基于河道邊界控制的窄薄油藏平面注采調整均衡驅替技術

王記俊，周海燕，孫 強，鄧 琪，楊 磊，孔超杰

(中海石油(中國)有限公司 天津分公司，天津 300459)

渤海BZ油田屬于典型的條帶狀型淺水三角洲沉積的稠油油田，含油砂體形態各異，橫向展布變化快，儲層非均值性強，注采井沿河道方向呈線性排列，注入水極易沿河道單方向突進，造成水驅不均衡[1-2]。目前BZ油田已進入高含水開發階段，綜合含水75%，采出程度11%，在低油價的背景下，深入研究適合條帶狀油田的注采調整方法，實現油田的均衡驅替是最經濟有效的增產措施。國內外學者在注采調整方法上開展了大量的研究工作，并提出了一系列的優化方法，但在這些方法中未考慮河道形狀、注采關系及儲層非均質性等因素的影響[3-5]。條帶狀油藏由于受到河道邊界的制約，注采關系復雜，在平面上很難形成規則的面積注采井網，要想實現均衡驅替目前國內外沒有成功的經驗可以參考[6]。因此，本文考慮河道形狀、寬度、夾角、注采模式、注采井距、儲層物性及注采壓差等多種因素的影響，建立不同河道沉積模式的注采井間劈分系數計算新方法。

1 直河道注采井間劈分系數計算

根據單河道精細解剖的成果，河道中心厚邊部薄，直河道存在三種注采關系：厚注厚采(中注中采)、厚注薄采(中注邊采)、薄注厚采(邊注中采)[7-8]。以厚注厚采為例，見圖1，沿著河道方向注采關系為一注兩采，應用鏡像反應及勢的疊加原理，引入河道邊界的約束，經過復位勢函數變換推導河道邊界約束下河道中心一口油井的勢函數為[9-11]：

(1)

式中：Φ為河道任意位置處的勢函數；Q為油井產能，m3/d；a為河道寬度，m；h為地層厚度，m。

根據勢函數與壓力的關系，以采油井為中心得到河道邊界約束下的油井產能公式：

(2)

式中：pe為供給壓力，MPa；pwf為井底流壓，MPa；k為地層滲透率，mD；μ為原油黏度，mPa.s；d為注采井距，m；rw為井筒半徑，m。

以注水井為中心，假設注水井總注水量為單位1，推導注水量沿著河道方向的采油井的劈分系數λ與井距、河道寬度、河道厚度及滲透率之間的關系為：

(3)

式中：k1、k2分別為采油井q1井、q2井的滲透率，mD；h1、h2分別為采油井q1井、q2井的地層厚度，m；pwf1、pwf2分別為采油井q1井、q2井的井底流壓，MPa；d1為注水井與采油井q1井的井距，m；d2為注水井與采油井q2井的井距，m；a1、a2分別為采油井q1井處、q2井處的河道寬度，m。

對于厚注薄采及薄注厚采的河道模式，注水量沿河道方向的劈分系數與厚注厚采型的形式相同[12-13]，只是河道參數ΔM的形式不同。

厚注薄采型河道參數為：

薄注厚采型河道參數為：

式中：θ1為采油井q1井與注水井的連線與河道方向的夾角；θ2為采油井q2井與注水井的連線與河道方向的夾角。

以河道寬度100～800 m、井距100～600 m、生產壓差2～6 MPa、儲層滲透率500～3 000 mD、儲層厚度4～12 m的直河道為例，研究儲層物性、生產壓差及井距之比對注水量劈分系數的影響，見圖2。

由圖2可見：地層參數ΔKH、生產壓差ΔP及河道寬度之比與注水量劈分系數呈正比，注采井距之比與注水量劈分系數呈反比。隨著ΔKH值增加，當大于1時，即河道上游的采油井儲層物性較好，注水量劈分系數逐漸增加，增加的幅度逐漸減緩；隨著ΔP增大，當大于1時，即河道上游的采油井生產壓差大于下游采油井的生產壓差，劈分系數逐漸增大，增加的幅度逐漸減緩；物性參數和生產壓差對注水量劈分系數的影響幅度較大。隨著注采井距之比的增大，當大于1時，即河道上游注采井距大于下游注采井距，注水量劈分系數逐漸變小，變小的幅度迅速減緩；隨著河道寬度之比的增大，當大于1時，即上游河道寬于下游河道，注水量劈分系數逐漸增大，增加的幅度迅速減?。缓拥缹挾扰c注采井距對注水量劈分系數的影響幅度較小。

在條帶狀油藏的注采調整中，對注水量劈分系數影響最大的參數是儲層物性和生產壓差，其中儲層物性是先天因素，很難改變，一旦井位確定，井距和河道寬度也就不能改變，因此在注采調整中主要調整的參數是壓差。在確定井位之前，為了實現均衡驅替，可以綜合考慮儲層物性、河道寬度，確定合適的注采井距[12-13]。

厚注薄采型注采關系調整中，注采井與河道的角度以及注水井與采油井之間的有效厚度也是影響注水量劈分系數的重要參數(見圖3)。

由圖3可見：注采井與河道的角度對注水量劈分系數的影響程度很小，而厚注薄采型由于注采井間的厚度差異導致注水量劈分系數隨著采油井有效厚度的減小，逐漸變小，減小的幅度逐漸變緩。

2 實例應用

BZ油田C30井組于2006年投產投注，精細刻畫剩余油分布如圖4所示。由圖4(a)的生產動態可以看出，注入水大部分流向C23、C27及C26三口井，而C10和C31井受效較差，這主要是由于多期次河道縱向疊置、河道寬度、物性及注采井距和注采壓差的差異造成的。

由圖4(b)可見：通常對注水井注水量在平面上的劈分是按照周圍受效井數平均分配或者按照KH值進行劈分，預測的剩余油分布狀況與開采現狀嚴重不符。由圖4(c)可見：應用本次提出的新方法，計算注水量在平面上分布，預測的剩余油分布與開采現狀很好地匹配，能更精確地刻畫剩余油分布。

3 結論

1)以改善水驅為宗旨，以均衡驅替為目標，應用鏡像反應及勢的疊加原理，以單河道為研究對象，推導河道邊界約束下的注水量的精細劈分系數，形成了河道形狀、寬度、儲層物性、注采井距、生產壓差與注水量劈分系數之間的關系圖版。

2)應用該方法能快速準確計算注水量的劈分系數，更精確地刻畫平面剩余油分布；還可應用于指導平面產液結構調整，確定合理注采壓差，指導注水井增注及采油井提液等。

5 結論與建議

1)準中4區塊易失穩井段頭屯河組地層巖石以伊/蒙混層為主、混層中間層比高，且微間隙和微裂縫較發育，鉆井液濾液在壓差和化學勢差作用下沿地層微裂隙侵入地層，引起泥頁巖的局部水化，產生較大的水化膨脹壓(即水化膜斥力較大)，使井壁失穩，易發生坍塌掉塊及卡鉆等井下復雜情況。

2)準中4區塊易失穩井段頭屯河組地層局部破碎，薄弱點多，非均質性強，裂隙發育，目前主要的應對措施是增強鉆井液的抑制性和封堵能力，并不能完全滿足該區塊開發的要求，因此有必要針對性地開展研究，建立具有黏結固壁性能的鉆井液體系，實現鉆井過程中的井筒強化。