李溢龍，吳鋒，楊強(qiáng)，趙陽(yáng)

（西南石油大學(xué)“油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610500）

縫洞型碳酸鹽巖油藏注水開發(fā)研究

李溢龍，吳鋒，楊強(qiáng)，趙陽(yáng)

（西南石油大學(xué)“油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610500）

縫洞型碳酸鹽巖油藏具有埋藏深、非均質(zhì)性強(qiáng)、開發(fā)難度大等特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)對(duì)此類油藏的開發(fā)主要采用注水方式。礦場(chǎng)上根據(jù)縫洞之間的連通情況將儲(chǔ)集體劃分為單井縫洞單元和多井縫洞單元。本文分別對(duì)這兩種縫洞單元在注水開發(fā)過(guò)程中需要考慮的開發(fā)原理、注水時(shí)機(jī)、選井原則等方面的內(nèi)容進(jìn)行了歸納和總結(jié)。對(duì)油田上采用注水方式開發(fā)此類型油藏具有指導(dǎo)意義。

縫洞；碳酸鹽巖油藏；注水開發(fā)；縫洞單元

在世界已發(fā)現(xiàn)的油氣藏中，碳酸鹽巖油氣藏占據(jù)著重要的位置，然而在已發(fā)現(xiàn)的碳酸鹽巖油藏中，縫洞型油藏占有30%以上的比例［1，2］?？p洞型碳酸鹽巖油藏儲(chǔ)集空間主要是以大型洞穴為主，其次為裂縫、溶蝕孔隙和溶蝕孔洞。裂縫為其主要的滲流通道，流體在儲(chǔ)集空間中的流動(dòng)近似于管流，基質(zhì)基本不具有儲(chǔ)滲能力。目前，對(duì)于此類油藏通常采用注水方式對(duì)其進(jìn)行開發(fā)。油田上根據(jù)縫洞之間的連通情況，將縫洞儲(chǔ)集體劃分為單井縫洞單元和多井縫洞單元。本文分別對(duì)這兩種縫洞單元的注水開發(fā)方式進(jìn)行歸納、研究。

1　單井縫洞單元注水開發(fā)

1.1注水開發(fā)原理

此類油藏在生產(chǎn)初期依靠天然能量自然開采，隨著生產(chǎn)時(shí)間的增加，天然能量逐漸減弱，最后無(wú)法使原油自噴采出，此時(shí)，通過(guò)生產(chǎn)井向油藏注入水體，注水完畢后關(guān)井。在關(guān)井過(guò)程中，一是利用重力分異原理，油水置換，油水界面上升；二是水體進(jìn)入油藏儲(chǔ)集空間，增加地層壓力，對(duì)地層能量進(jìn)行補(bǔ)充。待油水充分置換后，再開井生產(chǎn)，如此經(jīng)過(guò)多輪次的注水替油，逐步提高原油的采出程度［3］。

1.2注水開發(fā)步驟

單井縫洞單元的注水開發(fā)步驟為：注水、關(guān)井、采油。由這3個(gè)階段形成一個(gè)周期［4］，經(jīng)過(guò)多輪次的注水替油，逐步提高油藏采收率。

（1）注水階段。油井靠天然能量開采后，地層能量下降，油井供液不足，必須提高地層能量才能繼續(xù)開采。隨著水體的注入，地層壓力逐漸升高，由于注入水體對(duì)原油的驅(qū)替作用，縫洞儲(chǔ)集空間中流體的飽和度也重新分布。

（2）關(guān)井階段。此過(guò)程中地層壓力重新分布，形成新的壓力場(chǎng)?？p洞型碳酸鹽巖油藏儲(chǔ)滲空間以縫、洞為主，油水在其間的流動(dòng)近似于管流，在重力分異作用下，油水能夠在較短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生置換。注入的水體置換至儲(chǔ)集體的底部形成次生底水，從而使油水界面上升，推動(dòng)原油向井筒處運(yùn)移。

（3）采油階段。由于在關(guān)井階段油水并不能實(shí)現(xiàn)完全的置換，因此開采初期含水較高，隨著開采的進(jìn)行，含水率將逐漸下降，然后再上升，而產(chǎn)油量將是一個(gè)先上升再逐漸下降的過(guò)程。

1.3注水時(shí)機(jī)

實(shí)施注水替油的時(shí)機(jī)對(duì)注水提高采收率非常重要。對(duì)單井縫洞單元進(jìn)行開采時(shí)，首先要盡可能地利用天然能量進(jìn)行開采，地層壓力逐漸下降，直到地層壓力不足以維持正常機(jī)抽生產(chǎn)的時(shí)候再進(jìn)行注水。如此，合理的開發(fā)模式為：自噴-轉(zhuǎn)抽-深抽，直至供液不足，再開展注水替油［5，6］。

1.4注水選井原則

（1）巖溶地貌特征選擇：優(yōu)先選擇巖溶高地或巖溶斜坡、垂向分帶為垂向滲濾溶蝕帶或潛流巖溶帶的油井［7］。

（2）儲(chǔ)集體類型選擇：優(yōu)先選擇溶洞型儲(chǔ)集體，此類儲(chǔ)集體在鉆井過(guò)程中會(huì)遇到放空、漏失或溢流等情況，在地震圖上的串珠結(jié)構(gòu)明顯、反射強(qiáng)。

（3）高低部位選擇：優(yōu)先選擇位于溶洞高部位、進(jìn)山深度較小的井位。

（4）選擇水體能量較弱、長(zhǎng)期低含水或者不含水的油井。

（5）選擇原油密度、粘度較小的油井。

（6）選擇投產(chǎn)后產(chǎn)量、油壓、套壓一直處于下降趨勢(shì)，且經(jīng)常出現(xiàn)供液不足關(guān)井，定容特征明顯的油井。

（7）油井生產(chǎn)后期表現(xiàn)能量不足，產(chǎn)量遞減快。

1.5注水替油技術(shù)參數(shù)

（1）日注水量應(yīng)該控制在油井生產(chǎn)初期日產(chǎn)液量的2～4倍。

（2）油井所處儲(chǔ)集體類型不同，注水周期及注采比也會(huì)有所不同［3］。

（3）在注水替油的第1個(gè)周期，周期注采比應(yīng)控制在0.25～0.50；對(duì)于溶洞型儲(chǔ)集體，油井早期注采比應(yīng)控制在1.0～2.0；中后期控制在0.5～1.0；對(duì)于裂縫性儲(chǔ)集體，油井早期注采比應(yīng)控制在0.8～1.5；中后期控制在0.3～0.8［8］。

（4）溶洞型儲(chǔ)集體油井前期可適當(dāng)提高注水速度，裂縫性儲(chǔ)集體油井注水速度不宜過(guò)高；注水壓力應(yīng)低于井口承壓能力和地層破裂壓力。

（5）合理關(guān)井時(shí)間為關(guān)井后壓力平穩(wěn)或者先下降然后上升至平穩(wěn)的時(shí)間。

（6）注水替油后，開井生產(chǎn)的產(chǎn)液量不應(yīng)高于注水前正常生產(chǎn)時(shí)的產(chǎn)液量。

2　多井縫洞單元注水開發(fā)

2.1注水開發(fā)原理

根據(jù)注水井段在儲(chǔ)集空間中的位置，注水驅(qū)替主要有兩種方式［9］：一是橫向驅(qū)替，注水井段的位置與采油井的位置相當(dāng)，注入的水沿著滲流通道流動(dòng)，驅(qū)動(dòng)剩余油向采油井流動(dòng)，此驅(qū)替過(guò)程中容易發(fā)生水竄；二是縱向驅(qū)替，注水井段的位置低于采油井的位置，注入的水在儲(chǔ)集空間的低部位，形成次生底水或者進(jìn)入底水，補(bǔ)充地層能量，油水界面也隨之抬升，達(dá)到縱向驅(qū)油的目的。

2.2注水方式

根據(jù)油藏幾何形態(tài)、油藏儲(chǔ)層類型、油藏范圍大小、驅(qū)動(dòng)類型、油藏物性以及油層的非均質(zhì)性來(lái)確定縫洞型碳酸鹽巖油藏的注水方式。目前，此類油藏注水方式主要有兩種：穩(wěn)定注水和不穩(wěn)定注水［10］。

2.2.1穩(wěn)定注水穩(wěn)定注水分為邊部注水和內(nèi)部注水。邊部注水包括邊緣注水、邊外注水等。其中邊緣注水適用于油層物性和連通性好的背斜、邊底水不活躍的油藏。而邊外注水適用于含水區(qū)和含油區(qū)之間滲透性較好，不存在斷層或低滲透帶的油藏。內(nèi)部注水多用于不規(guī)則油藏或高粘、低滲而較均值和溶解氣驅(qū)、彈性驅(qū)油藏及孔隙型油藏。它包括面積注水、行列切割注水、環(huán)狀注水、軸部注水和點(diǎn)狀注水等。

2.2.2不穩(wěn)定注水不穩(wěn)定注水主要包括間歇注水和脈沖注水。間歇注水一般注水4～5個(gè)月，然后停注2～3個(gè)月。脈沖注水一般注水4～7天，然后采液9～22天。

2.3注采方式

在注水開發(fā)過(guò)程中，注水井應(yīng)為儲(chǔ)集體發(fā)育程度較差的井，生產(chǎn)井為儲(chǔ)集體發(fā)育程度較好的井?，F(xiàn)階段主要的注采方式為：縫注洞采，縫注孔洞采，小洞注大洞采。在注采高低部位方式上主要以低注高采為主。低注高采有兩層含義：一是同層縫洞體內(nèi)，選擇吸水井段位置較低的井注水，補(bǔ)充儲(chǔ)集體能量，抑制底水錐進(jìn)；二是多層縫洞體內(nèi)，對(duì)下層縫洞體注水，充分動(dòng)用層間的剩余油［11，12］。

2.4注水時(shí)機(jī)

根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和礦場(chǎng)試驗(yàn)研究認(rèn)為［10］，油藏經(jīng)過(guò)一段時(shí)間合理的衰竭式開采后，早注水比晚注水好。早注水可使開發(fā)系統(tǒng)靈活，易于后期調(diào)整。在油層壓力接近或稍高于飽和壓力時(shí)對(duì)油藏進(jìn)行注水效果最好，如此便可保持原油性質(zhì)，有利于提高采收率。

縫洞型儲(chǔ)集體注水時(shí)機(jī)為油藏壓力衰竭到原始油藏壓力的80%～90%時(shí)，孔洞型儲(chǔ)集體注水時(shí)機(jī)為油藏壓力衰竭到原始油藏壓力的90%以前，裂縫型儲(chǔ)集體的注水時(shí)機(jī)相對(duì)于前面兩類儲(chǔ)集體要早［12］。

2.5注水政策

（1）動(dòng)靜結(jié)合：首先根據(jù)礦場(chǎng)資料建立地質(zhì)模型，要明確縫洞型油藏連通關(guān)系的不確定性和復(fù)雜性，其次充分考慮儲(chǔ)集體之間連通方式的多樣性，對(duì)各個(gè)單元內(nèi)的井組進(jìn)行細(xì)分，然后以井組為目標(biāo)，實(shí)施差異化注水。

（2）單元整體溫和注水：縫洞型碳酸鹽巖油藏巖溶縫洞系統(tǒng)為主要的儲(chǔ)集空間，由于后期成巖作用等導(dǎo)致連通關(guān)系復(fù)雜，注水后動(dòng)態(tài)響應(yīng)不明顯的井也有可能是連通的，應(yīng)對(duì)整個(gè)單元進(jìn)行溫和注水，注采比控制在0.8～1.2，以防止底水快速錐進(jìn)，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)開發(fā)。

（3）周期注水：?jiǎn)卧M進(jìn)行周期注水時(shí)，為防止水竄，注水量要以對(duì)應(yīng)井的采液量為標(biāo)準(zhǔn)，注采比控制在0.5～1，并根據(jù)對(duì)應(yīng)井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

（4）整注整壓：隨著地層能量的補(bǔ)充，油水界面不斷上升，易形成水流通道，導(dǎo)致水竄，并且連續(xù)的注水也會(huì)導(dǎo)致水淹，為避免水竄，同時(shí)補(bǔ)充地層能量，實(shí)施以井組為單位的整注整壓的注水開發(fā)政策。

2.6選井原則

（1）注水井儲(chǔ)層發(fā)育應(yīng)位于縫洞單元儲(chǔ)集體的低部位，主要的吸水層段應(yīng)該低于該縫洞單元中生產(chǎn)井層段的深度，如此便既能補(bǔ)充能量，也可防止水竄，達(dá)到縱向穩(wěn)定驅(qū)替的目的［9］。

（2）注水井應(yīng)盡量使用高含水低效、無(wú)潛力可挖的井進(jìn)行轉(zhuǎn)注。

（3）轉(zhuǎn)注的井在前期生產(chǎn)時(shí)的生產(chǎn)壓差應(yīng)該比較小、采油指數(shù)比較高，如此便能更好地保證注水實(shí)施效果。

3　結(jié)語(yǔ)

本人根據(jù)前人的研究成果及礦產(chǎn)生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出針對(duì)縫洞型碳鹽巖油藏注水開發(fā)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

（1）由于縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)集空間的特殊性，目前，注水開發(fā)仍然是開發(fā)此類油藏的主要方式。

（2）根據(jù)儲(chǔ)集體之間的連通情況，實(shí)現(xiàn)縫洞單元的劃分。對(duì)于不同的縫洞單元實(shí)施不同的注水方式。

（3）根據(jù)選井原則，選擇油藏注水開發(fā)的最佳注水井。

（4）根據(jù)油藏能量及儲(chǔ)集體類型，選擇合適的注水時(shí)機(jī)。

（5）以儲(chǔ)集體發(fā)育情況和生產(chǎn)情況為基礎(chǔ)，制定相應(yīng)的注水壓差、注水速度等技術(shù)參數(shù)。

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The research of water injection development for fractured-vuggy carbonate reservoir

LI Yilong，WU Feng，YANG Qiang，ZHAO Yang
（State Key Laboratory of Oil-Gas Reservoir Geology and Exploitation，Southwest Petroleum University，Chengdu Sichuan 610500，China）

The characteristics of fractured-vuggy reservoir are buried very deep，strong heterogeneity，difficult to develop，and so on.At present，the main method to develop this kind of reservoir is water injection.In the actual production，according to the connection between the fracture and vuggy，the reservoir is divided to two kinds，units of single well and units of multi-well.In this paper，the main factors which should be considered are induced and summarized.It contains development principle，the time of water injection，the principle of selecting well，and so on.This paper is of a guiding significance to develop this kind of reservoir with the method of water injection in the process of practical production.

fractured-vuggy；carbonate reservoir；water injection development；unit of fractured-vuggy

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.05.007

TE357.6

A

1673-5285（2015）05-0032-04

2015－03-26

國(guó)家自然科學(xué)基金“三維大變化尺度縫洞型碳酸鹽巖油藏流體流動(dòng)規(guī)律及流-固耦合綜合模擬研究”資助，項(xiàng)目編號(hào)：51374181。

李溢龍，男（1989-），在讀碩士研究生，主要從事油氣藏滲流力學(xué)和數(shù)值模擬研究工作。