低滲油藏中高含水期改善注水效果研究與實(shí)踐

王莉紅

（中油遼河油田公司冷家油田開發(fā)公司，遼寧 盤錦 7 828030）

不穩(wěn)定注水是利用周期性的提高和降低注水量的辦法，使得油層內(nèi)部產(chǎn)生不穩(wěn)定的壓力降，引起不同滲透率層間或裂縫與基質(zhì)塊間液體之間的相互交換，同時(shí)促進(jìn)毛管滲吸作用，并增大其滲吸深度，擴(kuò)大注入水的波及系數(shù)，降低含水，提高產(chǎn)油量。

低滲透油藏地層巖石覆壓的變化引起地層孔隙度、滲透率的變化的不可逆性以及啟動(dòng)壓力梯度的存在，證實(shí)超前注水保持地層壓力水平對(duì)儲(chǔ)層物性的保護(hù)，可以大大提高油井的產(chǎn)能。

1 研究區(qū)概況

L35 區(qū)塊地處盤錦市盤山縣陳家鄉(xiāng)南2km 處。構(gòu)造上位于冷家堡油田西南部北端，東以陳家逆斷層為界與冷家堡油田的主體部位相接，其南部與L46、L75 塊相接，是以3 條斷層所圍限的構(gòu)造單元，總體構(gòu)造形態(tài)是向北傾沒的鼻狀構(gòu)造。油藏埋深2500-3200m，有效厚度15.5m，目的層S3 段從上到下分成2 個(gè)亞段5 個(gè)油層組，沉積體系包括滑塌濁積扇和軸向重力流水道相，儲(chǔ)層巖性變化大，從礫巖到砂巖、粉砂巖，縱向上以中、細(xì)砂巖為主，黏土礦物含量較低，在4.14%～12.22%之間，平均7.71%，儲(chǔ)層有效孔隙度18%，滲透率7.43×10-3μm2，50℃地面脫氣原油粘度25.5mpa.s，20℃密度0.883g/cm3。

2001 年常規(guī)射孔+壓裂250m 正方形井網(wǎng)投入開發(fā)，經(jīng)歷上產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、遞減、注水開發(fā)四個(gè)階段，目前共有油井43 口，注水井19 口，注水方式為相控線性注水，注采井?dāng)?shù)比1：2.2，區(qū)塊日產(chǎn)油59t/d，采油速度0.68%，采出程度19.2%，注水開發(fā)受低孔低滲儲(chǔ)層特征影響采液、采油指數(shù)低；注水壓力高；層內(nèi)層間非均質(zhì)性強(qiáng)，注水后期單向指進(jìn)、含水上升快、縱向動(dòng)用程度低等一系列開發(fā)矛盾。

2 不穩(wěn)定注水機(jī)理研究及參數(shù)設(shè)計(jì)

不穩(wěn)定注水通過周期性的改變注水量、注水方向，造成主力油層高低滲透部位之間的波動(dòng)壓差，充分發(fā)揮毛細(xì)管吸滲作用，驅(qū)替出低滲區(qū)剩余油，從而提高注入水波及體積。周期注水：當(dāng)注水井注水時(shí)，壓力升高，水流優(yōu)先通過高滲油層驅(qū)替原油；停注時(shí)，壓力下降，油水重新分布，在毛管壓差作用下，低滲層原油流入高滲層；當(dāng)再次注水時(shí)，繼續(xù)驅(qū)替高滲層，如此多周期后，低滲層也得到了較好的動(dòng)用。如圖1-2 所示。

圖1 毛管滲吸作用示意圖

圖2 周期注水-油水交滲流動(dòng)示意圖

依據(jù)理論注水半周期計(jì)算公式：T=L2/2α，

式中:L——注水井排與生產(chǎn)井排之間的距離,cm；

α——未注水時(shí)地層平均導(dǎo)壓系數(shù),cm2/s；

T——注水半周期。上式說明地層的彈性越差,周期越短;油層滲透率越高,周期也越短。

導(dǎo)壓系數(shù)是表示彈性液體不穩(wěn)定滲流時(shí)壓力變化傳遞快慢的一個(gè)參數(shù)，主要影響因素為儲(chǔ)層的滲透率和原油粘度。地層的導(dǎo)壓系數(shù)α 與地層的流度呈線性回歸關(guān)系，其表達(dá)式為：1/α=4325（Ke/μo）-0.9584，代入?yún)^(qū)塊縱向?qū)游粩?shù)據(jù)可以導(dǎo)出合理的注水半周期。見表1。

表1 L35 塊縱向分層導(dǎo)壓系數(shù)與注水周期統(tǒng)計(jì)

3 超前注水機(jī)理研究應(yīng)用及參數(shù)控制

低滲透油藏地層巖石覆壓的變化引起地層孔隙度、滲透率的變化，應(yīng)力敏感系數(shù)反映了初始應(yīng)力與初始地層滲透性隨覆壓的變化關(guān)系，其表達(dá)式S=-lgK/K0(lgσ/σ0）-1，低滲透儲(chǔ)層敏感性強(qiáng)，初始滲透率越低，應(yīng)力敏感系數(shù)越大，隨著覆壓的下降，有效應(yīng)力下降，有效滲透率急劇下降，這種變化是不可逆的。

巖心滲透率與啟動(dòng)壓力梯度之間呈冪函數(shù)關(guān)系，表達(dá)式為：G=cK0-n；式中G 為啟動(dòng)壓力梯度，c 和n 為試驗(yàn)系數(shù)，其中n 約為1。低滲透油藏存在啟動(dòng)壓力梯度，隨著巖心滲透率的減小，啟動(dòng)壓力梯度急劇增加。

所以超前注水就是針對(duì)低滲透油藏進(jìn)行先期注水補(bǔ)充地層壓力改善儲(chǔ)層物性的一種高效注水開發(fā)方式，超前注水保持地層壓力水平對(duì)儲(chǔ)層物性的保護(hù)，可以大大提高油井的產(chǎn)能。如圖3-4 所示。

圖3 巖心初始滲透率與應(yīng)力敏感系數(shù)關(guān)系

圖4 壓力分布曲線

超前注水參數(shù)包括：地層壓力保持水平、注水壓力、注水強(qiáng)度、累積注水量、注水時(shí)機(jī)控制。當(dāng)最小驅(qū)替壓力梯度大于啟動(dòng)壓力梯度時(shí)，該壓力為儲(chǔ)層條件的合理壓力，其表達(dá)式為η=130.4K0-0.1258；注水壓力受地層破裂壓力控制，一般不高于破裂壓力的90%；注水強(qiáng)度受啟動(dòng)壓力梯度影響，一般低滲特低滲儲(chǔ)層低注水速度有利于油水前緣后的水由高滲透層向低滲透層滲吸；從水驅(qū)油效率曲線可以看出，當(dāng)注入倍數(shù)超過1.5 時(shí)，驅(qū)油效率變化不大。所以應(yīng)用注水強(qiáng)度計(jì)算公式計(jì)算出該低滲注水區(qū)塊注水強(qiáng)度合理值為0.51m3/（d.m），當(dāng)累積注水量達(dá)到1.5pv，即為最佳注水時(shí)機(jī)。

4 效果分析

不穩(wěn)定注水半周期平均178d，含水上升率由2.58%下降為-0.5%，保持區(qū)塊含水率平穩(wěn)。通過控制最佳注水壓力、注水量、注水體積，優(yōu)選非主力層超前注水成熟井實(shí)施補(bǔ)層壓裂，控制壓裂規(guī)模，至2020 年4 月實(shí)施7 口井，均取得很好的增產(chǎn)效果，目前平均單井增油5t，累增油12152t。

5 結(jié)論及建議

實(shí)踐表明，超前注水有利于建立有效的驅(qū)替壓力系統(tǒng)，提高單井產(chǎn)量和油田最終采收率。合理的注水參數(shù)直接影響低滲透油藏注水開發(fā)效果。