李玉 景正正

摘要：甘谷驛油田T80區(qū)塊開發(fā)至今，先后經(jīng)歷自然能量、二次注水、三次空氣泡沫開發(fā)，積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。為進(jìn)一步提高該區(qū)塊的采收率，開展空氣-泡沫驅(qū)與空氣-水交替驅(qū)（WAG）先導(dǎo)試驗(yàn)，本文通過數(shù)值模擬等方法進(jìn)行對本次試驗(yàn)注入?yún)?shù)優(yōu)化研究，進(jìn)而確定出適宜于該區(qū)塊試驗(yàn)的注入流體順序、注入排量、注入壓力、注入水氣比、注入周期等關(guān)鍵參數(shù)，最終形成此次試驗(yàn)合理的配注方案。

關(guān)鍵詞：采收率、空氣泡沫驅(qū)、注采參數(shù)、數(shù)值模擬、低滲油藏

引言

當(dāng)下油田開發(fā)主要依靠自然能量、注水二次開發(fā)、三次采油等，本文以甘谷驛油田T80區(qū)為例，通過開展空氣-泡沫驅(qū)與空氣-水交替驅(qū)（WAG）先導(dǎo)試驗(yàn)，結(jié)合二次、三次開發(fā)方式的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行協(xié)同交替驅(qū)替，旨在進(jìn)一步提高油田開發(fā)采收率，本文通過研究，確定出適宜該區(qū)塊的試驗(yàn)注入?yún)?shù)，為進(jìn)一步發(fā)展完善氣水交替和空氣泡沫驅(qū)系列技術(shù)提供可參考注入方案設(shè)計(jì)。

1 地質(zhì)概況

先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)T80井區(qū)位于甘谷驛油田西南部，東西長約4 km，南北寬約3.6 km，總面積14.4 km2，T80井區(qū)主要含油層位為三疊系延長組長6油層組，孔隙度平均7.9%，平均滲透率0.82×10-3μm2，為特低滲儲(chǔ)層?？紫额愋椭饕獮榱ｉg孔和溶蝕孔，同時(shí)局部發(fā)育微裂縫，具有較強(qiáng)的層內(nèi)和層間非均質(zhì)性。

2 開發(fā)歷程

該區(qū)自2001年進(jìn)行采用不規(guī)則反九點(diǎn)法井網(wǎng)同步注水開發(fā)，至2003年大規(guī)模上產(chǎn);2007年9月空氣泡沫驅(qū)開發(fā)[1]，2007年9月至2017年4月先后經(jīng)歷試驗(yàn)期、投運(yùn)期、擴(kuò)建期，從該區(qū)的泡沫驅(qū)油開發(fā)實(shí)踐可得出：注空氣泡沫區(qū)受益油井含水率得到有效控制，含水率穩(wěn)定在30%～35%之間，2017年4月開始，空壓機(jī)出現(xiàn)故障，經(jīng)過廠家數(shù)次維修，仍無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，被迫轉(zhuǎn)為傳統(tǒng)注水。區(qū)域含水率上升到目前的45.6%，單井日產(chǎn)油量降至0.16t/d。

3 空氣-泡沫與空氣-水協(xié)同驅(qū)替先導(dǎo)試驗(yàn)注入?yún)?shù)研究

鑒于開展空氣-泡沫與空氣-水協(xié)同驅(qū)替先導(dǎo)試驗(yàn)，能有效克服了氣驅(qū)容易氣竄的不足，從而進(jìn)一步提高油藏采收率。先導(dǎo)試驗(yàn)以研究試驗(yàn)井組與非試驗(yàn)井組劃分，項(xiàng)目研究試驗(yàn)井組為T80泡沫驅(qū)井區(qū)的相對高含水的井組，按照配水間劃分，故選取該區(qū)油層分布廣、油層厚度大、平均含水高，高含水井多、油井累積產(chǎn)油量高的叢55配水間和叢51配水間;非試驗(yàn)井組劃分為T80泡沫驅(qū)井區(qū)其它井組，研究試驗(yàn)井組注入?yún)?shù)確定如下：

3.1首次注入流體確定

氣水交替時(shí)，先注氣、注水還是泡沫液，不同的注入時(shí)機(jī)對油藏氣水交替驅(qū)開發(fā)效果也會(huì)有很大的影響。根據(jù)我們建立的數(shù)值模擬模型，進(jìn)行了注氣時(shí)機(jī)的優(yōu)化，分別對含水率 0%，30%，60%，80%，90% 五個(gè)轉(zhuǎn)注時(shí)機(jī)進(jìn)行了計(jì)算。模擬時(shí)模型為叢49井組，注入?yún)?shù)的量為0.1PV的段塞，1：1的氣水體積比，保持注采速度等參數(shù)不變，得到了如圖1所示的計(jì)算結(jié)果。

從模擬結(jié)果可以看出，在含水率低于60% 時(shí)進(jìn)行氣水交替的開發(fā)效果差別不大，且越早進(jìn)行需要的氣量越多，注氣成本越高，換油率越低[2]。綜合考慮，在含水率 60%左右進(jìn)行氣水交替驅(qū)既能獲得較高的采收率，又能降低注氣成本。當(dāng)前，叢55配水間和叢51配水間的含水率分布圖（圖1）、注入曲線（圖2、圖3）如下：

可以看出，叢51和叢55配水間的水井注入量不高，且都采用周期注入的方式，此區(qū)域目前均采用注水的方式，地層內(nèi)應(yīng)該含水較多，因此可以采用首先注減氧空氣的方式以提高地層能量，減少并延緩水竄現(xiàn)象。

3.2注入壓力確定

注入壓力會(huì)對泡沫體系性能和驅(qū)油效果產(chǎn)生一定影響。為了研究注入壓力對泡沫驅(qū)油效果的影響規(guī)律，設(shè)計(jì)了注入壓力10MPa、15MPa和20MPa三種模擬方案，如表1、圖5所示：

從表1可以看出，注入壓力從10MPa提高到20MPa，泡沫驅(qū)階段采出程度增加幅度極小，表明壓力對微觀氣泡性能的影響擴(kuò)展到宏觀層面時(shí)差異不明顯。低滲儲(chǔ)層氣相滲透率一般為水相滲透率的數(shù)倍，單純注空氣比注水容易的多。數(shù)值模擬結(jié)果（圖5）也表明，注入壓力由10MPa升高到20MPa，注入氣量也幾乎以倍數(shù)級(jí)增加，但同時(shí)注入水量卻變化不大。因此，改變注入壓力相當(dāng)于間接改變氣液比。

從注入井的注入壓力歷史來看，T80井區(qū)的注入井歷史上最高注入壓力在13MPa作用，低的甚至只有3MPa.我們利用數(shù)值模擬結(jié)果表明：① 定地下注入量時(shí)，當(dāng)限制壓力高時(shí)，累積注入的氣體體積多，驅(qū)替效果好;

② 限制壓力從12MPa增加到20MPa，累產(chǎn)油逐漸增加，但當(dāng)壓力從18MPa增加到20MPa，累產(chǎn)油幾乎不再變化?？梢钥闯?，本區(qū)域的注入井目前注入壓力不高，因此可以進(jìn)行氣水交替注入。并結(jié)合該區(qū)裂縫發(fā)育特征，在該區(qū)注入時(shí)一定不能突破地層的破裂壓力。現(xiàn)場作業(yè)時(shí)，注入壓力不能超過地層破裂壓力的80%，故受制于泡沫驅(qū)設(shè)備性能以及安全性要求，注入壓力提升空間有限。

3.3合理注采比

注采比是評價(jià)注水開發(fā)油藏開發(fā)效果的一個(gè)重要參數(shù)。由杜建芬等采用氣水交替驅(qū)進(jìn)行巖心實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到在假設(shè)地層為線性滲流的情況下，可以通過建立滲流模型推導(dǎo)得到儲(chǔ)層在氣水交替驅(qū)時(shí)的無因次注入能力公式[4]：

其中ID為無因次注入指數(shù)，該指數(shù)可以看成為三個(gè)無因次量的函數(shù)，這三個(gè)無因次量如下分別是：垂向滲透率/水平滲透率、無因次縱橫比（井距/層厚）、流度。

如圖7所示為氣水交替注入第4周期時(shí)，不同水氣比的無因次注水能力關(guān)系曲線，其中藍(lán)色基準(zhǔn)線是常規(guī)注水時(shí)的無因次注水能力曲線，基準(zhǔn)線下的幾條趨勢線分別反映的是不同水氣比交替注入方式的無因次注入能力。

這個(gè)認(rèn)識(shí)說明不同水氣比對注入能力的影響具有非常大的差異，選擇最佳注入?yún)?shù)可以滿足氣水交替驅(qū)礦場應(yīng)用要求。研究表明，要獲得給定的采收率，如水氣比值較高，則需要注入更多倍數(shù)孔隙體積的水，特別是在高粘滯力重力比情況下更是如此。粘滯力重力比為0.177時(shí)，采用3種水氣比（1：1、2：1和4：1）注入方案都可以達(dá)到72%的采收率，而采收率要達(dá)到同樣的值，水氣比為1，2，4的方案所對應(yīng)的注入孔隙體積倍數(shù)分別為0.7，1.0，1.2，所需的氣量以含烴孔隙體積表示，分別為0.35，0.33，0.24HPV。表明采用高水氣比可以減少所需的氣量，但同時(shí)延長了開采時(shí)間。圖6（b）顯示出高粘滯力重力比為1.766時(shí)，采用水氣比為4的方案在對應(yīng)注入0.9PV時(shí)就出現(xiàn)氣水切換不成功而停止生成。綜合模擬結(jié)果分析認(rèn)為：對于低粘滯力重力比的注氣開采方案，選擇水氣比為2最佳[5]。

3.4持續(xù)時(shí)間確定

a.長期注水情況下注氣時(shí)間可以較長，后續(xù)持續(xù)時(shí)間可以遞減;

本部分主要考慮的是氣體段塞和注水段塞的長度配置關(guān)系。調(diào)研發(fā)現(xiàn)目前礦場應(yīng)用最為普遍的氣水比為1∶1。實(shí)踐和研究表明，氣水交替注入采收率還是段塞尺寸的正函數(shù)，有實(shí)驗(yàn)表明0.6PV的段塞尺寸可達(dá)到最大采收率，而0.2～0.4PV段塞尺寸經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。但是大溶劑段塞相較小段塞而言提高采收率程度不大，所以通常認(rèn)為0.15HCPV為最優(yōu)的段塞尺寸。在長期注水之后可以考慮將氣體的注入段塞稍大一些，等后續(xù)進(jìn)入多輪次周期之后，再將氣體段塞減少，從而得到成本效益比更優(yōu)的注入效果。

b.正常情況下，對于特低滲、超低滲油藏半周期2-6個(gè)月。

注入半周期需要考慮的因素如下：①防止氣竄、水竄的要求;②地層維持壓力的要求;③設(shè)備工況的要求。

從防止氣竄、水竄的要求來看氣體和水注入的越多，最地層內(nèi)形成的各種賈敏效應(yīng)越明顯，從而獲得的波及范圍越廣;從地層維持壓力要求看，在不發(fā)生水流優(yōu)勢通道的情況下，注水時(shí)能夠提供的地層壓力更明顯，因此似乎注水越多越好。但實(shí)際注入時(shí)這種優(yōu)勢通道的形成是不可避免的，因此單純的注水并不能獲得好的效果。結(jié)合實(shí)際建議將半周期在2個(gè)月左右為宜。

3.5注入排量及其注入方案確定

注入原則

①目前地層壓力按1.3Mpa;

②前期注氣量范圍200-500（地層壓力2.0-3.0 MPa）;

③目前推薦注氣量范圍200-500（地層壓力1.3 MPa）

a.第一周期上半周期注入?yún)?shù)設(shè)計(jì)

注入流體：注氣

①初期注氣量200m3/d

試注：叢51配水間和叢55配水間的注入井在初期按照200m3/d注入;時(shí)間大約為10～15天。

②穩(wěn)定注氣量400 m3/d

由于T80目前能量衰竭嚴(yán)重，如果前期注氣量比較穩(wěn)定且未出現(xiàn)注入壓力急劇增加的情況，可以將注氣量提高到400 m3/d。

從表1中可以知道，該注氣量未超過本區(qū)注氣歷程中穩(wěn)定注入量的1.5倍，具有一定的可靠性。

③差異化注氣量200-500 m3/d

當(dāng)穩(wěn)定注氣一段時(shí)間之后，對出現(xiàn)注入壓力增加的井，可適當(dāng)減少注氣量至200 m3/d;對注入壓力增加不大，且區(qū)域內(nèi)油井開始見效的井，注氣量增加至500 m3/d。這個(gè)時(shí)間可以在穩(wěn)定注氣2～3個(gè)月左右進(jìn)行評估是否實(shí)施差異化注氣。

根據(jù)前面所提注入?yún)?shù)的原則，注氣的時(shí)間可以在2～6個(gè)月。在此過程中，一旦出現(xiàn)見氣，可隨時(shí)轉(zhuǎn)入注泡沫液，以在地層形成氣泡封堵氣體滲流的通道。

b.第一周期下半周期注入?yún)?shù)設(shè)計(jì)

（1）注入流體：泡沫液。

（2）注入排量

①由于目前的注入量較低，注入壓力也比較低，因此在氣體注入4個(gè)月之后可以注入泡沫液，注入的量可以為7m3/d。

②基于不同注入能力的井，可以差異性選擇注入排量。

（3）持續(xù)時(shí)間

每口井注入的時(shí)間為2個(gè)月，可以根據(jù)生產(chǎn)井產(chǎn)量變化與含氣率變化調(diào)整持續(xù)時(shí)間。

基于前幾周期注采參數(shù)特征再確定后續(xù)周期參數(shù)。

4 結(jié)論

（1）此區(qū)域目前均采用注水的方式，地層內(nèi)應(yīng)該含水較多，因此可以采用首先注減氧空氣的方式以提高地層能量，減少并延緩水竄現(xiàn)象。

（2）在該區(qū)注入時(shí)一定不能突破地層的破裂壓力，否則會(huì)出現(xiàn)地層注水注氣竄層情況，現(xiàn)場作業(yè)時(shí)，注入壓力不能超過地層破裂壓力的80%，使得整個(gè)注入流程的壓力都在安全范圍內(nèi)。

（3）根據(jù)綜合模擬結(jié)果分析認(rèn)為：對于低粘滯力重力比的注氣開采方案，選擇水氣比為2最佳。

（4）在長期注水之后可以考慮將氣體的注入段塞稍大一些，等后續(xù)進(jìn)入多輪次周期之后，再將氣體段塞減少，從而得到成本效益比更優(yōu)的注入效果;正常情況下，對于特低滲、超低滲油藏半周期2-6個(gè)月。

（5）目前地層壓力按1.3Mpa;前期注氣量范圍200-500（地層壓力2.0-3.0 MPa）;目前推薦注氣量范圍200-500（地層壓力1.3 MPa）

參考文獻(xiàn)：

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[2]王璐，楊勝來，孟展，陳彥昭，韓偉，李瀅.高凝油油藏氣水交替驅(qū)提高采收率參數(shù)優(yōu)化[J].復(fù)雜油氣藏，2016，9（03）：55-60.

[3]李繼光.甘谷驛油田唐80井區(qū)空氣泡沬驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)研究[D].西安石油大學(xué)，2015.

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[5]李菊花，姜濤，高文君，劉濱.氣水交替驅(qū)油藏注入能力分析及優(yōu)化[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，30（06）：121-125+213-214.

作者簡介：李玉，男，1985-，漢，陜西延安人，本科，工程師，石油勘探開發(fā)。