姜瑞忠，王 平，衛(wèi)喜輝，王公昌，李 輝

(1.中國石油大學(xué)，山東 青島 266580;2.中油大港油田公司，天津 300280)

低流度油藏啟動狀況影響因素研究

姜瑞忠1，王 平1，衛(wèi)喜輝1，王公昌1，李 輝2

(1.中國石油大學(xué)，山東 青島 266580;2.中油大港油田公司，天津 300280)

運(yùn)用數(shù)值模擬方法對低流度油田油層啟動狀況影響因素進(jìn)行分析，結(jié)果表明，啟動壓力梯度、層間干擾、非均質(zhì)性、井距、注水層段的劃分、井網(wǎng)完善程度均會影響油層啟動狀況。分層注水對縱向非均質(zhì)程度弱的油田改善油層啟動狀況效果不明顯，同時提高注水量和產(chǎn)液量、高含水油井轉(zhuǎn)注、油井酸化壓裂均可有效提高油層啟動狀況，改善低流度油田開發(fā)效果。

低流度油藏;啟動狀況;影響因素;數(shù)值模擬

引言

目前國內(nèi)中東部大部分油田已進(jìn)入開發(fā)后期，油井含水不斷上升，產(chǎn)量遞減嚴(yán)重，低滲、稠油等復(fù)雜油藏成為下一步開發(fā)的重點(diǎn)［1－3］。

低流度油藏［4－5］存在復(fù)雜的地質(zhì)狀況，其典型特點(diǎn)是存在啟動壓力梯度［6－8］，滲流特征偏離達(dá)西定律，油層動用狀況差，開發(fā)效果不好［9］。在開發(fā)過程中，井距不適應(yīng)及層間干擾等因素導(dǎo)致注水不見效及油層啟動狀況差的情況尤為突出，因此，研究影響低流度油藏油層啟動的相關(guān)因素并確定合理的注水技術(shù)政策是此類油田經(jīng)濟(jì)高效開發(fā)的關(guān)鍵。

低流度油藏普遍存在采油速度低、采出程度低、注水效果差、井距不適應(yīng)、產(chǎn)量遞減快等問題。夏國朝等人［10］通過對棗園油田進(jìn)行穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)研究，提出了相控注水、點(diǎn)弱面強(qiáng)、投球調(diào)剖、注水吞吐等改善低流度油藏開發(fā)的技術(shù)措施，實(shí)施效果較好;閆棟棟等［11－12］認(rèn)為孔喉分布、應(yīng)力敏感性及裂縫均會影響低流度油藏的滲流，并最終影響注水波及系數(shù)及采出程度;許健紅等［13］認(rèn)為啟動壓力梯度與驅(qū)動壓力梯度成正比，與流度成反比;劉文濤等［14］認(rèn)為對于低流度中含水油田應(yīng)提速開采，低流度高含水油田應(yīng)穩(wěn)油控水。姜瑞忠等［15］認(rèn)為合理劃分注水層段、提高注采壓差、井網(wǎng)加密等是提高低流度油層啟動狀況的有效措施。

1 低流度多油層油藏啟動規(guī)律及影響因素

1.1 低流度油藏啟動規(guī)律研究

油藏啟動程度可以用縱向啟動程度和平面啟動程度表示，縱向啟動程度常用產(chǎn)液厚度和吸水厚度定量表示?？v向上吸水層數(shù)越多，產(chǎn)液層數(shù)越多，油藏縱向啟動程度越高;若某油層不產(chǎn)液也不吸水，或產(chǎn)液量與吸水量很少，則該層沒有啟動或啟動很差。

由于油層平面非均質(zhì)性，注入水沿平面高滲區(qū)突進(jìn)，導(dǎo)致油層平面啟動程度差異很大。當(dāng)油藏縱向啟動程度較低時，該層的平面波及狀況差，啟動狀況也差;依靠井點(diǎn)統(tǒng)計吸水厚度和產(chǎn)液厚度得到縱向啟動程度好的結(jié)論并不能保證平面啟動狀況也好，只有當(dāng)小層砂體分布面積廣、連片性好、平面非均質(zhì)性不大時，平面啟動程度才會較好。平面上油層啟動狀況受砂體沉積相影響:主河道砂體吸水強(qiáng)度高，動用程度高;河漫灘砂體吸水強(qiáng)度小，動用程度低;辮狀河道沉積的砂體動用程度好于溢岸沉積的砂體。

注入水縱向上沿高滲層突進(jìn)，造成縱向上高滲層啟動程度好，低滲層啟動程度差;隨時間的推移，啟動程度好的小層啟動狀況會越來越好，而啟動差的小層啟動狀況會越來越差。油藏滲透率不同時，滲透率大小較其非均質(zhì)程度對油層啟動的控制作用更為明顯，當(dāng)滲透率接近時，滲透率的非均質(zhì)程度對流體滲流和油層啟動的影響更明顯。

1.2 影響油層啟動狀況的因素分析

(1)啟動壓力梯度。由低流度油藏啟動壓力梯度的表達(dá)式可知，油藏滲透率越小，原油黏度越大，其啟動壓力梯度越大。油藏滲流規(guī)律及油田生產(chǎn)實(shí)踐表明，只有當(dāng)驅(qū)替壓力梯度完全克服啟動壓力梯度時，油層才開始流動，注采關(guān)系才能建立。根據(jù)滲流理論，等產(chǎn)量一源一匯穩(wěn)定徑向流的水動力場中，所有流線中主流線上的滲流速度最大;而在同一流線上，與匯、源等距離處的滲流速度最小。實(shí)際油藏的注采井連線為其主流線，在主流線中點(diǎn)處滲流速度最小，壓力梯度亦相應(yīng)最小，由產(chǎn)量公式可推導(dǎo)出主流線中點(diǎn)處的壓力梯度。由以上公式可求出某一滲透率、原油黏度、注采壓差下的油藏極限注采井距。

(2)層間干擾。其對油層啟動狀況的影響表現(xiàn)為:①對原油黏度較高的油藏，高滲層的注入量和產(chǎn)量隨注水的進(jìn)行越來越大，而低滲層的注水量和產(chǎn)量越來越少;②低滲層與高滲層合注時，低滲層不吸水或吸水量很小;③采油井內(nèi)不同滲透率油層壓力相差懸殊，有的油層出油少或不出油，甚至發(fā)生倒灌現(xiàn)象;④各層原油性質(zhì)不同將加劇層間干擾。

(3)平面非均質(zhì)性。當(dāng)油藏平均滲透率一定時，平面滲透率變異系數(shù)和平面滲透率級差越大時，特別是存在高滲透條帶時，注入水沿高滲透條帶形成無效注水循環(huán)，平面上高滲區(qū)層位啟動，而低滲區(qū)層位沒有啟動，導(dǎo)致平面上啟動狀況差異很大，最終導(dǎo)致平面上儲層動用不均勻，剩余油在平面啟動差的區(qū)域富集。

(4)井距。注采壓差一定時，若井距過大，注采井間某一點(diǎn)驅(qū)替壓力梯度小于啟動壓力梯度，則注采井間不能建立有效的驅(qū)替系統(tǒng)，油層的啟動狀況就很差。同時，在多油層油藏中，縱向非均質(zhì)性強(qiáng)，必須統(tǒng)籌考慮高滲層井距和低滲層井距。

(5)注水層段的劃分。若油層較多，合注合采時層間干擾嚴(yán)重，導(dǎo)致油層縱向動用程度很低;若注水層段劃分合理，可以減小層間干擾，提高油層縱向動用程度。

(6)井網(wǎng)完善程度。井網(wǎng)的不完善性導(dǎo)致有采無注或有注無采或單向受效油井多，特別是油井單向受效時，油層一側(cè)啟動差或沒啟動，致使單層平面啟動程度差。

2 低流度油藏提高啟動狀況數(shù)值模擬研究

2.1 油藏數(shù)值模擬模型

結(jié)合油田的實(shí)際地質(zhì)數(shù)據(jù)及流體數(shù)據(jù)，建立該油田的數(shù)值模擬模型。對所建立的模型進(jìn)行歷史擬合，保證模型能夠基本反映實(shí)際油藏的開發(fā)特征。從圖1可以看出，模型的生產(chǎn)動態(tài)特征與實(shí)際生產(chǎn)擬合較好，表明該模型能夠反映實(shí)際油藏的生產(chǎn)特征，可以用來進(jìn)行提高油層啟動狀況對策研究。

圖1 油田含水率和采出程度關(guān)系擬合示意圖

2.2 提高油層啟動狀況對策研究

目前該油田井距為100 m左右，注水井井底流壓平均為28 MPa，采油井井底流壓平均為7 MPa，注采壓差為21 MPa，井網(wǎng)密度和注采壓差基本達(dá)到合理要求。該研究主要模擬提高注水量和產(chǎn)液量、分層注水、油井轉(zhuǎn)注、油井酸化壓裂等技術(shù)對策對油層啟動狀況的影響。

2.2.1 提高注水量和產(chǎn)液量

通過提高注水量和產(chǎn)液量來提高注水壓力，降低油井流壓，達(dá)到增大生產(chǎn)壓差，進(jìn)而增大驅(qū)替壓力梯度，從而提高低滲層的啟動狀況的目的。常規(guī)模擬時，產(chǎn)液量和注水量恒定。

由圖2可以看出，只增加注水量時，油層的啟動程度沒有明顯提高，采出程度變化也不大，主要是由于油田縱向非均質(zhì)程度差異不大，各層吸水量變化不大，而平面非均質(zhì)差異則引起注水沿高滲通道流向生產(chǎn)井，造成平面上低滲區(qū)井的各層沒有啟動。增加注水量的同時提高產(chǎn)液量，相當(dāng)于降低油井和注水井的井底流壓，使得注水容易流向低滲透區(qū)，導(dǎo)致平面上低滲區(qū)的層位啟動，采出程度也相應(yīng)提高。

圖2 提高注水量和產(chǎn)液量對油藏采出程度影響

2.2.2 分層注水

采用定注水量分析分層注水對油層啟動的影響。分層注水時，將縱向22個單砂層劃分為4個注水層段。模型定產(chǎn)液量(20 m3/d)生產(chǎn)，注水量一定(20 m3/d)，加強(qiáng)弱啟動層的注水量，控制強(qiáng)吸水層吸水量。研究表明，分層注水對各層的啟動狀況影響不大，主要由于油田各單砂層的縱向滲透率差異不大，各層的啟動狀況不同主要是由于平面非均質(zhì)性引起的平面干擾造成的。因此，對平面低滲透區(qū)域進(jìn)行酸化壓裂或增大平面低滲透區(qū)的生產(chǎn)壓差、完善低滲透區(qū)的注采系統(tǒng)，都有可能提高油層啟動程度。

2.2.3 油井轉(zhuǎn)注

含水率較高的井轉(zhuǎn)注，同時保證油田注水量和轉(zhuǎn)注之前相等。研究表明，高含水井轉(zhuǎn)注后，斷層一側(cè)的油井成為一線受效井，油水井的距離減小，驅(qū)替壓力梯度增大，油層的啟動狀況變好，采出程度增大。

2.2.4 油井酸化壓裂

由于縱向非均質(zhì)差異不大，平面非均質(zhì)差異較強(qiáng)，因此平面非均質(zhì)差異決定了平面上低滲區(qū)各井各層的啟動程度較差。對低滲區(qū)的油井進(jìn)行酸化壓裂，提高低滲透層中井周圍的流動能力，可使平面低滲透區(qū)的油井和注水井形成良好的注采系統(tǒng)，提高啟動狀況。

3 結(jié)論

(1)啟動壓力梯度、層間干擾、平面非均質(zhì)性、井距、注水層段的劃分、井網(wǎng)完善性都會對低流度油藏啟動狀況產(chǎn)生影響。

(2)分層注水對縱向非均質(zhì)程度弱的油田改善油層啟動狀況效果不大。

(3)單獨(dú)提高注水量并不能提高油層啟動狀況，增加注水量的同時提高產(chǎn)液量能夠促使平面上低滲區(qū)的層位啟動，采出程度也相應(yīng)提高。

(4)對低滲區(qū)油井酸化壓裂，可提高井周圍的流動能力，使平面上低滲透區(qū)油井和注水井形成良好的注采系統(tǒng)，可提高這些層的啟動狀況。

(5)完善注采井網(wǎng)，將高含水井轉(zhuǎn)注，驅(qū)替壓力梯度增大，油層的啟動狀況變好。

［1］江懷友，李治平，鐘太賢，等.世界低滲透油氣田開發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀與展望［J］.特種油氣藏，2009，16(4):13－18.

［2］周萬山.遼河油區(qū)低滲透油藏特征及潛力分析［J］.特種油氣藏，2008，15(5):7－13.

［3］曾祥林，梁丹，孫福街.海上低滲透油田開發(fā)特征及開發(fā)技術(shù)對策［J］.特種油氣藏，2011，18(2):66－69.

［4］夏國朝，邢立平，張家良，等.棗園低流度復(fù)雜斷塊油藏穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)研究［J］.濟(jì)南大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2006，20(1):38－41.

［5］楊滿平，任寶生，賈玉梅.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.

［6］王道富，李忠興，趙繼勇，等.低滲透油藏超前注水理論及其應(yīng)用［J］.石油學(xué)報，2007，28(6):78－82.

［7］閆棟棟，楊滿平，王剛，等.低流度油藏啟動壓力梯度分析［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報，2010，34(1):39－44.

［8］宋付權(quán)，劉慈群.低滲透油藏啟動壓力梯度的簡單測量［J］.特種油氣藏，2000，7(1):23－26.

［9］韓洪寶，程林松，張明祿，等.特低滲油藏考慮啟動壓力梯度的物理模擬及數(shù)值模擬方法［J］.石油大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2004，28(6):49－53.

［10］夏國朝，邢立平，李曉良，等.低流度斷塊油藏穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)研究［J］.特種油氣藏，2006，13(3):53－56.

［11］閆棟東，楊滿平，許勝洋，等.低流度油藏滲流影響因素實(shí)驗(yàn)研究［J］.鉆采工藝，2009，32(3):38－40.

［12］閆棟棟，楊滿平，田乃林，等.低流度油藏滲流特征研究——以中國中東部某油田低流度油藏為例［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2010，17(6):90－94.

［13］許建紅，程林松，周穎，等.一種求解低滲透油藏啟動壓力梯度的新方法［J］.石油勘探與開發(fā)，2007，34 (5):594－599.

［14］劉文濤，王洪輝，王學(xué)立，等.多層非均質(zhì)低流度油藏穩(wěn)油控水技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2008，35(5):517－522.

［15］姜瑞忠，王公昌，王平，等.低流度油藏啟動狀況數(shù)值模擬研究［J］.石油天然氣學(xué)報，2011，33(10):284－287.

編輯 姜 嶺

TE311

A

1006－6535(2012)05－0060－03

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.05.014

20111209;改回日期:20120102

國家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”(2011ZX05051)

姜瑞忠(1964－)，男，教授，博士生導(dǎo)師，1986年畢業(yè)于西南石油學(xué)院開發(fā)系，2002年畢業(yè)于西南石油大學(xué)油氣田開發(fā)工程專業(yè)，獲博士學(xué)位，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)工程研究及教學(xué)工作。