一種合理注采壓力系統關系圖版的建立
——以A油田為例

程 立，劉 川，林火養

（中國石油大港油田分公司勘探開發研究院，天津 300280）

合理注采壓力系統[1]是指水驅油藏能夠最大限度地發揮出油層生產能力時的注采關系體系。整個注采單元從井口到井底再到地層，由多節點控制構成，壓力、產量、注入量之間存在著有條件的平衡關系（圖1），這一關系貫穿油藏開發各個階段。研究注采壓力系統就是要確定油水井合理的產注能力、注水時機[2]、合理的地層壓力保持水平，這就需要建立一套完善的注采壓力系統判別圖版，對合理的注采壓力關系進行優選。

1 不同地層壓力水平、不同含水階段的采油井產量

圖1 合理注采壓力系統論證研究路線

1.1 不同開發階段的米采油指數

針對不同含水階段的米采油指數[3]，通常采用油水兩相相滲資料獲取不同含水階段的無因次米采油指數，綜合采油井初期米采油指數，即可得到不同含水階段的米采油指數：

1.2 不同開發階段的合理生產壓差

應用泵口壓力法[4]，在保證泵效的基礎上，利用泵效與泵口壓力對應關系，確定合理的泵口壓力，通常泵效要求不低于70%。在此基礎上考慮下泵深度等相關參數，可以計算出不同含水期的最小合理流動壓力。

式中：φ為抽油井充滿視泵效，%；Bo為原油地層體積系數，無因次；γo為地面原油密度，g/cm3；R為原始氣油比，m3/m3；bP為泵口壓力，MPa；oP為飽和壓力，MPa；α為天然氣溶解系數，m3/(m3·MPa)；fo為含油率，%；Pwfmin為油井最低允許流動壓力，MPa；LH、Lp分別為油層深度、泵掛深度，m；D為泵口以下混合液柱密度，g/cm3；db、do、dm分別為泵口處、飽和壓力下、地面條件下的原油密度，g/cm3；Gw為采出水密度，g/cm3。

在獲得不同含水階段的油井最小允許流壓的條件下，保持不同地層壓力水平穩定開發，可以獲取不同壓力水平、不同含水階段的合理生產壓差，同時參考油層實際動用厚度及不同開發階段的米采油指數，即可計算出油井不同壓力水平、不同含水階段的日產油量：

式中：Qo為日產油量，t；為米采油指數，t/（MPa·m·d）；h為油層厚度，m；PR為地層壓力，MPa。

2 合理注水壓力的確定

2.1 注采平衡關系的建立

在獲得單井日產油量的基礎上，給定油藏合理注采比、注采井數比，通過注采平衡關系換算，即可確定不同開發階段、不同壓力水平條件下的單井日注量：

式中：Qin為單井日注水量，m3；X為注采比，f；Y為注采井數比，f。

2.2 米吸水指數的確定

米吸水指數是判別儲層吸水能力的重要指標。

在無注水實驗的條件下，通常采用米吸水指數為米采油指數與流度比的乘積。而流度比計算過程中的選擇至關重要，應用油水相滲資料[5]繪制出水的分流量曲線（圖2），過A點向曲線做切線，延至含水等于100%時相應的含水飽和度所對應的水相相對滲透率即為

圖2 水的分流量曲線

2.3 注水井井口及井底壓力

在獲得單井日注入量和米吸水指數的條件下，可計算出注水井注水壓差，考慮注水啟動壓差[6]，可以得到注水井井底流壓。同時，考慮油管摩擦壓力損失及水嘴壓力損失等因素[7]，即可計算出注水井井口最大注入壓力：

式中：Pwfin為注水井井底流壓，MPa；Pq為注水啟動壓力，MPa；Pfmax為注水井井口最大注入壓力，MPa；Ptl為油管摩擦壓力損失，MPa；Pmc為水嘴壓力損失，MPa；ρw為注入水密度，g/cm3。

3 構建合理注采壓力系統判別圖版

獲取不同開發時期、不同壓力水平、不同注采平衡關系條件下注采井相關參數，同時以采油井單井日產油量為橫坐標、注水井注水壓力為縱坐標，創建合理注采壓力系統判別圖版。其說明的是以地層破裂壓力和注水設備許用壓力為控制界限，不同含水階段及不同壓力水平條件下，油井產量與注水井注水壓力之間的對應關系。為保障注水開發的安全性和高效性，用地層破裂壓力控制注水井最大井底流壓，用注水設備許用壓力[8]控制注水井井口壓力，在此基礎上判定注采壓力系統的合理性（圖3）。

圖3 合理注采壓力系統優選圖版

以A油田為例，該油田為注水開發油藏，儲層平均孔隙度17.5%，平均滲透率20.5×10-3μm2，屬低孔、低滲儲層。油藏埋深3610 m，下泵深度3110 m，油層厚度27 m；地層壓力37.90 MPa，壓力系數1.05，飽和壓力30.79 MPa，采油井最大泵口壓力25.00 MPa，注水井最大井口壓力36.00 MPa；飽和壓力下原油密度0.53 g/cm3，地面原油密度0.82 g/cm3，水油流度比1.25。在確定不同含水階段米采油指數和合理生產壓差的基礎上，可以計算出相對應的不同壓力水平下的油井產量（表1）。

在此基礎上考慮注采平衡關系，代入合理的注采井數比及注采比，計算注水井單井日注入量（表2）。結合米吸水指數及油管摩擦壓力損失、水嘴壓力損失等因素，計算注水井井底流壓及井口壓力（表3、表 4）。

注采壓力系統論證的原則：① 保持壓力水平高，但最高注水井底壓力不高于破裂壓力；②注采比高，滿足開發管理綱要要求，實現低滲油藏有效注水。

表1 不同壓力水平、不同含水率采油井產量 t

表2 不同壓力水平、不同含水率注水井注水量 m3

表3 不同壓力水平、不同含水條件下注水井井底流壓 MPa

表4 不同壓力水平、不同含水條件下注水井井口壓力 MPa

研究結果顯示，A油田地層破裂壓力70.31 MPa，注水啟動壓力16.19 MPa，注水井最大井口壓力35.32 MPa，注水井最大井底壓力69.61 MPa，推薦優選注采比1.20，保持地層壓力穩定注水（圖3），可保證A油田安全高效地注水開發。

4 結論

（1）建立合理注采壓力系統判別圖版，可以直觀地判別在滿足單井高產油量、高注采比條件下，在不同含水階段、不同地層壓力水平基礎上，油井產量與注水壓力之間的對應關系。

（2）研究過程中要充分考慮各約束條件，建立在不同的注采平衡條件下壓力、產量、注入量間的平衡關系，優選出最佳注采比及地層壓力水平，確保油田安全高效地注水開發。