層間干擾問題的評價及解決方法研究

李 禹,彭 昊,王興坤

(長江大學石油工程學院，湖北 武漢 430100)

1 層間干擾的成因

根據油田生產資料顯示，存在層間干擾問題的油井在多層合采時，高滲產層會在不同程度上抑制低滲產層的開發，導致多個油層在合采時的產量遠小于各個層單采時產量的總和。因此，探索出產生層間干擾的原因，以此為基礎降低層間干擾對油層產能的影響。

1.1 滲透率級差對層間干擾的影響

油藏在生成過程中經歷不同的地質環境，地層沉積差異較大，導致不同層位的儲層之間的滲透率普遍存在差異，層內的不連續夾層(含泥質等)，以及開采過程中油層水流狀況的不均勻性,或將導致高滲透率與中、低滲透率油層在吸水能力、水線推進速度、地層壓力等各不相同導致低滲透層出現油少或未啟動甚至“倒灌”現象[1],進而影響開采速度和最終采收率。

在儲層注水開發過程中，層間干擾現象會受到滲透率級差的影響，當層間滲透率級差達到一定程度時，對于注水開發油田，流體將沿著高滲層發生“單層突進”[2]，而低滲層則被“屏蔽”。

1.2 層間壓力對層間干擾的影響

通常，低滲層壓力始終高于高滲層壓力，層間有壓差就會有流體流動，油層流體流向井底的同時有一部分流體從高壓層流向低壓層[3]，影響油井產量，導致層間矛盾突出。特別是在油井見水后，高滲透層產液比逐漸增大[4]，層間干擾加劇層間壓力因為存在差異的原因，在低滲油藏中注水開發過程中，極易產生層間干擾進而影響整個注水開發過程，其存在的層間壓力問題主要表現在以下幾個方面：①多層油藏在注水開采過程中，因不合理的注水方式及所采用參數，造成地層壓力異常現象；②油藏在地質形成過程中在地質構造作用下造成地層壓力異常；③在注水開發過程中油藏因儲集層裂縫、微裂縫會發生水竄，或底水油藏因抽吸參數不合理見水，造成產層壓力異常[5]。

1.3 其他因素對層間干擾的影響

層間干擾現象還會受到其他許多因素的影響，比如受到層間流體配伍性差異的影響，將會產生水垢，對儲層層間滲透率產生較大影響[6]，加劇層間干擾，同時會造成井筒結蠟、結垢等不良現象油井正常生產。

層間干擾也會隨著油田含水率的不同而產生各種差異，經過大量研究證明：層間干擾程度隨著含水率增加而增大，而含水率會與其他因素相結合共同影響層間干擾程度。

同樣，在油田現場進行多層合采時由于射孔層數、射孔厚度等多種施工設計欠合理原因[7]，會引起儲層壓力不均衡的現象，人為地造成層間干擾程度的增加。

2 層間干擾的評價方法

由于層間干擾現象對多層油藏注水開發時產生較大影響，層間干擾現象的評價對多層油藏注水開采更具現實意義。目前，從單層油藏出發，建立多層合采砂巖油藏動態干擾數學模型和油藏開發物理模型，借此研究層間干擾現象對注水開發的影響是較為常用的方法。

2.1 產量層間干擾系數評價層間干擾

通常，對多層合采時產生的層間干擾的評價方法是通過對產量分析的層間干擾系數法：在相同的工作條件下，油井中各小層分別生產的產油能力總和，與油井中各小層合采的產油能力的差值，再除以各小層分別生產的產油能力之和。

式中：CiO——油井產量的層間干擾系數，無因次；

Qi——第i層分層的產量，m3/t；

Q1-n——第1至n層合采產量，m3/t。

層間干擾系數可以直觀反映出在油田多層合采時油井的生產能力損失比[8]，以此作為衡量層間干擾程度的重要參數，借助層間干擾系數評價結果可以有效地指導油田進行開發層系優化和產能評價與預測。

2.2 采油速度層間干擾系數評價層間干擾

產量層間干擾系數可以計算層間干擾所損失的產量，但其無法反映層間干擾現象對多層油藏中儲量動用程度的影響，無法系統的評價層間干擾現象對開發效果的影響。為了完整的評價層間干擾現象對開發效果的影響，引用采油速度層間干擾系數衡量合采各層儲量動用的均衡程度[9]，采油速度層間干擾系數為產量與儲量的比值。

式中：CFV——采油速度干擾系數，無因次；

V1,V2,…Vn——合采時第1層，第2層，第n層的采油速度，%。

產量層間干擾系數能體現油藏的開采強度，也能體現了儲量的動用速度。產量層間干擾系數和采油速度層間干擾速度對層間干擾現象的綜合評定方法更加完整、準確的評價層間干擾現象對多層油藏注水合采的開發效果影響。

2.3 采油指數層間干擾系數評價層間干擾

除以上兩種方法，也可利用采油指數對開發過程中的層間干擾程度進行評價：油井在相同的工作制度下各層分采時采油指數之和與多層合采時采油指數的差值除以各層分采時采油指數之和[10]。為確保在近井地帶含油飽和度場及壓力場后仍可對層間干擾進行評價， 需要利用不同時期內的采油指數衡量層間干擾程度。

式中：CFI——采油速度干擾系數，無因次；

Ipi(t)——t時刻分測時第i層采油指數，m3/(d·m·MPa)；

Iph(t)——t時刻合測時采油指數，m3/(d·m·MPa)。

體現隨含水率上升后的層間干擾系數的變化趨勢；在中低滲層逐步得到動用的過程中，層間干擾系數的變化趨勢，反映出不同開采時期層間干擾系數的變化。

2.4 層間干擾的油藏開發物理模型

層間干擾的油藏開發物理模型主要研究滲透率級差對層間干擾的影響對不同和相同滲透率級差油層組合開發的含水率、采出程度變化進行模擬研究，建立合適的實驗裝置(如圖1)，利用實驗途徑對層間干擾作出評價。

人造的物理模型必須在孔隙度、滲透率、孔隙分布等方面與實際油層相似[11]，有效模擬非均質地層各項參數，模擬出整個開發階段層間干擾系數的變化。

圖1 層間干擾的油藏開發模型裝置圖

3 層間干擾問題的優化解決

3.1 分層注水，分層開采

由于儲層非均質性、隔夾層不連續導致注水開發過程中層間干擾矛盾的存在，會導致儲層橫向上和縱向上非均質性極為嚴重[12],這就造成有大量剩余油滯留在儲層內，而分層注水井對應油井開展分層控制、分層開采，最大程度地消除層間干擾矛盾，改善儲層的注采對應關系，最大程度的降低層間干擾對單井開采過程的影響。

合理安排層系，實施分層系開采。根據各油層單元的流動性大小，將流動性極強的油層單元作為一個層系,流動性較差但大體相當的油層單元合并成為另一個層系。

從目前水井分層注水情況來看，為了有效動用各產層(層系或小層)產能，水井分注逐漸轉向精細化分層注水。隨著分注工藝技術的不斷進步完善，油田整體分注級數將持續增加。

3.2 多層合采，精細注采

在多層合采過程中，為使薄差層建立連續的油流通道,射開的各小層得到有效的水驅動用,需要有足夠大的生產壓差作為保證。動用該類儲層的驅替壓差主要取決于小層的滲透率，驅替過程能否形成滲透率相對較低的表外儲層需要的驅替壓差,與多層組合的層間滲透率級差大小密切相關[13]。

當層間滲透率級差較小時,各儲層的物性差異相對較小,那么滲透率相對較低的小層在水驅過程中能夠建立較高的驅動壓差[14],從而得到有效動用；然而滲透率級差增大至一定程度以后,相對滲透率更低的儲層受物性較好層位的層間干擾加劇,驅動壓差迅速降低,使其無法得到有效動用,從而影響整體采出程度。

特別是在儲層生產過程中，由于水的黏度比油的黏度小，導致水淹帶滲流阻力減小。由于高滲透層進水多，水淹區大，總的滲流阻力減少的幅度大，而低滲透層進水少[15]，水淹帶小，總的滲流阻力減少的幅度小。因此，由于滲流阻力變化的這種差異，導致越來越多的水流向高滲透層，高滲透層的產液比例越來越大，抑制了其他層的生產。

針對油井產液生產的實際，以增加有效注水量、保持合理壓力系統為目的，一方面針對低滲透層啟動難度大的實際，重點實施單體泵高壓增注，提高單井 注水能力，另一方面在保證有效注水量的基礎上[16]，強化注采精細管理，制定切合油田實際的注水強度和注采比，最大限度地延長油井無水或低含水見效期 。

開發過程依據進度，逐層關閉開采。先期多層油層合采,開發到一定時期之后,關閉主力產油層也即關閉高含水層,繼續合采其他非主力產油層[17]。在實施逐層關閉策略以后,低流度層原油獲得了更大的注人壓力和注水量,加大了原油的動用程度,提高了低流度層的采收率。

3.3 設置合理開采，減小層間干擾影響

合理設置射孔層數。對多層合采射孔層數的優化，既要保證油井合采后有較高的總產量，又要保障每個砂層內均能產油氣，達到砂層之間的產氣均衡、壓降均衡。

射孔厚度優化。射孔厚度的優化能減少縱向上儲層非均質性引起的層間差異帶來的干擾，因此，既要滿足合采氣量的需要，也要保障每個小層出氣，合采后較小的層間干擾，同時還要和優化的射孔層數匹配。

射孔井段長度優化。由于各油氣田各砂層之間隔層厚度差異大，射孔井段長度關系到層組內各個層之間的壓力差異，井段過長，則易引起不同砂層之間的干擾，同時還不利于控制生產壓差，不利于儲層的主動防砂。

4 結論

(1)受油藏沉積地質條件的影響,使得油藏開發層段的層間差異變得尤為突出、水驅開采難度增大。因此油井在多層合采時，高滲產層會在不同程度上抑制低滲產層的開發，導致多個油層在合采時的產量遠小于各個層單采時產量的總和。

(2)層間干擾的影響因素眾多，其中主要的影響因素是滲透率級差和層間壓力。研究發現：滲透率級差愈大，層間干擾愈嚴重；層間壓力愈大，愈使流體從高層流向低層，降低開采產量。

(3)評價層間干擾方法主要為三種：采用產量層間干擾系數以有效地指導油田進行開發層系優化和產能評價與預測；采油速度層間干擾系數衡量合采各層儲量動用的均衡程度；采油指數層間干擾系數評價層間干擾現象對多層油藏注水合采的開發效果影響。

(4)根據層間干擾物理模型，模擬現場層間干擾程度，模擬低滲層的動用壓力，提高波及系數，從而達到對存在嚴重層間干擾現象油田的優化開發。

(5)層間干擾的解決方法目前主要是三種：分層注水，分層開采降低單井開采過程中受層間干擾問題的影響；多層合采，精細注采，緩解相對滲透率較低的儲層無法被很好動用的問題，從而提高整體采出程度；設置合理開采，優化射孔，減小層間干擾影響。

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