衛(wèi)喜輝，王睿恒，田曉冬，單理軍，張 堯，郭 肖

（1.中國石油大學(xué)（華東），山東青島 266555；2.中國石油大港油田分公司勘探開發(fā)研究院；3.中國石油大港油田分公司對(duì)外合作項(xiàng)目部）

周期注水改善低流度油藏開發(fā)效果影響因素研究

衛(wèi)喜輝1，王睿恒1，田曉冬2，單理軍1，張 堯3，郭 肖1

（1.中國石油大學(xué)（華東），山東青島 266555；2.中國石油大港油田分公司勘探開發(fā)研究院；3.中國石油大港油田分公司對(duì)外合作項(xiàng)目部）

采用數(shù)值模擬方法研究了油藏地質(zhì)因素和開發(fā)因素對(duì)周期注水的影響，結(jié)果表明，與常規(guī)油藏中毛管力是周期注水的主要作用機(jī)理不同，低流度油藏中彈性力的作用是第一位的；為了獲得較大的地層壓力波動(dòng)，充分發(fā)揮彈性力作用，最好采用同步周期注水，且越早轉(zhuǎn)入周期注水越好，周期注水階段累積注水量最好保持與常規(guī)注水相同的累積注水量。

低流度油藏；周期注水；數(shù)值模擬；啟動(dòng)壓力梯度；影響因素

1 概述

周期注水作為油田開發(fā)中后期一種常用的水動(dòng)力學(xué)調(diào)整方法，它可以依靠目前的井網(wǎng)層系，廣泛適用于普通中高滲砂巖油藏以及低滲透或裂縫性油藏［1－2］。低流度油藏是指流度小于30×10－3μm2／（mPa·s）的油藏，它主要包括低滲透油藏和部分稠油油藏，流體滲流時(shí)存在啟動(dòng)壓力梯度［3－5］，同時(shí)由于儲(chǔ)層的縱向、層內(nèi)和平面非均質(zhì)性，常規(guī)注水開發(fā)效果差。為了改善低流度油藏開發(fā)效果，大港油田已經(jīng)開展了低流度油藏周期注水先導(dǎo)試驗(yàn)，取得了一定效果［6］。

本文以大港油田某低流度油藏地質(zhì)和流體參數(shù)為基礎(chǔ)，采用數(shù)值模擬方法，考慮啟動(dòng)壓力梯度作用，研究影響周期注水開發(fā)效果的地質(zhì)因素和開發(fā)因素。

2 周期注水改善開發(fā)效果影響因素分析

周期注水基礎(chǔ)模型的油藏頂深3 000 m，孔隙度16%，各層滲透率（20～80）×10－3μm2，地下原油粘度4 mPa·s左右，原始地層壓力32 MPa，飽和壓力12 MPa，采用五點(diǎn)法井網(wǎng)。在含水率達(dá)到70%時(shí)轉(zhuǎn)入周期注水，間注半周期為30天，定液量生產(chǎn)，并保證一個(gè)注水周期內(nèi)累積注水量和常規(guī)注水的相等。在周期注水基礎(chǔ)模型上分析地質(zhì)因素和開發(fā)因素對(duì)周期注水開發(fā)效果的影響。

2.1 潤(rùn)濕性

由于潤(rùn)濕性對(duì)相滲曲線影響很大，且油濕時(shí)油水毛管力為負(fù)值，中性潤(rùn)濕時(shí)毛管力為0，故改變油水的相滲曲線和毛管力的正負(fù)來考慮潤(rùn)濕性對(duì)周期注水的影響。水濕、中性和油濕油藏的常規(guī)注水采出程度分別為31.40%、19.96%和14.80%，周期注水采出程度分別為35.42%、24.38%和18.67%，采出程度增加值分別為4.01%、4.42%和3.86%。由圖1可以看出，對(duì)不同潤(rùn)濕性的油藏進(jìn)行周期注水都有很好的效果，潤(rùn)濕性對(duì)有啟動(dòng)壓力梯度作用的低流度油藏的周期注水效果影響不大。

圖1 不同潤(rùn)濕性油藏周期注水和常規(guī)注水采出程度與含水率曲線

2.2 毛管力

為了定量研究毛管力在周期注水階段中的作用，對(duì)毛管力進(jìn)行平移增大、減小和斜率增大、減?。ū?），結(jié)果表明毛管力大小或毛管力斜率大小對(duì)周期注水的影響不大，且彈性力作用在總的采出程度增加值中占50%以上，即在有啟動(dòng)壓力梯度作用的低流度油藏中，周期注水主要依靠彈性力作用，而毛管力的作用很小。這是因?yàn)榭紤]啟動(dòng)壓力作用時(shí)模型中網(wǎng)格間的x和y方向的啟動(dòng)壓差0.0 2～0.03 MPa，z方向的啟動(dòng)壓差多在為0.015～0.025 MPa之間，而油藏中毛管力曲線上多在0.02 MPa之下，相鄰網(wǎng)格間的毛管壓力差不足以克服網(wǎng)格間的啟動(dòng)壓力差，使得油藏中毛管滲吸作用很難發(fā)揮。

表1 不同毛管力的油藏周期注水和常規(guī)注水采出程度結(jié)果

2.3 彈性力

在周期注水階段不考慮毛管力作用，分析彈性力（主要體現(xiàn)在原油壓縮系數(shù)）對(duì)周期注水的影響（表2），結(jié)果表明隨原油彈性壓縮系數(shù)的增大，周期注水提高采出程度的增加值變小。這主要因?yàn)樵陂g注周期相同的情況下，原油壓縮系數(shù)的增大，造成注水和停注期間的地層壓力變化減小，壓力波動(dòng)范圍減小導(dǎo)致主要靠彈性力作用的高低滲層（區(qū)域）間的液體交滲減小，周期注水效果變差。

表2 不同原油壓縮系數(shù)油藏的周期注水和常規(guī)注水采出程度結(jié)果

2.4 原油粘度

隨原油粘度增大，周期注水的效果變差。這是由于原油粘度增大，不僅高低滲層間的液體滲流阻力增加，同時(shí)導(dǎo)致啟動(dòng)壓力梯度增大，也會(huì)導(dǎo)致高低滲層間的滲流阻力增加，所以周期注水采出程度的增加值減小。

2.5 縱向非均質(zhì)性

非均質(zhì)層狀油層中，周期注水的效果主要是通過層間的流體交滲來實(shí)現(xiàn)的。通過設(shè)置不同高低滲透層的滲透率比值來放映儲(chǔ)層的非均質(zhì)性（表3），結(jié)果表明：周期注水的效果并非隨儲(chǔ)層非均質(zhì)程度的增加而增加，而是存在一個(gè)周期注水最佳受益的非均質(zhì)程度。非均質(zhì)程度太小，周期注水在高低滲透層引起壓力擾動(dòng)太小，液體交滲流動(dòng)的動(dòng)力不足；非均質(zhì)程度太大，高低滲層間的傳導(dǎo)系數(shù)減小且啟動(dòng)壓力梯度增大，造成層間交滲阻力太大，周期注水效果大大減小。

表3 不同縱向非均質(zhì)油藏的周期注水和常規(guī)注水采出程度結(jié)果

2.6 油藏封閉性

不管油藏封閉性與否，周期注水的開發(fā)效果都好于常規(guī)注水，但封閉性油藏周期注水效果好于有水體的油藏（表4）。水體的存在導(dǎo)致周期注水時(shí)的油藏壓力波動(dòng)范圍變小，不能充分發(fā)揮彈性力排油作用。

表4 不同平面非均質(zhì)油藏的周期注水和常規(guī)注水采出程度結(jié)果

2.7 周期注水時(shí)機(jī)

不管何時(shí)進(jìn)行周期注水，周期注水的效果都好于常規(guī)注水（表5）。但當(dāng)含水率大于90%時(shí)，周期注水提高采收率程度大大減小，周期注水效果變差，因此越早進(jìn)行周期注水越好。

2.8 間注周期

（1）對(duì)稱周期。隨著間注半周期的增大，采收率增加值也逐漸增大，但增加幅度越來越小，同時(shí)間注半周期越長(zhǎng)，平均地層壓力降低越大（表6）。考慮到地層壓力降低可能引起原油脫氣，不利于原油的地下流動(dòng)，所以當(dāng)彈性力是周期注水的主要作用力時(shí)，間注周期的選擇不可以越大越好，間注周期的確定也必須考慮到地層壓力的保持水平。

表5 不同注水時(shí)機(jī)的周期注水采出程度結(jié)果

表6 不同間注周期的周期注水采出程度結(jié)果

（2）非對(duì)稱周期。非對(duì)稱周期分為兩類：短注長(zhǎng)停型和常注短停型，一般來說短注長(zhǎng)停型非對(duì)稱周期注水效果較好（表7）。這是由于注水15天停75天方案中的壓力波動(dòng)范圍大于注75天停15天，充分發(fā)揮了彈性力作用。但這要求的注水速度也非常高，必須考慮實(shí)際注水管線所承受的最高壓力，在允許的范圍內(nèi)，增加注水速度，減少注水時(shí)間，增加停注時(shí)間。

表7 非對(duì)稱周期的周期注水采出程度結(jié)果

2.9 周期注水量

當(dāng)累積注水量為常規(guī)注水的70%時(shí)，采出程度增加值已大大減小。雖然注水量為常規(guī)注水量的96%采出程度最高，但是此時(shí)平均地層壓力下降很大，油井的生產(chǎn)控制已轉(zhuǎn)為定井底流壓生產(chǎn)，所以為保持地層壓力，周期注水量應(yīng)等于常規(guī)注水時(shí)的注水量。

2.10 周期注水方式

將平面上注水井分為兩組，縱向上模擬層位分為兩個(gè)注水層段，進(jìn)行平面同步、縱向異步、平面異步－縱向同步、平面同步－縱向異步和平面異步－縱向異步周期注水（表8），表明平面同步注水最好。這是因?yàn)槠矫嫱阶⑺a(chǎn)生的壓力波動(dòng)范圍大，充分發(fā)揮了彈性力作用。

表8 不同周期注水方式的周期注水采出程度結(jié)果

3 結(jié)論

（1）低流度油藏中存在啟動(dòng)壓力梯度，使得毛管滲吸作用大大減弱，因此低流度油藏進(jìn)行周期注水時(shí)彈性力起主要作用。

（2）不同潤(rùn)濕性的低流度油藏周期注水都可取得好的開發(fā)效果，但周期注水更適合于原油粘度低、油藏封閉性好和縱向非均質(zhì)中等的低流度油藏。

（3）越早轉(zhuǎn)入周期注水，開發(fā)效果越好，同時(shí)為了獲得較大的油藏壓力波動(dòng)，充分發(fā)揮彈性力的作用，低流度油藏中最好采用同步周期注水（所有注水井同注同停），且保持周期注水累積注水量與常規(guī)注水的相同。

［1］ 王漢林，陳軍斌，畢升.魏崗油田井組周期注水先導(dǎo)試驗(yàn)［J］.西安石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，15（5）：32－35.

［2］ 楊廷明，畢生，何濤，等.不穩(wěn)定注水適應(yīng)性分析［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2003，32（4）：32－34.

［3］ 楊滿平，任寶生.低流度油藏分類及開發(fā)特征研究［J］.特種油氣藏，2006，13（4）：48－50.

［4］ 甘慶明，成珍.低滲油藏非達(dá)西滲流啟動(dòng)壓力梯度的確定方法［J］.油氣井測(cè)試，2004，13（3）：1－3.

［5］ 謝曉慶，張賢松，陳民鋒.薄層低品位油藏啟動(dòng)壓力梯度實(shí)驗(yàn)研究［J］.巖性油氣藏，2011，25（3）：97－100.

［6］ 李斌.小集油田周期注水方案研究［J］.科技信息，2006（9）：207－207.

TE357.6

A

1673－8217（2012）03－0057－03

2011－11－20

衛(wèi)喜輝，1987年生，中國石油大學(xué)（華東）在讀研究生，研究方向?yàn)橛筒財(cái)?shù)值模擬。

中國石油大港油田分公司科技攻關(guān)項(xiàng)目“關(guān)鍵注水政策技術(shù)定量化研究”（DGYT－2010－JS－353）。

李金華