湯佳佳 霍萍萍 武金衛(wèi) 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(qū)塊大部分井初期依靠天然能力衰竭開發(fā)，產(chǎn)出水均為地層水，含水率穩(wěn)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(chǎn)液和產(chǎn)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(fā)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(qū)參數(shù)設計方法，以地層能量的補充和恢復為主要目標，以弱調(diào)驅(qū)作用為輔助目標，并針對SJH區(qū)塊特點設計了相應注入?yún)?shù)。

1 水源充足氮氣與泡沫液+水交替注入?yún)?shù)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(qū)開發(fā)參數(shù)設計時需要考慮實際注入流體資源現(xiàn)狀進行優(yōu)化。首先考慮當水源充足時，對泡沫驅(qū)方案設計思路為充分發(fā)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(fā)揮注入泡沫液對泡沫驅(qū)流體注入能力及提高發(fā)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(chǎn)生泡沫，只是注入壓力具有差異性，因此可以根據(jù)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(yōu)先采用氮氣-水交替注入。

已有研究表明[1-3]，如果泡沫驅(qū)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(fā)揮泡沫驅(qū)調(diào)驅(qū)和補充地層能量作用。另一方面，如果泡沫驅(qū)周期太長，則單個段塞過長，容易發(fā)生水竄或氣竄。根據(jù)機理分析，建議五個交替注入周期內(nèi)，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(wǎng)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(shù)和注水HCPV數(shù)遠大于注入氮氣HCPV數(shù)。注泡沫液+注水用以補充地層能量，注氮氣目的是調(diào)驅(qū)。根據(jù)上述方法，得到設計注入?yún)?shù)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(qū)，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(qū)氮氣與水交替注入?yún)?shù)設計方法

當水源不足、氣源充足時，需要充分發(fā)揮注入氣對補充地層能量的作用，同時注入適量水用于調(diào)驅(qū)，減緩氣竄。因此，設計注入?yún)?shù)如圖2所示，注入量設計仍為在五個交替注入周期內(nèi)，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(fā)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(chǎn)油量，改善開發(fā)效果。同時采用較短的注水段塞，主要是為了調(diào)節(jié)可能發(fā)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(qū)氮氣與泡沫液交替注入?yún)?shù)設計方法

當水源不足時，可以考慮氮氣泡沫驅(qū)氮氣與泡沫液+水交替注入，也可以考慮氮氣泡沫驅(qū)氮氣與泡沫液交替注入，其中的區(qū)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(xiàn)地層發(fā)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(fā)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?yún)?shù)，注入?yún)?shù)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(qū)塊低含水區(qū)氮氣泡沫驅(qū)參數(shù)設計及效果預測

SJH區(qū)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(nèi)、平面與微觀四個尺度非均質(zhì)性強。目標區(qū)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(chǎn)井數(shù)量較多。雖然SJH區(qū)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(qū)塊地質(zhì)油藏、地層能量、生產(chǎn)動態(tài)及注入流體資源等特點，開展氮氣泡沫驅(qū)開發(fā)方式應該充分發(fā)揮其三次采油的調(diào)驅(qū)作用，同時也兼有補充地層能量的二次采油的任務，據(jù)此設計和優(yōu)化注入?yún)?shù)。

根據(jù)SJH區(qū)塊油藏參數(shù)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(wǎng)單元HCPV的數(shù)值為3088m3，有效波及HCPV的數(shù)值為1019m3。進而可以根據(jù)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(shù)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(qū)塊注水資源與注氣資源現(xiàn)狀，目前設計了兩個方案，在實際氮氣泡沫驅(qū)開發(fā)參數(shù)設計時可根據(jù)流體資源實際情況進行優(yōu)化。

在水源充足、氣源不足條件下，SJH低含水區(qū)泡沫驅(qū)注入?yún)?shù)設計如表1所示。方案設計以注水為主要驅(qū)替及補充能量介質(zhì)，注氣用于調(diào)節(jié)水竄?？紤]到泡沫驅(qū)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(qū)泡沫驅(qū)注入?yún)?shù)設計

通過進行數(shù)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(qū)方案相比，實施泡沫驅(qū)后，日產(chǎn)油量有所回升，并且明顯高于水驅(qū)開發(fā)，區(qū)塊日產(chǎn)油量提高了4.1方/天，預測十年累產(chǎn)油量比水驅(qū)提高了22%，此注入?yún)?shù)下的泡沫驅(qū)開發(fā)效果預計較好。

在水源不足、氣源充足條件下，SJH低含水區(qū)泡沫驅(qū)注入?yún)?shù)設計如表2所示。此方案以注氮氣為主要驅(qū)替及補充能量介質(zhì)，考慮到泡沫驅(qū)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(qū)泡沫驅(qū)注入?yún)?shù)設計

通過進行數(shù)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(qū)方案相比，實施泡沫驅(qū)后，日產(chǎn)油量有所回升，并且明顯高于水驅(qū)開發(fā)，區(qū)塊日產(chǎn)油量提高了4.4m3/d，預測十年累產(chǎn)油量比水驅(qū)提高了25%，此注入?yún)?shù)下的泡沫驅(qū)開發(fā)效果預計也較好。

上述兩個方案表明，所設計的氮氣泡沫驅(qū)注入?yún)?shù)在SJH區(qū)塊具有良好的適應性，可用于指導氮氣泡沫驅(qū)方案設計。

5 結(jié)束語

針對延長油田SJH區(qū)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(qū)注入?yún)?shù)，充分發(fā)揮氮氣泡沫驅(qū)調(diào)驅(qū)的三次采油作用，同時充分發(fā)揮氮氣泡沫驅(qū)補充地層能量的二次采油作用。

根據(jù)油藏實際參數(shù)，對SJH區(qū)塊低含水區(qū)進行了泡沫驅(qū)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(qū)效果均較好，十年累產(chǎn)油量比水驅(qū)方案提高了22%～25%。