非均質油層單層突進界限表征研究

楊東（大慶油田有限責任公司第四采油廠）

引言

非均質多油層油田，由于油層性質和控制程度等存在差異，引起注入水沿著滲透率較高、厚度較大的油層快速推進，首先到達油井，此種現象定義為單層突進，是層間矛盾的突出體現。單層突進極易形成低效或無效注采循環現象，導致油層動用不均衡，加快含水上升和產量遞減速度。因此，研究非均質油層單層突進的形成原因及相應的調整對策具有重要意義[1]。

統計H油田2001年以來的7410井次注入剖面資料，共有57914層（次）相對吸水量大于0，平均單層相對吸水12.80%。從分布頻率來看，以低于10%的為主，從累計分布曲線來看，90%以上的油層相對吸水量低于30%（圖1）。

圖1 H油田油層相對吸水量分布曲線

砂體類型不同，相對吸水量的構成也不同（表1）。油層發育有效厚度越大，相對吸水量越高，異常吸水（相對吸水量＞30%）的比例就越高。

表1 不同砂體類型相對吸水量構成

1 單井徑向模型及單層突進界限研究

為深入研究非均質油層的注入狀況，建立了單井徑向模型（圖2）。

圖2 單井徑向模型

假定1口注水井，射開n個油層，hi、ki、μi分別代表第i個油層的砂巖厚度、滲透率和流體黏度，P1為注水井流動壓力，P2為采油井流動壓力，注采井距為L。依據達西定律可知，理論上注入水在各油層中的流量與滲透率、注采壓差和截流面積成正比，與注采井距和流體黏度成反比：

結合礦場經驗可知，當單層注入量大于平均注入量2倍時，便發生嚴重的層間干擾，導致油層動用不均衡。因此，將2倍平均流量確定為單層突進的臨界標準：

針對單層突進量化評價，可利用注入剖面資料量化評價儲層吸水狀況，引入概念單層突進系數λ來表征單層突進現象，即單層相對注入量與全井平均單層相對注入量的比值。當某一油層相對吸水量大于單井平均相對吸水量2倍時，即λ≥2時，油層即發生單層突進。

式中：

d——每個油層相對吸水量；

n——全井吸水層數。

據統計（表2），全區共57914個吸水層，平均單層突進系數1.28，共有突進油層4980層，占8.60%，平均單層突進系數3.21。砂體發育越好，單層突進現象越明顯，其中有效厚度大于2m的油層單層突進比例達到35.58%。表外儲層和表內薄層也存在一定的單層突進現象。

表2 不同砂體類型單層突進狀況

2 單層突進控制規律研究

通過擬合突進系數與油層滲透率、注采井距、注采壓差，以及連通比例等指標的關系，確定了單層突進的成因[2]。

油層滲透率越大，越容易發生單層突進。單層突進系數與滲透率成線性正相關（圖3），相關系數達到0.899。這也是油層發育程度越好，動用越好，越容易發生單層突進的主要原因。

圖3 滲透率與單層突進擬合規律

有效厚度越大，越容易發生單層突進。單層突進系數與有效厚度成線性正相關（圖4），相關系數達到0.844。

圖4 折算有效厚度與單層突進擬合規律

注采井距越大，越容易發生單層突進。單層突進系數與注采井距成反比（圖5），二者成二階多項式關系，相關系數達到0.841。注采井距越大，壓力梯度越小，達不到部分油層特別是薄差儲層的啟動壓力梯度，導致注入水沿發育較好的表內厚層迅速推進的概率越大。

圖5 注采井距與單層突進擬合規律

按照達西線性滲流規律，單層突進系數也與注采壓差和原油黏度有一定關系，但由于現場實際中注采壓差差異不大，擬合結果規律不明顯，并且各油層間原油黏度基本相當，故不予討論。此外，從突進系數與控制程度（井點）擬合結果來看，規律也不明顯。因此可以確定，單層突進主要受油層滲透率、有效厚度和注采井距3個因素影響，與三者均成正比例關系。

3 節能對策及應用效果

低效無效注入界限及對策對于H開發區具有較好的適應性，對于水驅開發的其他油田也具有一定的借鑒意義。“十一五”以來，為減少因油層單層突進導致的低效無效注水，共應用該方法判斷單層突進927井次，有針對性地實施了注水井細分和化學淺調剖。通過上述措施，有效減緩和控制單層突進1356層，累計少注水1237.35×104m3，少產液65.72×104t，累計節電7424.10×104kWh。

3.1 應用注水井細分技術控制低效無效注入

針對影響單層突進的主要因素，制定了“666”細分注水標準（層段單卡小層數低于6個，層段單卡砂巖厚度小于6m，層段內滲透率變異系數不大于0.6），共實施細分609口。以A塊注水井細分方案調整為例，該井區受層間干擾影響，單層突進比較嚴重，累計動用程度只有70.6%。為此，針對周圍采出井含水上升和產量遞減速度較快的井，以單次吸水比例低于40%，有2段以上不符合“666”分注標準的注水井為重點實施細分，共計271井次。細分后，油層動用狀況得到明顯改善（表3），單層突進現象得到有效控制。

表3 A塊注水井細分前后油層動用狀況對比

3.2 應用化學淺調剖技術控制低效無效注入

化學淺調剖采取區塊集中調剖和零星調剖2種方式，共實施242口井。以B塊西部某井區集中層位整體淺調剖為例，該井區計劃調剖的7口注水井在高Ⅰ6+7層，平面上以水下分流河道砂體為主，砂體發育厚度較大，平面連通較好，注采關系較完善。從剖面資料量化結果看，高Ⅰ6+7層單層突進因數為2.1；從采出狀況看，周圍油井的采出程度較低，但含水級別較高，說明高Ⅰ6+7層為該井區的主要吸水層，該層已經發生了單層突進。2009年，為減少低效無效注水、控制含水上升速度，對該井區內7口注水井實施化學淺調剖，周圍共有7口油井受效，累計增油0.42×104t，累計少注水5.1×104m3，少產液0.27×104t，累計節電30.50×104kWh。

4 結論

利用注入剖面資料的相對吸水量表征單層突進是可行的。當單層突進因數大于2時，即儲層相對吸水量大于平均單層相對吸水量的2倍時，產生單層突進，其受油層滲透率、有效厚度和注采井距控制，且與三者成正相關。滲透率1μm2、有效厚度3m和注采井距400m是單層突進的臨界控制界限。利用該方法判斷單層突進，應用注水井細分和化學淺調剖技術，可有效控制低效無效注水，節能效果顯著。

[1]許建紅.儲層非均質對油田開發效果的影響[J].斷塊油氣田,2007,14(5)：29-31.

[2]趙永富,田恩龍,張國棟.達西定律與滲流控制[J].黑龍江水利科技,2008(4)：65.