渤海油田吸水能力影響因素與采出程度預測圖版

申 健，周文勝，潘 岳，姚 澤，沙雁紅

(1.中海油研究總院，北京 100028；2.海洋石油高效開發國家重點實驗室，北京 100028)

0 引 言

海上注水開發油田比例和產量逐年增長，“十二五”以后，注水油田年產量貢獻已超過海上油田總產量的60%。渤海區域60%的油田已實施注水開發，貢獻了80%以上的產量。經過幾十年的開發，渤海油田已經逐步進入中高含水階段，加之大井距、多層系合采，地下油水分布更趨復雜。由于地層條件、井網和注采工藝等影響，注水開發油田吸水和產液能力的變化也不同，在開發中后期會出現注供不上采的情況，即出現注采系統不完善的局面[1]。前人對陸地油田注水井吸水能力方面進行過大量研究，對于海上油田這方面研究甚少，尤其是注水井吸水能力下降對油田采出程度的影響幾乎無涉及。文中從吸水能力變化規律出發，分析影響因素，并研究渤海油田吸水能力下降對采出程度的影響。

1 渤海油田吸水能力影響因素

理論研究表明，注水井吸水能力隨含水的升高而逐漸增強，含水率越高，吸水能力增加越快[2-8]。但實際情況并非全部如此，有相當一部分油田吸水能力隨含水升高而降低。隨著注水時間的延長，長慶油田北三區63%的注水井吸水能力呈下降趨勢[9]；吉林新立油田在注水開發過程中，有18%的注水井吸水能力下降；勝利油田勝陀、樁西等各油田開發中也存在不同程度的欠注問題[10-11]。截至2016年年底，與投產初期相比，渤海29個注水開發油田中有超過60%的注水油田吸水能力有不同程度的下降，且變化趨勢不一，注水時間越長，吸水能力下降越嚴重。經過大量的調研及油田實例分析，結合行業標準，得出渤海油田注水井吸水能力下降的因素主要有水質問題，地層壓力下降導致儲層滲透率降低，現場注水流程的腐蝕、結垢、洗井頻次低，調剖作業失敗等。

1.1 水質問題

海上油田注水水源受限、平臺水處理設施局限以及水質[12-13]處理難度大等問題，導致渤海油田吸水能力下降。將油田水質指標與行業標準對比(表1)，渤海S油田固體懸浮物含量為19 mg/L，粒徑為3.3 μm，含油量為37 mg/L，綜合評判結果為第五級。雖然S油田水質各指標均可達到行業標準要求，但固懸物含量和含油量2個指標仍處于較低水平，有較大改善空間。實際上，不同儲層條件對水質級別的要求也有很大差別，滲透率較低油田對水質要求更為嚴格。為提升海上注水開發油田吸水能力，需加強儲層條件與水質適應性方面的研究，進一步提升和改善海上注水油田的水質水平。

表1 S油田水質與行業標準對比

1.2 地層壓力下降導致儲層滲透率降低

油田實際生產中注水不及時或排液時間過長，引起地層壓力下降，造成儲層壓實、滲透率降低，影響注水井吸水能力。如蓬萊P油田，經過水井停注和油井泄壓導致儲層壓實，逐漸形成“欠注—壓實—欠注”惡性循環。通過物理模擬地層壓力下降(注水不及時)再上升(恢復注水)的過程中，儲層滲透率的變化[14]。研究發現，疏松砂巖由于膠結物含量低、膠結程度差，孔隙度和滲透率會隨壓實作用的增大而降低。在油田地層壓力下降過程中，地層滲透率下降的同時，吸水能力發生大幅度的下降。地層壓力恢復以后，儲層物性基本得不到恢復，導致“欠注—壓實—欠注”的事實，嚴重影響油田開發效果。

1.3 現場注水流程的腐蝕、結垢

通過調研、分析現場水質報告可知，現場部分罐體、管線、閥體存在腐蝕甚至報廢，管線結垢影響注水輸送量，造成注水堵塞，導致注水能力下降。建議開展腐蝕、結垢檢測，從流程、藥劑共同出發控制腐蝕、結垢的發生或惡化，并做好對海上各平臺注水腐蝕結垢趨勢的預測工作。

1.4 洗井頻次低、調剖作業失敗

由于海上操作難度大、造價高等問題而無法定期洗井，造成井筒不清潔，井內的污物隨注入水帶入地層造成堵塞。分析渤海S油田H1井的洗井效果可知，洗井作業后吸水指數由15 m3/(d·MPa)上升至25 m3/(d·MPa)，并維持71 d才遞減到原水平，吸水能力得到很大改善。措施、調剖作業失敗也可導致吸水能力的大幅下降。例如歧口Q11、遼東J2井，調剖失敗后導致儲層不吸水，通過酸化才有一定程度的改善。

2 渤海油田吸水能力下降對采出程度影響

注水井吸水能力的下降，引起了注入壓力的提高以及注水量的下降，嚴重影響了注水油田的開發效果。當前，由于海上油田注水井注入壓力不能超過油藏破裂壓力的限制，導致注水井注入量持續下降，注水油田通過增加注水井數來滿足油田注入量的需求，導致油田投資成本大幅增加。

2.1 注水井吸水能力下降對開發效果的影響

海上油田生產實踐表明，注水井吸水能力下降對開發的影響主要體現在：液量降低，影響產油量。需多打注水井以彌補注水量的不足，增加投資。基于此制訂研究思路：假設油田注采比為1:1，注采井數比保持不變。計算因注水井吸水能力下降造成的產液量下降，再根據含水率折算影響的產油量。以3種不同下降程度典型油田為例，研究注水井吸水能力下降對油田采出程度的影響。

2.1.1 吸水能力下降超過70%的油田

L4油田吸水能力下降對開發效果的影響見圖1。截至2016年年底，油田含水率為78%，采出程度為24%。油田平均吸水能力下降了72%，造成產油量減少43×104m3，相當于石油地質儲量的4.10%，占目前采出程度的17%。

圖1L4油田吸水能力下降對開發效果的影響

2.1.2 吸水能力下降為50%～70%的油田

B28油田吸水能力下降對開發效果的影響見圖2。截至2016年年底，B28油田含水率為51%，采出程度為5.5%。油田平均吸水能力下降了63%，造成產油量減少6.8×104m3，相當于石油地質儲量的0.90%，占目前采出程度的16.4%。

2.1.3 吸水能力下降小于50%的油田

B25油田吸水能力下降對開發效果的影響見圖3。截至2016年年底，B25油田含水率為78%，采出程度為12.1%。油田平均吸水能力下降了42%，造成產油量減少91×104m3，相當于石油地質儲量的0.74%，占目前采出程度的6.1%。

圖2B28油田吸水能力下降對開發效果的影響

圖3B25油田吸水能力下降對開發效果的影響

2.2 吸水能力下降對采收程度影響圖版

將渤海油田注水井平均吸水能力下降的油田，按不同下降程度分3類(大于70%、50%～70%、小于50%)，計算由于注水井吸水能力下降對油田采出程度造成的影響。通過分析3類典型油田數據(圖1—3)，得到了渤海油田吸水能力下降對采出程度影響圖版(圖4)。由圖4可知，吸水能力下降程度對油田采出程度的影響是指數級的，即吸水能力下降幅度越大，對采出程度影響就越大。

已知油田目前的石油地質儲量、采出程度和吸水能力下降程度，通過圖版就可以得出由于吸水能力下降所影響的采出程度和產油量，反之，根據油田吸水能力提升程度，也可計算油田的產量潛力。

3 實例驗證

渤海BZ油田位于渤海南部海域，屬淺水三角洲沉積的復雜斷塊油藏。油田探明石油地質儲量為3 289.5×104m3，平均孔隙度為34.1%，平均滲透率為3 789.0×10-3μm2，地層原油黏度為5.4～37.7 mPa·s，屬高孔、高滲、低黏油藏。油田于2010年實施開發，同年注水，目前有開發井34口，其中油井23口，注水井11口。截至2016年年底，油田采出程度為9.4%，綜合含水為74.6%。經過6 a的注水開發，油田平均單井視吸水指數為41.9 m3/(d·MPa)，較初始吸水能力下降了40%。由吸水能力下降對采出程度影響圖版可知，吸水能力下降了40%，相當于影響了采出程度的7.6%，最終導致產油量減少23.5×104m3。

圖4渤海油田吸水能力下降對采出程度影響圖版

BZ油田于2010年投產油井20口，年產量為53.1×104m3/a，截至2016年年底，20口井實際年產量為30.7×104m3/a，產油量減少了22.4×104m3/a。與圖版所得結果23.5×104m3/a的絕對誤差為1.1×104m3/a，相對誤差為4.9%，滿足工程需求。

4 結 論

(1) 通過研究渤海油田29個注水開發油田吸水能力，與投產初期相比，超過60%的注水油田吸水能力有不同程度的下降，且變化趨勢不一，注水時間越長，吸水能力下降越嚴重。導致渤海注水油田注水井吸水能力下降的4類主要影響因素為：水質問題，地層壓力下降導致儲層滲透率降低，現場注水流程的腐蝕、結垢、洗井頻次低，調剖作業失敗。

(2) 利用油藏工程方法，量化了注水井吸水能力下降對油田開發效果的影響程度，提出了渤海油田吸水能力下降對采出程度影響圖版，經實踐證實，其結果滿足工程需求。研究成果可為油田后續注水方案調整提供理論依據和指導。

[1] 申健，周文勝，潘岳，等.考慮變表皮影響的海上油田吸水能力預測新方法[J].科學技術與工程，2017，17(22)：57-62.

[2] 李穎川.采油工程[M].北京：石油工業出版社，2006:212-216.

[3] 郭萬奎，王杰，苗豐裕，等.油田開發過程中吸水指數變化規律研究[J].大慶石油學院學報，1994，18(3)：30-33.

[4] 王陶，朱衛紅，楊勝來，等.用相對滲透率曲線建立水平井采液、吸水指數經驗公式[J].新疆石油地質，2009，30(2):235-237.

[5] 柴世超.綏中36-1油田試驗區注水井吸水能力分析及稠油油田注水模式初探[J].中國海上油氣，2004，16(1)：29-31.

[6] 彭太祥，石建設，顧文溶，等.注水井雙層同步測調一體化技術[J].大慶石油地質與開發，2018，37(1)：94-97.

[7] 李明軍，楊志興，馬勇新.兩相滲流阻力法在轉注井吸水能力研究中的應用[J].斷塊油氣田，2012,19(6)：740-742.

[8] 劉宇,張迎春,李紅英,等.產液、吸水指數預測方法及其在SZ36-1油田的應用[J].特種油氣藏,2008,15(1):62-64,107.

[9] 李福軍，沈延偉，盧二付，等.北三區注水井吸水能力變化規律研究[J].石油化工應用，2014,33(11)：1-6.

[10] 張本艷，張繼超，涂文利.勝利油田注水現狀及對儲集層的影響[J].石油勘探與開發，2007,34(3)：364-368.

[11] 王紅艷，張萍.注水水質對勝陀油田注水井吸水能力的影響[J].油氣采收率技術，1997,4(3)：57-62.

[12] 張洪軍.注水水質對儲層滲流物性及油藏開發動態指標的影響研究[D].成都:西南石油學院，2003.

[13] GARBUTT C F.Innovativetreatingprocessesallowsteam flooding with poor quality oilfield water[J].Journal of Petroleum Technology,1997,50(1):82-84.

[14] 周文勝,熊鈺,徐宏光,等.疏松砂巖再壓實作用下的物性及滲流特性[J].石油鉆探技術,2015,43(4):118.