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        灘壩砂特低滲透油藏小井距注水提高采收率技術(shù)研究

        2010-11-15 08:37:04中國地質(zhì)大學(xué)北京能源學(xué)院北京100083中國石化勝利油田分公司純梁采油廠山東博興256504
        石油天然氣學(xué)報(bào) 2010年5期
        關(guān)鍵詞:小井采收率水井

        馬 暉(中國地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院,北京100083 中國石化勝利油田分公司純梁采油廠,山東博興256504)

        灘壩砂特低滲透油藏小井距注水提高采收率技術(shù)研究

        馬 暉(中國地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院,北京100083 中國石化勝利油田分公司純梁采油廠,山東博興256504)

        采用大型壓裂彈性開發(fā)的模式開發(fā)灘壩砂特低滲透油藏,突破了產(chǎn)能關(guān),但由于灘壩砂特低滲透油藏物性差,產(chǎn)量遞減快,彈性采收率低。因此,為了提高灘壩砂特低滲透油藏的采收率,改善開發(fā)效果,在對灘壩砂油藏注水開發(fā)可行性研究的基礎(chǔ)上,合理優(yōu)化井網(wǎng)井距,提出在大型壓裂彈性開發(fā)井網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行加密轉(zhuǎn)注水開發(fā),取得了顯著的效果,研究區(qū)采收率由彈性開發(fā)的8.9%提高到20%,對同類油藏的開發(fā)具有指導(dǎo)意義。

        小井距;注水開發(fā);提高采收率;灘壩砂特低滲透油藏

        純梁地區(qū)沙四段特低滲薄互層灘壩砂油藏資源量豐富,現(xiàn)已探明儲(chǔ)量規(guī)模近億噸。但該類油藏因儲(chǔ)量品質(zhì)差、投資高、開發(fā)難度大,從2004年開始,依靠大型壓裂彈性開發(fā)技術(shù)突破了產(chǎn)能關(guān),但是存在遞減快、最終采收率低的問題,儲(chǔ)層特低滲、豐度低、開發(fā)方式不落實(shí)、效益相對較差等問題嚴(yán)重制約灘壩砂油藏的整體動(dòng)用。2008年以來,在提高灘壩砂油藏儲(chǔ)量動(dòng)用率和采收率方面進(jìn)行了有益的探索,并取得了明顯的進(jìn)展和顯著的效果,為今后灘壩砂油藏儲(chǔ)量持續(xù)有效動(dòng)用提供了新的思路。

        1 灘壩砂特低滲透油藏開發(fā)難點(diǎn)

        1)儲(chǔ)層物性差,基本無自然產(chǎn)能 目前投入開發(fā)的區(qū)塊除埋藏較淺的樊147塊有自然產(chǎn)能外,其他區(qū)塊只有個(gè)別井有自然產(chǎn)能。從有自然產(chǎn)能井的統(tǒng)計(jì)來看,均為砂壩微相,最大單層厚度一般大于2m,電測解釋滲透率一般大于5×10-3μm2,孔隙度一般大于12%。

        2)彈性開發(fā)遞減大、采收率低 從2004年開始,采用大井距大型壓裂彈性開發(fā)方式,突破了初期產(chǎn)能關(guān),統(tǒng)計(jì)大型壓裂投產(chǎn)的85口井,平均第1個(gè)月單井產(chǎn)量12.7t。但第1年遞減率平均35%,第2年遞減率高達(dá)25%,第3年以后遞減率減緩;根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果,彈性開發(fā)采收率低到僅有8.9%。

        2 灘壩砂特低滲透油藏注水開發(fā)可行性研究

        2.1 注水開發(fā)技術(shù)界限研究

        根據(jù)啟動(dòng)壓力和理論注入壓力研究注水可行性,由巖心試驗(yàn)測試結(jié)果得到下式[1]:

        開始注水時(shí),假設(shè)在注水井周圍形成穩(wěn)定的流動(dòng)區(qū)域,注水井注入量為Q,注水井和生產(chǎn)井井距為2R,考慮啟動(dòng)壓力梯度的影響時(shí),井口注入壓力=井底注入壓力-井筒內(nèi)水柱產(chǎn)生的壓力[2],即:

        式中,P注為注水井井口注入壓力,MPa;Q為注水井注入量,m3;rw為井筒半徑,m;R為作業(yè)半徑,m;k為滲透率,10-3μm2;h為油層厚度,m;Pgrad為啟動(dòng)壓力梯度,MPa/m;P0為地層壓力,MPa;ρw為注入水密度,kg/m3。

        高89塊在不同的驅(qū)動(dòng)半徑下,不同注入量和不同滲透率下的井口注入壓力見圖1[1]。

        圖1 高89塊不同產(chǎn)量和驅(qū)動(dòng)半徑下的井口注入壓力

        由圖1可以看出,注入壓力為40MPa時(shí)空氣滲透率為2×10-3μm2的地層作用半徑大約是10m左右,3×10-3μm2的地層作用半徑大約是90m左右,即其井距分別不能超過20m和180m。因此滲透率小于2×10-3μm2的地層注水條件苛刻,不宜注水。而當(dāng)滲透率大于3×10-3μm2的地層,在一定注入壓力下,可以實(shí)現(xiàn)注水開發(fā)。

        2.2 極限供油半徑的研究

        1)啟動(dòng)壓力試驗(yàn)資料 高89塊油層埋藏深度為2928.1~2944.5m,平均滲透率4.7×10-3μm2,孔隙度12.5%,油層厚度7.3m,注入水地下粘度0.25mPa·s,原油地下粘度1.59mPa·s,地層壓力39MPa,飽和壓力11.6MPa,體積系數(shù)1.29。

        用煤油稀釋高89塊原油,在50℃下粘度為地層條件下原油的粘度(1.59mPa·s)。

        在50℃溫度條件下,測定了7塊巖心的啟動(dòng)壓力。應(yīng)用試驗(yàn)測試結(jié)果,得出高89塊巖心最小啟動(dòng)壓力梯度與巖石空氣滲透率及原油粘度的關(guān)系:

        2)極限半徑的確定 對于特低滲透油藏滲流存在啟動(dòng)壓力,按穩(wěn)定流動(dòng)計(jì)算時(shí)壓力梯度表達(dá)式為[3]:

        當(dāng)流速很小時(shí),上式右端為零,且積分得[3]:Pe-Pw-G(r-rw)=0,則:

        式(4)代入式(7)得:

        式中,r極限為最大作用極限半徑,m。式(8)即為一定壓差(Pe-Pw)下的最大作用半徑,此時(shí)的作用半徑即為極限半徑。

        通過滲流基礎(chǔ)以及極限供油半徑的研究,初步確定了灘壩砂特低滲透油藏的注水條件:①滲透率大于2×10-3μm2;②儲(chǔ)層親水、敏感性不強(qiáng)、水驅(qū)效率相對高(大于40%);③儲(chǔ)層砂體發(fā)育穩(wěn)定、連通性好;④油水井平均單井控制可采儲(chǔ)量1.0×104t以上;⑤水質(zhì)要達(dá)到A1級標(biāo)準(zhǔn),水性要與儲(chǔ)層及流體配伍。

        根據(jù)以上條件,灘壩砂特低滲透油藏目前可以注水開發(fā)的儲(chǔ)量大約有1000×104t。

        3 灘壩砂特低滲透油藏小井距注水試驗(yàn)

        參照灘壩砂特低滲透油藏注水開發(fā)條件,選擇正理莊油田樊144彈性開發(fā)單元進(jìn)行注水開發(fā)試驗(yàn)。樊144塊含油面積3.4km2,地質(zhì)儲(chǔ)量280×104t,孔隙度12.7%,滲透率3.7×10-3μm2,于2007年進(jìn)行新區(qū)產(chǎn)能建設(shè),采用260m排距、520m井距的正方形井網(wǎng)、大型壓裂彈性開發(fā)的模式,彈性采收率只有8.9%;2009年在彈性開發(fā)井網(wǎng)的基礎(chǔ)上,在區(qū)塊中部物性、連通性相對較好的井網(wǎng),采用排間加密轉(zhuǎn)注水開發(fā),小井距注水井區(qū)涉及含油面積1.3km2,地質(zhì)儲(chǔ)量93×104t。

        3.1 主要方法

        3.2 試驗(yàn)效果及認(rèn)識(shí)

        1)水井不壓裂可以完成配注,射孔投注的樊144-15井、樊144-16井注水啟動(dòng)壓力14.8~23MPa,吸水指數(shù)14~19.5m3/d·MPa。從投注時(shí)間較早的2口井來看,初期油壓不高,隨著注水時(shí)間的延長,注水壓力有所升高,見表1。

        表1 水井注水情況統(tǒng)計(jì)表

        2)油井見效明顯,樊144塊注水井區(qū)動(dòng)液面較注水前和彈性開發(fā)井區(qū)液面上升近500m,單井增油2.5t。從見效方向分析裂縫是主導(dǎo)因素,其中樊144、144-7井因雙向受效和裂縫影響,合計(jì)日增油5t,如樊144-7井,該井裂縫方位127.7°,半縫長150m,注采井距220m,縫端距離水井110m,注水見效期僅1個(gè)月;樊144井雙向受效,該井日產(chǎn)油從注水前的5t上升到了8t,液面從1450m上升到了1050m,上升了400m。

        3)大型壓裂彈性開發(fā)、地層壓力下降后再注水恢復(fù)地層壓力可以獲得較好的注水效果,證明地層壓敏不強(qiáng),該做法有利于延長低滲透油藏?zé)o水采油期。

        4)區(qū)塊采用小井距注水后,利用動(dòng)態(tài)法計(jì)算采收率達(dá)到20%,提高采收率11.1%。

        [1]李道軒.薄互層低滲透油藏開發(fā)技術(shù)[M].東營:中國石油大學(xué)出版社,2007.

        [2]黃炳光,劉蜀知.實(shí)用油藏工程與動(dòng)態(tài)分析方法[M].北京:石油工業(yè)出版社,1997.

        [3]李道品.低滲砂巖油田開發(fā)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1997.

        TE348

        A

        1000-9752(2010)05-0305-03

        2010-02-10

        馬暉(1966-),男,1989年中國石油大學(xué)(華東)畢業(yè),博士,高級工程師,長期從事油田開發(fā)研究和管理工作。

        [編輯] 蕭 雨

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