超低滲油藏低含水階段氮氣泡沫驅注入參數設計

湯佳佳 霍萍萍 武金衛 李康 涂彬

1.延長油田股份有限公司七里村采油廠 陜西 延安 716000 2.中國石油大學（北京） 北京 100000

延長油田SJH區塊大部分井初期依靠天然能力衰竭開發，產出水均為地層水，含水率穩定在20%左右。此時油井的儲量動用范圍有限，主要在近井地帶，并且隨著地層壓力的降低，產液和產油量均逐漸降低。油井處于低含水率階段，一方面原因可能為裂縫不發育，未形成油水井間水竄；另一方面原因可能為注入水未突破，尚未波及至油井。在低含水率階段，這類油井面臨的主要問題是地層壓力低、能量供給不足。針對此類油井，本文有針對性提出了氮氣泡沫驅參數設計方法，以地層能量的補充和恢復為主要目標，以弱調驅作用為輔助目標，并針對SJH區塊特點設計了相應注入參數。

1 水源充足氮氣與泡沫液+水交替注入參數設計方法

延長東部各采油廠注水資源、氣體資源均相對缺乏，在實際氮氣泡沫驅開發參數設計時需要考慮實際注入流體資源現狀進行優化。首先考慮當水源充足時，對泡沫驅方案設計思路為充分發揮注入水對補充地層能量的作用，此時注入氣段塞對水竄具有抑制作用，另外注入泡沫液可充分發揮注入泡沫液對泡沫驅流體注入能力及提高發泡能力的作用。對于特低滲、超低滲儲層，由于泡沫液與儲層原油界面張力低，因此毛管力也低，所以同樣的注入量注入水比注入泡沫液注入壓力要高。由于氮氣與水交替注入、氮氣與泡沫液交替注入均可以產生泡沫，只是注入壓力具有差異性，因此可以根據實際注入壓力允許情況選擇注入方式。泡沫液成本相對較高，在水的注入能力滿足壓力供給需求的情況下，推薦優先采用氮氣-水交替注入。

已有研究表明[1-3]，如果泡沫驅周期太短，則注入氣和泡沫液或水交替頻繁，而段塞在地層中運移僅在近井地帶，則會造成近井地帶多相流嚴重，沒有充分發揮泡沫驅調驅和補充地層能量作用。另一方面，如果泡沫驅周期太長，則單個段塞過長，容易發生水竄或氣竄。根據機理分析，建議五個交替注入周期內，總注入量為1個注采井間有效波及總烴體積（HCPV）為宜。對于特低滲油藏，有效波及范圍一般為注采井間主流線方向，對于整個井網單元來說，HCPV的約1/3可以近似為有效波及體積。則每個周期的總注入體積可設計為約0.06HCPV。

因此，當水源充足時，考慮設計注入泡沫液HCPV數和注水HCPV數遠大于注入氮氣HCPV數。注泡沫液+注水用以補充地層能量，注氮氣目的是調驅。根據上述方法，得到設計注入參數如圖1所示，每個注入周期推薦注水段塞0.05HCPV、注氣段塞0.01PV，同時推薦第一個注入周期注入適量泡沫驅，以降低注入壓力。

圖1 水源充足時氮氣與泡沫液+水交替注入量設計及段塞分布示意圖

2 水源不足氮氣泡沫驅氮氣與水交替注入參數設計方法

當水源不足、氣源充足時，需要充分發揮注入氣對補充地層能量的作用，同時注入適量水用于調驅，減緩氣竄。因此，設計注入參數如圖2所示，注入量設計仍為在五個交替注入周期內，總注入量為1個注采井間有效波及HCPV，即每個周期的總注入體積推薦為0.06HCPV，其中注氣段塞0.05HCPV、注水段塞0.01HCPV。此時采用較長的注氣段塞發揮二次采油作用，并推薦較高的注氣強度，以補充地層能量，進而提高產油量，改善開發效果。同時采用較短的注水段塞，主要是為了調節可能發生的氣竄。

圖2 水源不足時氮氣與水交替注入量設計及段塞分布示意圖

3 水源不足氮氣泡沫驅氮氣與泡沫液交替注入參數設計方法

當水源不足時，可以考慮氮氣泡沫驅氮氣與泡沫液+水交替注入，也可以考慮氮氣泡沫驅氮氣與泡沫液交替注入，其中的區別主要在于注入水還是泡沫液。相比于注水，注入泡沫液一方面可以更好地實現地層發泡，另一方面可以減小注入壓力，因此當注入井注水壓力較高時，可以選擇注入泡沫液。從開發效果看，泡沫液作用略好于注水，但成本稍高。當注入井注入壓力較高時，設計了氮氣與泡沫液交替注入參數，注入參數設計如圖3所示，每個注入周期推薦注氣段塞0.05HCPV、注泡沫液段塞0.01HCPV。

圖3 水源不足時氮氣與泡沫液+水交替注入量設計及段塞分布示意圖

4 SJH 區塊低含水區氮氣泡沫驅參數設計及效果預測

SJH區塊儲層平面上連通性較好，儲層縱向上多層，油藏埋藏淺，壓裂多為水平縫，儲層平均滲透率屬于致密油藏，儲層層間、層內、平面與微觀四個尺度非均質性強。目標區塊綜合含水率相對不算太高，低含水井較多，但是也有一些井含水率增加較快，低產井數量較多。雖然SJH區塊注水時間較長，但是依然存在地層能量不足情況。基于目標區塊地質油藏、地層能量、生產動態及注入流體資源等特點，開展氮氣泡沫驅開發方式應該充分發揮其三次采油的調驅作用，同時也兼有補充地層能量的二次采油的任務，據此設計和優化注入參數。

根據SJH區塊油藏參數可以計算，當注采井距150m，孔隙度0.083，初始含油飽和度0.615，有效厚度為5m，則一個五點井網單元HCPV的數值為3088m3，有效波及HCPV的數值為1019m3。進而可以根據油井注水、注氣能力，計算出每個周期注水、注氣時間。另外需要注意的是，注入氣要考慮地下體積，注入井近井地帶注入壓力7～8MPa下，體積系數約0.013。

延長東部各采油廠注水資源相對缺乏、氣體資源需要視情況購買，考慮到SJH區塊注水資源與注氣資源現狀，目前設計了兩個方案，在實際氮氣泡沫驅開發參數設計時可根據流體資源實際情況進行優化。

在水源充足、氣源不足條件下，SJH低含水區泡沫驅注入參數設計如表1所示。方案設計以注水為主要驅替及補充能量介質，注氣用于調節水竄。考慮到泡沫驅注入量推薦使用較高的注入強度，大部分井注入壓力相對較高，因此每個周期設計注氮氣1個月、注泡沫液1個月、注水4個月。

表1 水源充足、氣源不足情況下SJH低含水區泡沫驅注入參數設計

通過進行數值模擬，在水源充足、氣源不足條件下，氮氣與泡沫液+水交替注入方案與水驅方案相比，實施泡沫驅后，日產油量有所回升，并且明顯高于水驅開發，區塊日產油量提高了4.1方/天，預測十年累產油量比水驅提高了22%，此注入參數下的泡沫驅開發效果預計較好。

在水源不足、氣源充足條件下，SJH低含水區泡沫驅注入參數設計如表2所示。此方案以注氮氣為主要驅替及補充能量介質，考慮到泡沫驅注入量推薦使用較高的注入強度，大部分井注入壓力相對較高，因此每個周期設計注氮氣5個月、注泡沫液或水1個月，其中泡沫液和水可以在不同周期交替。

表2 水源不足、氣源充足情況下 SJH低含水區泡沫驅注入參數設計

通過進行數值模擬，在水源不足、氣源充足條件下，氮氣與泡沫液+水交替注入方案與水驅方案相比，實施泡沫驅后，日產油量有所回升，并且明顯高于水驅開發，區塊日產油量提高了4.4m3/d，預測十年累產油量比水驅提高了25%，此注入參數下的泡沫驅開發效果預計也較好。

上述兩個方案表明，所設計的氮氣泡沫驅注入參數在SJH區塊具有良好的適應性，可用于指導氮氣泡沫驅方案設計。

5 結束語

針對延長油田SJH區塊低含水油井地層壓力低、能量供給不足等特點，分別設計了水源充足及水源不足條件下的氮氣泡沫驅注入參數，充分發揮氮氣泡沫驅調驅的三次采油作用，同時充分發揮氮氣泡沫驅補充地層能量的二次采油作用。

根據油藏實際參數，對SJH區塊低含水區進行了泡沫驅方案設計，考慮了水源充足和水源不足兩種情況，預測實施泡沫驅效果均較好，十年累產油量比水驅方案提高了22%～25%。