超低滲透油藏周期注水開發技術政策優化研究

陳 晨，喬 良，王文剛，賈彬紅，于向前

（中國石油長慶油田分公司第九采油廠，寧夏銀川 750006）

1 油田地質及開發概況

姬塬油田長8油藏構造位于陜北斜坡中段西部，主力含油層系長812層，以三角洲前緣水下分流河道沉積為主，砂體走向近于北西～東南向，呈條帶狀展布；儲層為粉細～細粒巖屑質長石砂巖，儲層非均質性強，平均孔隙度8.6%，平均滲透率 0.38 mD，屬于超低滲透油藏，廣泛分布NE108°裂縫，其基質流動性差，油井必須通過壓裂改造，才能生產工業油流。這種特殊性決定了姬塬油田低滲透油藏與常規砂巖油藏注水開發方式有明顯不同，其注水開發機理與常規注水驅油機理有一定的區別。其次，超低滲透油藏非均質性強，受地層裂縫及人工壓裂縫的影響，剩余油分布規律復雜，因此注采井網不能采用常規砂巖的規則井網，應當根據地層原始裂縫方向，合理利用，并保障后期加密改造的注采井網。2009年以來，通過姬塬油田G271區裂縫性油藏的注水開發現場實踐，受裂縫及非均質性影響，隨著注水開發的深入，部分早期受效明顯的注采井間已形成水竄通道，同時形成剩余油滯留區，導致油井高含水，主力油藏采出程度5.5%時，含水已達到41%，部分區域在低采出階段進入中高含水期，驅油效率較低，繼續采用溫和注水的方式，已無法改善該類井組的開發效果。為此，本文采用數值模擬方法研究了周期注水方式，利用壓力場的不穩定變化，提高波及體積，改善水驅效果，并開展了周期注水現場試驗，增油效果較好，進一步豐富了超低滲透油藏注水提高采收率技術[1-4]。

2 模型建立及生產動態歷史擬合

姬塬油田長8區域，儲集體發育主要受物源和沉積體系展布控制，主要為曲流河三角洲沉積，存在不同的砂體疊置關系，導致非均質性強，以姬塬油田G271單元為例，進行了單砂體的劃分，根據成像測井顯示，天然裂縫具有多向性，油層段上部主要裂縫方向為北東108°，與油藏注采反應見水方向較一致，進行網格方向設計，應用變差函數分析確定巖相數據變差函數的主要次要變程；采用砂地比控制序貫指示的方法建立了巖相模型，屬性建模過程中以變差函數分析為基礎，以巖相為控制條件建立孔隙度模型；滲透率與孔隙度具有一定相關性，以孔隙度作為第二變量約束建立滲透率模型。

在建立典型超低滲透單元地質模型的基礎上，分別對試驗區單元的日產油量、日產水量、含水率、地層平均壓力及井底流壓等進行了擬合（見圖1、圖2）。試驗區的各項指標擬合程度良好，滿足本次數值模擬預測的工程誤差范圍要求。

3 周期注水方式優選

圖1 試驗區含水率擬合圖

圖2 試驗區日產油量擬合圖

為了研究周期注水方式對開發效果的影響，本文在精細油藏描述的基礎上，對G271單元進行周期注水效果數值模擬，主要對周期注水方式（主要對對稱型—同步周期注水、不對稱型—交替注水、異步周期）進行優選。

表1 不同注水方式下采收率變化表

通過數值模擬預測，在不對稱型，異步周期注水方式開發情況下，地層能量保持狀況良好，預測最終采收率可提高1.0%；而對稱型-同步周期注水方式下，受限于地層破裂壓力，停注期損失的水量在注水期得不到充分補充，地層能量下降，油井產量下降，預測最終采收率低于常規注水（見表1）。所以，在保證地層能量和注采平衡的前提下，采用周期注水工作制度，可以提高超低滲透油藏采收率（見圖3）。

4 周期注水參數優化

（1）周期注水量變化幅度優化周期注水過程中，注水量變化幅度越大，造成的裂縫與基質間的壓力波動越大，有利于發揮毛細管力的滲吸作用，受地層破裂壓力的限制，隨著注水量變化幅度的增大，增油量幅度逐漸變小，所以周期注水存在最優的注水量變化幅度E，見式（1）。

式中：E-注水量變化幅度百分比，%；I增注-增注期日注水量，m3；I減注-減注期日注水量，m3。

參照前期所采用的注水量，設計G271區周期注水量變化幅度分別為120%、100%、80%、60%、40%5個方案進行注水量變化幅度優化。對比不同方案的生產指標，發現最佳的周期注水量變化幅度為100%，表現在累積產油量最大（見表2、圖4）。

圖3 注水方式優選

圖4 周期注水量變化幅度優化

圖5 注水周期優化

（2）注水周期優化，注水周期既要保障停注期，毛管力將油從基質中驅替到裂縫所需的時間，又要保障一定的地層壓力水平，因此注水周期隨著實際開發區塊的非均質性、含水階段、壓力水平變化而變化。為了研究G271最優的注水周期，結合現場實際，設計了6個注水方案，即周期為 20 d、30 d、40 d、50 d、60 d、70 d。方案預測10年，對比不同注水周期生產指標，得到最佳的注水周期（見圖5）。

表2 周期注水量變化幅度優化

對比方案顯示，周期為60 d的效果最好。在相同注入量情況下，注水周期越短，停注期越短，不利于毛管壓力驅替基質中的剩余油，注水波及范圍有限；相反，注水周期越長，停注期越長，毛管壓力能夠充分將基質中的剩余油驅替，注水波及范圍越大，但隨著周期的繼續變長，基質與裂縫間的壓差變小，毛管壓力作用減弱，增大周期，效果變弱至消失。

5 周期注水現場試驗

以姬塬油田G271區為例，開展了周期注水現場試驗。開展了3種方式周期注水試驗63個井組，對應油井見效37口，累計增油564 t，累計降水435 t。實施后井組月度遞減由1.0%下降到0.8%，含水上升率由1.7%下降到1.5%；46口可對比吸水厚度由9.6 m上升到9.8 m，整體實施效果較好。

6 結論

針對姬塬油田超低滲透油藏儲層特征，建立了地質模型，并對注水方式及注水參數進行了優化設計。數模研究和礦場試驗認為，注水時機以異步周期注水為宜，周期注水量變化幅度為100%，周期為60 d的效果最好。通過在姬塬油田G271區，開展了周期注水現場試驗，效果較好。