特低滲透油藏超前注水參數的確定

袁尚金

（中石油大慶油田有限責任公司第九采油廠地質大隊，黑龍江 大慶 163853）

特低滲透油藏大多屬于敏感性油藏，隨著地層流體的采出，地層巖石的有效覆壓將下降，巖石發生變形，引起地層孔隙度和滲透率下降，這種變化過程是不可逆的，后期注水不可能完全恢復。實踐證明，超前注水可以在一定程度上補充地層能量，提高地層壓力，防止地層壓力下降造成的儲層物性變差，提高注水波及體積，提高單井產量，實現良好的綜合效益。但超前注水參數的定量確定有待進一步探討。為此，筆者以大慶外圍龍西地區塔283－1和塔28－1區塊為例，研究確定了特低滲透油藏的超前注水參數。

1 塔283－1和塔28－1區塊概況

塔283－1井區有4口井:塔283－1井鉆遇有效厚度10.2m／9層；古龍256－153井鉆遇有效厚度21.7m／15層，平均孔隙度為13.3%，平均滲透率4.02mD；塔36－4井鉆遇有效厚度10.7m／7層，射開有效厚度8.4m，壓后抽汲日產油3.05t；塔284－2井鉆遇有效厚度8.4m／8層，射開有效厚度7.2m，壓后抽汲日產油12.07t。

塔28－1井區有2口井:塔28－1井鉆遇有效厚度19.7m／11層；與之相鄰的塔282－1井鉆遇有效厚度16.8m／12層，該井沒有巖心分析的物性資料，測井解釋平均孔隙度13.6%，平均滲透率4.98mD，該數據可以作為物性分析的參考條件，射開有效厚度11.4m，壓后抽汲日產油9.3t。

塔283－1和塔28－1區塊相關地質參數見1。

表1 龍西地區塔283－1、塔28－1區塊相關地質參數表

2 合理地層壓力保持水平

對于特定儲層，根據不穩定滲流數學模型，改變地層壓力和對應的穩定時間，可得到超前注水結束后注水井和采油井之間的地層壓力和壓力梯度分布。地層壓力恢復程度不同，壓力梯度不同 （見圖1）。當最小驅替壓力梯度大于啟動壓力梯度時，該壓力為該儲層的合理壓力。即超前注水階段儲層地層壓力要達到的水平最低為建立啟動壓力梯度需要的壓力水平［1］。

對以上建立最低啟動壓力梯度的室內實驗剖面回歸，得到保持合理壓力水平的計算公式為:

式中，ηs為合理地層壓力保持水平，%；K0為儲層滲透率，mD。

塔283－1、塔 28－1區塊的平均滲透率為1.5mD，計算ηs＝123.9%。原始地層壓力為24.8MPa，地層壓力提高23.9%時，超前注水增加的地層壓力為5.93MPa。

圖1 不同壓力保持水平下的壓力梯度剖面

3 超前注入量

地層壓力保持水平是由注水量來維持的，確定了所需的地層壓力保持水平，利用物質平衡方程的方法就可以計算超前注水的累積注入量［2］:

式中，Np為累積產油量，超前注水時指地質儲量，104t；Bt為目前壓力下的油氣總體積系數；Wp為累積產水量，超前注水時為0；Bw為水的體積系數；N為地質儲量，104t；Boi為原始壓力下的總體積系數；Co為地層原油的有效壓縮系數，1／MPa；Cw為地層水的有效壓縮系數，1／MPa；Swi為束縛水飽和度；Cf為地層巖石的有效壓縮系數，1／MPa；ΔP為壓差，MPa；We為累積天然水侵量，104m3；Wi為累積注水量，104m3。超前注水時注水階段，Np、Wp及We均為0，物質平衡方程可轉化為:

則累積超前注水量為:

塔283－1、塔 28－1 區 塊 中，N ＝ 293.43×104t，Boi＝ 1.165，Bw＝ 1，Cw＝ 4.4×104／MPa，Co＝12.6×10－4／MPa，Cf＝6.05×10－5／MPa，地層壓力提高時為ΔP＝負值，塔283－1、塔28－1區塊ΔP＝－5.93MPa，計算出地層壓力提高5.93MPa時累積注入量為4.0277×104m3。

4 最高注入壓力

低滲透油藏注水壓力過低，地層能量得不到充分補給，影響油井產能和采油速度。但注入井壓力過高會引起儲層巖石蠕動，造成套管損壞，還有可能使地層破裂，注入水突進，平面波及系數下降，影響最終開發效果。

常規砂巖油藏合理注水壓力界限按如下公式計算［3］:

式中，pfman為注水井最高注入壓力，MPa；pf為油層破裂壓力，MPa；ptL＋pmc為油管摩擦壓力損失和水嘴壓力損失，取0.5MPa；Δpi是為防止超破裂壓力而設定的保險壓差，取1.0MPa；Dw為平均流體密度，g／cm3；H為油層中部深度，取2105m。

塔283－1、塔28－1區塊中，統計得到pf＝0.023 H ＝48.42MPa，Δpi＝1.0MPa，ptL＋pmc＝0.5MPa，Dw＝1.0g／cm3，H＝2105m，從而計算區塊井口最高允許注入壓力為26.87MPa。

5 最大注入強度

在最大注入壓力確定后，考慮啟動壓力梯度影響時，注水井最大注入強度公式為［4］:

式中，Imax為注水井注入強度，m3／（m·d）；K為空氣滲透率，mD；PHmax、ˉP分別為井底最大注入壓力和平均地層壓力，MPa；λ為啟動壓力梯度，取0.05MPa／m；A為泄油面積，m2；rw為井筒半徑，0.1m；Bw為地層中注入水體積系數，取1；μw為地層水黏度，取1mPa·s。計算不同空氣滲透率條件下最大注入強度，見表2。

對低滲透油藏，由于儲層親水，保持相對較低的注入強度有利于發揮高低滲透層的滲吸作用，擴大波及體積，因此，在保持注采平衡的情況下，盡量采用較低的注水強度。從區塊空氣滲透率分布來看，平均空氣滲透率達到1.5mD，區塊最大注入強度應為3.2m3／（m·d）。但區塊70.3%的巖心滲透率在1mD以下，因此，區塊最大注入強度為2.1m3／（m·d）。

表2 不同空氣滲透率條件下最大注入強度

6 合理注水時機

在確定了超前注水期累積注水量和合理注水強度后，就可以用區塊注水井數，射開厚度確定超前注水時間:

式中，D為超前注水時間，d；Wi為累積超前注水量，m3；N 為超前井數，口；I為超前注水井配注強度，m3／ （m·d）。

龍西地區塔283－1和塔28－1井區注水井數28口，平均單井射開砂巖厚度23.4m，有效厚度12.9m，日配注強度1.2m3／m，計算超前注水時間為51.2d，即1.7mon。考慮壓裂夾層存無效注水及投產時率影響，確定超前注水時間3mon。

7 結語

特低滲透油藏壓敏性較強，采用超前注水保持地層壓力是有效開發該類油藏的有效途徑。因此，超前注水參數的確定就成為超前注水的關鍵。筆者提出的根據最小驅替壓力梯度大于啟動壓力梯度確定儲層的合理壓力，再根據物質平衡方程確定超前注入量的方法具有較好的科學性、合理性，可為科研、生產提供有效的借鑒意義。

［1］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）:65－68.

［2］寇顯明，李治平，郭立波，等 .低滲透油藏定量超前注水研究 ［J］.油氣田地面工程，2010，29（10）:24－26.

［3］王瑞飛，陳明強 .超前注水技術中一些參數的確定 ［J］.鉆采工藝，2008，31（4）:78－81.

［4］趙靜，趙泉 .低滲透分支井井網產能預測及參數敏感性分析 ［J］.西南石油大學學報 （自然科學版），2010，35（1）:36－39.