張洪亮

(大慶油田有限責(zé)任公司第九采油廠，黑龍江大慶 163853)

1 前言

該區(qū)塊2008年投入開發(fā)，是大慶西部外圍第一次大規(guī)模注水開發(fā)的特低滲、次生孔隙弱發(fā)育區(qū)塊，動(dòng)用含油面積 5.63 km2，地質(zhì)儲(chǔ)量 125.02 ×104t，平均孔隙度13.9%，滲透率1.2 ×10－3μm2。該區(qū)塊共有油水井71口，油井55口，產(chǎn)液量較低，平均單井日產(chǎn)油0.7 t，水井16口，均不吸水關(guān)井。由于該區(qū)塊儲(chǔ)層物性差，注水井吸水能力差，地層能量低，需要對(duì)注水措施進(jìn)行研究，達(dá)到建立有效驅(qū)替的目的，保證有效開發(fā)動(dòng)用，改善特低滲油田開發(fā)效果。

2 增壓注水原理分析

2.1 增大注采壓差建立有效驅(qū)替

啟動(dòng)壓力梯度和毛細(xì)管壓力的存在是特低滲透油田難以開發(fā)的主要原因之一。在特低滲透油藏的開發(fā)中，應(yīng)采取提高驅(qū)替壓力梯度或減小啟動(dòng)壓力梯度以及降低毛細(xì)管壓力的措施[1]。在現(xiàn)有的井網(wǎng)條件下，注采井間建立有效驅(qū)替有兩種方式，一種方法是通過(guò)加密或壓裂方式縮短井距;另一種方法是通過(guò)增壓方式增大注采壓差。通過(guò)論證加密在經(jīng)濟(jì)效益上不可行，壓裂效果不明顯，于是開展增壓試驗(yàn)，增大注采壓差，提高驅(qū)替壓力梯度。

低滲透油藏非達(dá)西滲流方程:

式(1)中，Q為油井產(chǎn)液量，m3/d;h為有效厚度，m;μ為原油粘度，mPa·s;PH和Pf分別為驅(qū)動(dòng)壓力、流動(dòng)壓力，MPa;λ為啟動(dòng)壓力梯度，MPa/m;r為驅(qū)動(dòng)半徑，m;rw為井筒半徑，m;c為單位換算系數(shù);k為滲透率，μm2。

有效驅(qū)動(dòng)距離就是在油層連通的條件下，在一定驅(qū)動(dòng)力下能驅(qū)動(dòng)的距離，對(duì)于注采井間，當(dāng)Q=0時(shí)其驅(qū)動(dòng)距離為極限距離(設(shè) r≈r－ rw)[2]，即:

式(2)表明，低滲透儲(chǔ)層極限井距距離與驅(qū)動(dòng)壓力成正比，與啟動(dòng)壓力梯度成反比。

根據(jù)擬合扶楊油層滲透率與啟動(dòng)壓力梯度計(jì)算公式 λ =0.139 9K－0.3673，計(jì)算 K=1.2 mD 時(shí)，啟動(dòng)壓力梯度為0.130 8 MPa/m，當(dāng)注采井距在250 m時(shí)，注采壓差達(dá)到33 MPa時(shí)(井口大于22 MPa)才能建立有效驅(qū)替。

2.2 增壓注水提高波及系數(shù)

為了在水驅(qū)后進(jìn)一步提高原油采出程度，人們相繼提出了提高波及系數(shù)和提高洗油效率等提高采收率方法。目前在特低滲透油田物性較差的層不能有效動(dòng)用，甚至有些區(qū)域水體波及不到，導(dǎo)致油田開采時(shí)間短，采收率較低，所以改善特低滲透油藏的注水開發(fā)效果的主要途徑仍然是提高注入水的波及系數(shù)，從根本上說(shuō)，利用增壓使近井地帶裂縫開啟改善吸水剖面，擴(kuò)大縱向波及系數(shù)，使注入水盡量波及到較差的油層;在平面上，增壓后注水影響的區(qū)域能夠擴(kuò)展到低滲透區(qū)，從而從整體上改善注水開發(fā)效果，最終達(dá)到增大注入水波及體積、提高水驅(qū)采收率的目的。因此，提高儲(chǔ)層的動(dòng)用程度，擴(kuò)大水體的波及范圍即提高采收率。

2.2.1 波及系數(shù)的計(jì)算

目前為止，對(duì)于均勻井網(wǎng)的面積波及系數(shù)的研究，多是根據(jù)在各種簡(jiǎn)化模型下，用理論方法和實(shí)驗(yàn)方法所獲得的研究成果。根據(jù)B·丹尼洛夫和P·M·卡茨研究結(jié)果，得到面積注水系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)前緣微分方程的解，可以確定見水時(shí)面積波及系數(shù)[3]。

面積波及系數(shù)計(jì)算公式為

式(4)中，EA為面積波及系數(shù);d為井排間距離，m;a為沿井排井間距離，m;M為水(驅(qū)替劑)與油的流度比;μo為油的粘度，mPa·s;μw為水的粘度，mPa·s;Kro為油的相對(duì)滲透率，μm2;Krw為水的相對(duì)滲透率，μm2;Swc為束縛水飽和度。

當(dāng)M＞1，d/a＞1時(shí)，對(duì)于均云油層，反九點(diǎn)注水系統(tǒng)而言，見水時(shí)的面積波及系數(shù)可以寫為

式(5)說(shuō)明井網(wǎng)的波及系數(shù)主要取決于水油流度比，水油流度比越小，注水波及面積越大。

2.2.2 多孔介質(zhì)中原油的粘度計(jì)算

在多孔介質(zhì)中原油的粘度與多孔的介質(zhì)性質(zhì)和原油性質(zhì)有關(guān)[4]?？捎檬?6)表示:

式(6)中，μ為多孔介質(zhì)中原油的粘度，mPa·s;A為邊界原油體積與原油總體積之比;K為滲透率，μm2;μ1為邊界原油的平均粘度，mPa·s;μ2為體相原油的粘度，mPa·s;L為多孔介質(zhì)的長(zhǎng)度，m;Δp為介質(zhì)兩端壓差。

由式(6)可知，孔道中原油的粘度并不是一個(gè)常數(shù)，它是與體相原油性質(zhì)、多孔介質(zhì)的性質(zhì)和驅(qū)動(dòng)壓力梯度有關(guān)的一個(gè)函數(shù)[4]。

通過(guò)整理滲流實(shí)驗(yàn)的資料，可以得到流體的粘度隨壓力梯度的增加而減小(見圖1)。

圖1 粘度變化圖Fig.1 Change of viscosity

通過(guò)以上計(jì)算和分析，當(dāng)注采壓差達(dá)到33 MPa時(shí)，與原注采壓差31 MPa比較，流體的粘度由4.3 mPa·s下降到 4.0 mPa·s，下降了 0.3 mPa·s。通過(guò)式(5)分析，見水時(shí)面積波及系數(shù)有所提高。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和監(jiān)測(cè)結(jié)果

從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的效果看，增壓注水后:一是注水井吸水能力得到提高，油水井間能夠建立有效驅(qū)替。注水壓力由21.3 MPa增加到22.9 MPa，日注水量由0 m3增加到30 m3，受效井日產(chǎn)油1.0 t上升到1.5 t，地層壓力由 8.5 MPa 上升到 9.4 MPa。

二是改善了吸水狀況，緩解了層間矛盾，儲(chǔ)層動(dòng)用程度得到提高，吸水厚度百分?jǐn)?shù)由52.1%增加到78.8%，吸水厚度增加了 3.9 m。

三是根據(jù)無(wú)源微地震監(jiān)測(cè)的結(jié)果分析，注水波及范圍隨壓力升高逐漸增加。注水前緣水平截面圖(見圖2)可以直觀地看出，注水壓力由22.1 MPa增加到22.9 MPa，注水波及區(qū)范圍隨之增加。

圖2 注水前緣水平截面圖Fig.2 Horizontal view of water－flooding’s front

4 結(jié)語(yǔ)

1)通過(guò)增壓注水能使特低滲透油田建立有效驅(qū)替，注水井達(dá)到了“注夠水、注好水”的目的，油井達(dá)到了受效增油的目的。

2)增壓注水現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示與理論計(jì)算的結(jié)果相符，進(jìn)一步確定了增壓注水可以提高波及系數(shù)，近而提高采收率。

3)綜合分析增壓注水在該油田應(yīng)用取得較好的效果，可以為其他低滲透油田開發(fā)提供借鑒意義和指導(dǎo)作用。

[1]王文環(huán).特低滲透油藏驅(qū)替及開采特征的影響因素[J].油氣地質(zhì)與采收率，2006(6):73－75.

[2]李 莉，周錫生李艷華.低滲透油藏有效驅(qū)動(dòng)體系和井網(wǎng)加密作用分析[M].北京:石油工業(yè)出版社，2009.

[3]張榮軍.低滲透油藏開發(fā)早期高含水井治理技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社，2009.

[4]楊證明.低滲透油層滲流機(jī)理及其應(yīng)用[M].北京:中國(guó)科學(xué)院研究生院出版社，2004.