裂，對已形成的裂縫進行擴展，并形成主裂縫。

針對壓裂液配方、用量，支撐劑材料、壓裂規模等方面，已經形成一套比較完善的低滲透油田壓裂改造技術。如江漢油田進行壓裂改造后，王東8-14井壓裂前日產油量僅為1.8t，壓裂后日產油量增加14.8t，而黃22-46井、黃22-44井和黃斜22-35井壓裂前均不出油，壓裂后日產油量為分別13.4、14.6、20.1t,增產效果明顯[30]。馬西深層油藏實施54次壓裂，累計增油32.55×104t，平均單井增油1.12×104t[31]。大慶外圍榆樹林油田 75口井砂巖有效厚度為12.23m，壓裂后平均日產油11.0t，超過壓裂方案設計要求[32]。

3 結 語

我國低滲透油田數量眾多，油氣資源豐富，開發潛力巨大。由于目前低滲透油田的開發難度較大，因而進行技術改造和創新是低滲透油田增產增收的重要途徑。許多學者針對低滲透油田超前注水生產參數進行了研究，并提出了很多具有針對性的措施，取得了很好的開發效果。今后，應進一步加大低滲透油田超前注水開發的研究力度，為開發低滲透油田作出更大貢獻。

[1]陳敏.國內外低滲透油田開發技術現狀[J].中國石油和化工標準與質量,2012(22):155-156.

[2]胡文瑞.中國低滲透油藏開發經濟效益巨大[EB/OL] . http://energy.people.com.cn/GB/9851927.html, 2009-08-13.

[3]王光付,廖榮鳳,李江龍.中國石化低滲透油藏開發狀況及前景[J].油氣地質與采收率，2007,14(3)84-89.

[4]車起君,雷均安,冉玉霞，等.超前注水提高特低滲透油田開發效果[J].大慶石油地質與開發，2003,22(1):20-22.

[5]韓麗.朝陽溝油田長10區塊超前注水開發研究[D].大慶：大慶石油學院，2010.

[6]李亮,胡建國,閻紀輝.超前注水是低滲透油田開發的重要途徑[J].新疆石油地質，2001,22(3)：232-234.

[7]趙春鵬,岳湘安.特低滲透油藏超前注水長巖心實驗研究[J].西南石油大學學報，2011，33 (3)：105-108.

[8]陳家曉.西峰特低滲油藏超前注水滲流機理及開發技術政策研究[D].成都：西南石油大學，2007.

[9]唐建東,劉同敬,姜漢橋，等.低滲透油藏超前注水合理時機理論研究[J].新疆地質，2007,25 (2):192-195.

[10]杜磊.低滲透油田超前注水試驗[J].油氣田地面工程，2011, 30 (12):21-23.

[11]黃小亮,唐海,余貝貝，等.低滲透油藏超前注水量的確定[J].西部探礦工程，2009(31):94-98.

[12]王道富,李忠興,趙繼勇，等.低滲透油藏超前注水理論及其應用[J].石油學報，2007, 28(6):78-81.

[13]張云龍.博興洼陷低滲透油田高效開發配套技術研究與應用[D]. 西安：西安科技大學，2009.

[14]王文霞,李治平.長8油藏超前注水壓力保持水平研究[J].中外能源, 2011,16(3):52-55.

[15]陳建宏,楊偉娟,魏明,等.特低滲油藏注水受控因素及技術對策研究[J].石油化工應用，2010,29(6):54-57.

[16]趙新智,趙耀輝,李儒春.超低滲透油藏合理開發技術政策的認識與實踐[J].大慶石油地質與開發，2010,29(1):60-64.

[17]王瑞飛,宋子齊,何涌，等.利用超前注水技術開發低滲透油田[J].斷塊油氣田，2003, 10 (3):43-45.

[18]史成恩,熊維亮,朱圣舉.創新油田開發技術提高特低滲透油田開發效果[R].中國石油長慶油田分公司勘探開發研究院，2010：1-9.

[19]白瑞婷,王波,吳亮.超前注水技術在低滲透油田中的應用研究[J].石油化工應用，2010, 29 (1):17-18.

[20]張承麗,宋國亮,魏明國，等.低滲透油田超前注水對開發效果的影響[J].東北石油大學學報，2011,35(3):45-48.

[21]張烈輝,曾楊,周志平.超低滲油藏超前注水井網適應性研究[J].西南石油大學學報(自然科學版)，2011,33(3):101-104.

[22]馬福軍,胡景春,莊健.新立油田低滲透油藏超前注水技術實踐與應用[J].特種油氣藏，2005,12(3):47-49.

[23]李健.整體壓裂技術在留西油田低滲透油藏開發中的應用[D].北京：中國石油大學，2009.

[24]劉子良,魏兆勝,陳文龍，等.裂縫性低滲透砂巖油田合理注采井網[J].石油勘探與開發，2003,30(4):85-88.

[25]李濤.低滲透油藏開發關鍵技術探討——以大港段六撥油田段南[D].北京：中國石油勘探開發研究院，2005.

[26]邢慶河,張士誠.水平井限流法壓裂技術的發展與應用[J].天然氣工業，2010,30(3):52-54.

[27]郎學軍,李興應,劉通義，等.雙封隔器分層壓裂工藝技術研究與應用[J].鉆采工藝，2004,27(3):45-47.

[28]俞宏偉.高能氣體壓裂在低滲透油層中的應用[D].大慶：大慶石油學院，2008.

[39]彭義成.高能氣體壓裂技術在江漢油田的應用[J].江漢石油職工大學學報，2001,14(3):38-40.

[30]季靜,楊傳勇,田秀霞.馬西深層低滲透油藏人工裂縫及重復壓裂設計研究[J].特種油氣藏，2006,13(4):71-74.

[32]楊濤,肖立國.榆樹林油田優化壓裂研究與實踐[J].大慶石油地質與開發，2003,22(3):72-75.

2012-11-27

饒喜麗(1989-)，女，碩士生，現主要從事油氣田開發方面的研究工作。

文守成(1972-)，男，博士，講師，現主要從事油氣田開發方面的教學與研究工作；E-mail:123160051@qq.com。

TE357.6

A

1673-1409(2013)02-0096-03

[編輯] 李啟棟