孟選剛 ，單旭光，高飛龍，張雁平

(1.延長油田股份有限公司七里村采油廠，陜西延安 717111；2.中國石化中原油田分公司采油三廠，山東聊城252434)

超低滲油藏水驅(qū)調(diào)整措施評價(jià)技術(shù)

孟選剛1，單旭光1，高飛龍1，張雁平2

(1.延長油田股份有限公司七里村采油廠，陜西延安 717111；2.中國石化中原油田分公司采油三廠，山東聊城252434)

摘要：超低滲油藏非均質(zhì)嚴(yán)重、滲透率較低，長期注水開發(fā)會出現(xiàn)注入水沿微裂縫等高滲條帶突進(jìn)的情況，需要采取水驅(qū)調(diào)整措施。在介紹分層壓力啟動(dòng)測試、氧活化測井和注水井水驅(qū)前緣監(jiān)測技術(shù)原理基礎(chǔ)上，著重對分注和調(diào)驅(qū)測試聯(lián)作技術(shù)的現(xiàn)場操作和效果進(jìn)行分析。分層壓力啟動(dòng)測試采用多點(diǎn)測試工藝，結(jié)合測點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)，計(jì)算小層啟動(dòng)壓力和吸水指數(shù)，評價(jià)地層吸水狀況；調(diào)驅(qū)測試聯(lián)作可計(jì)算出水驅(qū)前緣、注入水波及范圍、優(yōu)勢注水方向，注水波及區(qū)面積等資料。實(shí)踐證明，這些技術(shù)的運(yùn)用取得了良好的效果，增加了油井的產(chǎn)量；同時(shí)有助于了解水淹和剩余油的分布狀況，為調(diào)驅(qū)和調(diào)整注采關(guān)系提供更翔實(shí)的基礎(chǔ)資料。對提高超低滲油藏水驅(qū)動(dòng)用程度和提高采收率具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：超低滲；水驅(qū)；調(diào)整；評價(jià)

Evaluation on Water Flooding for Oil Reservoirs of Ultralow Permeability

Meng Xuangang1, Shan Xuguang1, Gao Feilong1, Zhang Yanping2

(1.QilicunProductionPlant,YanchangOilfieldIncorporatedCompany,Yan′an,Shaanxi717111,China;

2.No.3ProductionPlant,ZhongyuanOilfieldBranch,SINOPEC,Liaocheng,Shandong252434,China)

Abstract:Due to the serious heterogeneity and low permeability in oil reservoirs of ultralow permeability, long-time water flooding may cause injected water fingering along microfractures and other low-permeability bands. So we should regulate water flooding measures. Based on introducing principles of the layered pressure starting test technology, the oxygen activation logging technology, and the injection well water flooding front monitoring technology, we focused on analyzing the on-site operation and effect of the technology integrating layered water injection with profile control test. We adopted the multi-point testing technology for layered pressure starting test, calculated the starting pressure and injectivity indexes of small horizons with the measuring point pressure data, and evaluated the injectivity of formations. With combination of profile control and test, we could calculate the data of water flooding front, injected water impact scope, advantageous water injection orientation, and injected water impact acreage, etc. Practice showed that the application of these technologies got good results and increased oil well production. Meanwhile, it helped us know about water flooding and remaining oil distribution, and provided full and accurate data for profile control and adjustment of relationship between injection and production. It was significant for improving water flooding producing degree and enhancing oil recovery of oil reservoirs with ultralow permeability.

Key words:ultralow permeability; water flooding; adjustment; evaluation

注水是超低滲油藏開發(fā)必不可少的環(huán)節(jié)。超低滲油藏開采初期一般通過壓裂投產(chǎn)，在儲層中形成更多的裂縫，增加流體流入井筒的通道，提高油井產(chǎn)量。在水驅(qū)開發(fā)過程中，注入水也會沿這些人工裂縫推進(jìn)，起到增加采收率的效果；但如果注入水無序推進(jìn)，會造成油層水淹，影響注入水的波及效果，這就需要根據(jù)油水井的動(dòng)態(tài)，進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。調(diào)整的基礎(chǔ)是了解水驅(qū)效果，對水驅(qū)調(diào)整措施進(jìn)行評價(jià)，為進(jìn)一步?jīng)Q策提供參考。目前油藏水驅(qū)調(diào)整措施評價(jià)技術(shù)主要通過分層啟動(dòng)壓力測試及水驅(qū)前緣測試等手段實(shí)現(xiàn)。通過測試，獲取小層的注水啟動(dòng)壓力和吸水指數(shù)，有助于了解地層的吸水狀況，計(jì)算出水驅(qū)前緣、注入水波及范圍、優(yōu)勢注水方向、注水波及區(qū)面積等資料，可有效地指導(dǎo)調(diào)剖、調(diào)驅(qū)及細(xì)分分注工藝措施的實(shí)施。

1 油藏水驅(qū)調(diào)整措施評價(jià)技術(shù)

1.1 分層啟動(dòng)壓力測試

分層啟動(dòng)壓力指地層某個(gè)小層剛開始吸水時(shí)所需的注水壓力(地面或井底)。目前采用多點(diǎn)測試工藝進(jìn)行分小層流量測試，結(jié)合測點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)，計(jì)算各小層啟動(dòng)壓力和吸水指數(shù)，評價(jià)地層吸水狀況，公式為：

pw=Q/K+po

(1)

式中pw——流壓；

Q——分層水量；

K——吸水指數(shù)；

po——啟動(dòng)壓力。

啟動(dòng)壓力指示曲線可以反映地層的吸水規(guī)律和吸水能力的大小，對比不同時(shí)間內(nèi)所測得的指示曲線，就可以了解各吸水層吸水能力的變化。并通過注入量—流壓交會法求取地層啟動(dòng)壓力(圖1)。

圖1　注入量—流壓交會法求取地層啟動(dòng)壓力示意圖Fig.1　The intersecting method of injection rate and flowing pressure to obtain formation starting pressure

常規(guī)分層啟動(dòng)壓力測試主要采用升壓法測試工藝，調(diào)整壓力后穩(wěn)定時(shí)間長，測試水量波動(dòng)較大，不利于分層啟動(dòng)壓力資料解釋分析，而降壓法測試工藝可以避免上述情況發(fā)生。

由圖2可知，由于啟動(dòng)壓力的存在，超低滲透油藏地層吸水時(shí)，在低速滲流階段滲流曲線出現(xiàn)非線性特征(AD段)，隨著壓力梯度的增加，曲線逐漸向線性過渡，最后出現(xiàn)線性段(DE段)。低滲透地層中，壓力梯度一部分消耗在克服啟動(dòng)壓力上，當(dāng)其大于某孔道啟動(dòng)壓力時(shí)，該孔道的油水才開始流動(dòng)。

圖2　滲流曲線特征圖Fig.2　Characteristics of seepage curves

1.2 氧活化測井

氧活化測井是一種新的測量水流速度的測井方法，屬于活化測井范疇。中子發(fā)生器向井筒內(nèi)發(fā)射脈沖快中子，被快中子轟擊后激活的氧(氧的同位素16O*)放射出γ射線(其能量為6.13MeV)。隨著活化水的流動(dòng)，高能伽馬射線被探測器接收。測量活化水到達(dá)探測器所經(jīng)歷的時(shí)間， 結(jié)合源距便可計(jì)算出水流速度，然后結(jié)合測點(diǎn)流體的過流面積，計(jì)算出流量。

氧活化測井技術(shù)是一種快速、準(zhǔn)確的分層啟動(dòng)壓力測試方法，該方法的特點(diǎn)是無須與流動(dòng)介質(zhì)接觸便可測得流速，既可測油管內(nèi)流體，也可測油套環(huán)空內(nèi)的流體。

1.3 注水井水驅(qū)前緣監(jiān)測

根據(jù)最小周向應(yīng)力理論、摩爾—庫侖理論及斷裂力學(xué)準(zhǔn)則，無論壓裂還是注水都會誘發(fā)微地震。監(jiān)測前先將注水井停注10小時(shí)以上，使原有的微裂縫閉合。監(jiān)測儀器布置好后，再將注水井打開，注水過程會引起流動(dòng)壓力前緣移動(dòng)和孔隙流體壓力的變化，并產(chǎn)生微地震波；同時(shí)，原來閉合的微裂縫會再次張開，并誘發(fā)新的微裂縫，從而引發(fā)微地震事件?？紫读黧w壓力變化(即儲層中喉道前后壓力差)和微裂縫的再次張開與擴(kuò)展時(shí)，必將產(chǎn)生一系列向四周傳播的微地震波，通過布置在被監(jiān)測井周圍的各個(gè)監(jiān)測分站接收到微地震波的到時(shí)差，會形成一系列方程組，反解這一系列方程組，就可確定微地震震源位置，進(jìn)而計(jì)算出水驅(qū)前緣、注入水波及范圍、優(yōu)勢注水方向，注水波及區(qū)面積等數(shù)據(jù)(圖3)。

圖3　注水井水驅(qū)前緣監(jiān)測原理示意圖Fig.3　Sketch map showing the waterflooding front monitoring principle of water injection wells

通過對裂縫成像和驅(qū)動(dòng)前緣波及狀況的分析，油藏工程師可以調(diào)整和優(yōu)化開發(fā)設(shè)計(jì)方案，提高油田采收率和整體開發(fā)效果。

2 典型井實(shí)例分析

2.1 明172井

2.1.1 注水情況

明172井是一口注水井，原為一級兩段分注管柱，分別對應(yīng)油井明248井的產(chǎn)層沙三下亞段2小層和明1-47井的產(chǎn)層沙三上亞段1小層注水。為完善注采井網(wǎng)，2009年3月12—20日對明172井進(jìn)行鉆塞細(xì)分，實(shí)施三級四段分注。為了解小層在不同注水壓力下的吸水狀況，應(yīng)用多級管柱(三級四段)結(jié)合氧活化測井工藝，進(jìn)行分層啟動(dòng)壓力測試，為井組措施方案制訂提供依據(jù)。

2009年8月18—19日，在封隔器未坐封狀態(tài)下，待注水穩(wěn)定后分別在4MPa、5MPa、6MPa壓力下進(jìn)行氧活化測試。結(jié)果表明，明172井39號層主吸，59～61號層未動(dòng)用。2009年8月20～21日，封隔器坐封后打開偏心4(偏心1、偏心2、偏心3處于關(guān)閉狀態(tài))，分別在11MPa、12MPa、13MPa壓力下測試偏4的吸水情況：由于該井組沙二上亞段、沙二下亞段、沙三上亞段(偏心1—偏心3)物性好，沙三中亞段1小層(偏心4)物性較差，層間啟動(dòng)壓力差別較大(偏心2約為1.5MPa ,偏心4為11.5MPa ),同一注水壓力系統(tǒng)下難以實(shí)現(xiàn)有效分層注水。

2.1.2 分注措施

為了達(dá)到細(xì)化注水目的，設(shè)計(jì)了一級一段分注管柱，單注沙三中亞段1小層；對應(yīng)油井明171井?dāng)D堵漏失段和出水層段，下入卡堵水抽油管柱，單采沙三中亞段1小層，與明172井形成一對一注采關(guān)系。

2.1.3 分注效果分析

明172井實(shí)施一對一注水后，對應(yīng)油井明171井見效，措施前日產(chǎn)液5.8t、日產(chǎn)油1.1t、含水81.5%，措施后日產(chǎn)液16.6t、日產(chǎn)油1.9t、含水88.5%，日增油0.8t(圖4)。油井產(chǎn)液量、產(chǎn)油量和含水都上升，說明注水見效，地層能量增加，達(dá)到了分注目的。

圖4　2009年明171井措施前后生產(chǎn)曲線圖Fig.4　Production curves of Well Ming 171 before and after adopting measures in 2009

2.2 胡7-189井組

胡7-189井是某油田的一口注水井，為了解小層在不同注水壓力下的吸水狀況，應(yīng)用氧活化測井工藝，進(jìn)行測試—調(diào)驅(qū)—復(fù)測井組聯(lián)作試驗(yàn)，分別測試調(diào)驅(qū)前后分層啟動(dòng)壓力，為井組調(diào)驅(qū)措施評價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。

2.2.1 調(diào)驅(qū)施工情況

根據(jù)分層啟動(dòng)壓力測試結(jié)果及油水井連通情況，確定調(diào)剖主要的目的層為27號、30號、31號層，共 5.7m/3層。設(shè)計(jì)調(diào)剖劑用量為3000m3，采用深部調(diào)驅(qū)工藝。段塞的主體結(jié)構(gòu)為：前置段塞—主體段塞—后置段塞。

2.2.2 測井資料分析

該井調(diào)驅(qū)后，小層啟動(dòng)壓力較調(diào)驅(qū)前有所增大，且主吸層由調(diào)驅(qū)前的27號、30～31號層轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)驅(qū)后的28～29號層，相對吸水達(dá)到60%以上，說明調(diào)驅(qū)達(dá)到了預(yù)定效果(表1)。胡7-189井組調(diào)驅(qū)后，對應(yīng)油井組平均日增油1.6t，累計(jì)增油503.4t。

表1　胡7-189井調(diào)驅(qū)效果對比表

3 結(jié)論

實(shí)施注水調(diào)整措施，并對措施進(jìn)行有效的評價(jià)可加深對油藏的認(rèn)識，了解注水井真實(shí)注水狀況，改善注采狀況，提高水驅(qū)動(dòng)用程度，對提高油藏采收率具有重要意義。

(1)準(zhǔn)確了解單井注水狀況，及時(shí)調(diào)整注采關(guān)系，提高水驅(qū)動(dòng)用程度。

(2)了解小層在不同注水壓力下的吸水狀況，通過測試—調(diào)驅(qū)—復(fù)測井組聯(lián)作試驗(yàn)，獲取調(diào)驅(qū)前后分層啟動(dòng)壓力，為井組調(diào)驅(qū)措施評價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。

(3)結(jié)合注水井射孔資料，可對主力吸水小層進(jìn)行分層監(jiān)測，綜合其他動(dòng)、靜態(tài)資料，獲得各小層的水驅(qū)前緣、注入水的波及范圍和優(yōu)勢注水方向，調(diào)整注采關(guān)系。

(4)如果對一個(gè)開發(fā)區(qū)塊的注水井全部進(jìn)行分層監(jiān)測，就可以獲得該區(qū)塊各主力油層的水驅(qū)前緣、注入水的波及范圍和優(yōu)勢注水方向，了解各油井的主力受效方向、各主力油層的水淹狀況和剩余油平面分布狀況，從而全面了解、評價(jià)油藏的開發(fā)效果，及時(shí)、有效地調(diào)整注采方案。

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中圖分類號：TE348

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

作者簡介：第一孟選剛(1981年生)，男，在讀博士，工程師，主要從事油田勘探、開發(fā)技術(shù)研究和管理工作。郵箱：xuangang0072@126.com。