增壓注水井層縫啟動(dòng)界限研究及應(yīng)用

袁學(xué)生，劉道杰，張國勤，朱春艷，李迎輝，張 昕

（中國石油冀東油田分公司，河北唐山 063200）

南堡陸地深層低滲透油藏通常具有層多、天然能量弱的特點(diǎn)，開發(fā)過程中主要依靠注水方式補(bǔ)充地層能量，以期獲得更高的采收率。然而，受儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性、水質(zhì)、黏土礦物含量及速敏等因素影響，水井通常在地層微破裂壓力水平下注水[1-5]。對(duì)于多層注水籠統(tǒng)注水井，在提高注水壓力的過程中，測試注水指示曲線的注入量與注水壓力通常不是一條直線，而是存在一個(gè)明顯的“拐點(diǎn)”，這個(gè)“拐點(diǎn)”是啟動(dòng)了新吸水層，還是原吸水層出現(xiàn)了微裂縫？難以利用現(xiàn)有資料進(jìn)行判別。而對(duì)該“拐點(diǎn)”的準(zhǔn)確判別直接影響到水井下步調(diào)控措施的制定，甚至影響到整個(gè)低滲油藏的開發(fā)效果，因而，需研究一種能夠準(zhǔn)確判別水井啟動(dòng)新層還是產(chǎn)生微裂縫的方法。筆者以南堡陸地深層低滲油藏籠統(tǒng)注水指示曲線及分層指示曲線為研究對(duì)象，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，建立了低滲油藏注水井層縫啟動(dòng)判別新方法，能夠方便地確定某區(qū)塊層縫啟動(dòng)界限。

1 深層注水過程存在的主要問題

南堡陸地深層為復(fù)雜斷塊層狀巖性構(gòu)造油藏，開發(fā)層系為沙河街組，油藏埋深3 200 m～3 800 m，儲(chǔ)層物性表現(xiàn)為中、低滲透、特低滲交互發(fā)育。油藏在開發(fā)過程中，主要表現(xiàn)為油井低液量、供液差等特點(diǎn)，水井通過增壓注水，實(shí)現(xiàn)了注上水的目的，但也存在以下兩方面的問題：

（1）縱向上注水井段長，注水層數(shù)多，單層吸水啟動(dòng)壓力與吸水能力受物性差異與層間壓力水平差異等諸多因素影響難以有效確定，致使分注井層段組合不合理，分注后段內(nèi)吸水層單一，剖面吸水比例低，水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度低，部分儲(chǔ)層未得到有效水驅(qū)動(dòng)用。統(tǒng)計(jì)42口水井吸水剖面資料顯示：吸水層數(shù)占射孔注水層數(shù)的41.5%，吸水厚度占射孔注水厚度的44.6%。

圖1 高94-53注水指示曲線

（2）低滲、特低滲儲(chǔ)層注水啟動(dòng)壓力高，吸水能力差。統(tǒng)計(jì)31口水井低滲注水層段，平均注水啟動(dòng)壓力29.5 MPa，吸水指數(shù) 0.5 m3/MPa～2.3 m3/MPa，通過不斷提高注入壓力會(huì)引起地層破裂，破裂狀態(tài)下注水水線易沿裂縫延伸方向推進(jìn)，造成孔隙驅(qū)油效果差，注水波及面積小形成剩余油區(qū)，導(dǎo)致最終采收率降低。

因此，需要研究一種方法，用于判識(shí)水井增注后是啟動(dòng)了新層吸水還是高壓致使地層產(chǎn)生微裂縫，為下步編制注水調(diào)整方案提供依據(jù)。

2 注水井層縫啟動(dòng)界限研究

注水指示曲線是反映水井注入壓力與注入量之間的關(guān)系曲線，曲線能夠準(zhǔn)確反映出地層注水啟動(dòng)壓力與吸水指數(shù)等重要參數(shù)，理論上曲線應(yīng)該為一條直線段，但開發(fā)過程中測試注水指示曲線通常不是一條直線，而是存在一個(gè)明顯的“拐點(diǎn)”，拐點(diǎn)把曲線分為斜率不同的兩段，拐點(diǎn)后曲線斜率均向注入量X坐標(biāo)軸偏轉(zhuǎn)，說明吸水能力增強(qiáng)，吸水指數(shù)增大，指示曲線產(chǎn)生“拐點(diǎn)”原因可分為兩種類型。

多層合注水井各小層之間注水啟動(dòng)壓力不同，指示曲線測試過程中隨著注入壓力的提升，啟動(dòng)新層吸水打破了原吸水層注入壓力與注入量之間的平衡狀態(tài)，造成吸水指數(shù)增大，曲線向X坐標(biāo)軸偏轉(zhuǎn)。通過測試指示曲線在“拐點(diǎn)”前后不同注入壓力狀態(tài)下吸水剖面得到證實(shí)。G94-53水井籠統(tǒng)注水27.8 m/9層，注水指示曲線拐點(diǎn)前曲線斜率為0.037 6，拐點(diǎn)前注水30.8 MPa壓力下吸水剖面測井資料顯示吸水層9.8米/3層，拐點(diǎn)后曲線斜率為0.020 4，拐點(diǎn)后31.3 MPa注水壓力下吸水剖面測井資料顯示新增吸水層15.6 m/5層，測試結(jié)果顯示啟動(dòng)2個(gè)新層吸水（見圖1，圖2）。

圖2 高94-53注水指示拐點(diǎn)前后吸水剖面圖

低滲、特低滲透儲(chǔ)層吸水能力差，注水啟動(dòng)壓力與地層破裂壓力接近，指示曲線測試過程中注水壓力可能超過地層破裂壓力導(dǎo)致地層井筒附近產(chǎn)生微裂縫，裂縫導(dǎo)流能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于孔隙基質(zhì)滲流能力，造成吸水能力增強(qiáng)[6，7]，指示曲線出現(xiàn)“拐點(diǎn)”。為驗(yàn)證這一觀點(diǎn)，通過測試單層指示曲線“拐點(diǎn)”前后壓降試井資料來證實(shí)“拐點(diǎn)”后是否產(chǎn)生微裂縫。高32-34井通過管柱細(xì)分5段單層注水試驗(yàn)，成功錄取不同壓力下壓力降落試井資料。其中第2、3、4段拐點(diǎn)前壓降試井資料顯示為徑向流特征，第2、5段拐點(diǎn)后壓降試井資料顯示線性流特征[8-10]（見圖3，圖4），資料證實(shí)地層產(chǎn)生破裂是造成指示曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)原因。

多層合注水井提高注入壓力后啟動(dòng)新層吸水或儲(chǔ)層破裂產(chǎn)生微裂縫注水指示曲線均會(huì)出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)，為準(zhǔn)確區(qū)分兩種情況，有效指導(dǎo)水井調(diào)控，引入吸水層、縫啟動(dòng)界限判定因子曲線拐點(diǎn)偏轉(zhuǎn)角度α（見圖5），計(jì)算公式為：

圖3 高32-34單層指數(shù)曲線

圖4 高32-34單層試井雙對(duì)數(shù)曲線圖

通過礦場統(tǒng)計(jì)分析并結(jié)合測井、試井資料綜合驗(yàn)證，提高注入壓力啟動(dòng)新吸水層與地層破裂產(chǎn)生微裂縫，曲線偏轉(zhuǎn)角度α存在一定差異，以偏轉(zhuǎn)角度10°作為本地區(qū)判斷吸水層、裂縫啟動(dòng)界限，偏轉(zhuǎn)角度大于10°地層微破裂，偏轉(zhuǎn)角度小于10°啟動(dòng)新層吸水（見表1）。

3 層縫啟動(dòng)界限在注采調(diào)控中的應(yīng)用

3.1 優(yōu)化分層注水方案

通過分層指示曲線結(jié)合吸水剖面測井資料分析層間矛盾，評(píng)價(jià)目前分注方式合理性，指導(dǎo)水井實(shí)施針對(duì)性細(xì)分或者分注層段重組，并通過測試調(diào)整、投堵提壓注水以及強(qiáng)吸水層淺調(diào)剖，有效提高水井縱向吸水比例[11-13]。通過實(shí)施25口水井綜合調(diào)整措施，剖面動(dòng)用狀況明顯改善，措施后水井吸水層數(shù)比例由36.4%提高到47.6%，有效提高水驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量26.4×104t，井組綜合含水由85.4%下降到78.3%，階段增油 0.52×104t。

圖5 注水指示曲線偏轉(zhuǎn)角示意圖

表1 注水指示曲線地層破裂與啟動(dòng)新層拐點(diǎn)前后曲線偏轉(zhuǎn)角度統(tǒng)計(jì)表

3.2 指導(dǎo)低滲儲(chǔ)層間歇注水

低滲儲(chǔ)層高壓注水易產(chǎn)生微裂縫，水驅(qū)油過程中注入水首先沿著阻力較小的裂縫推進(jìn)，水驅(qū)油停止后，注入水在毛管力的作用下，通過自吸進(jìn)入基質(zhì)孔隙介質(zhì)中，油、水重新分布，裂縫中的水和基質(zhì)孔隙介質(zhì)中的油產(chǎn)生交換，把基質(zhì)中的油置換至裂縫中流動(dòng)，再次加壓水驅(qū)油時(shí)，裂縫中的油又被驅(qū)出，因此，采用間歇注水可以改善其注水開發(fā)效果[14]。通過指示曲線研究確定低滲儲(chǔ)層破裂壓力指導(dǎo)實(shí)施間歇注水32井次，15井次油井受效明顯改善，綜合含水由86.4%下降到65.3%，下降21.1%。

4 結(jié)論與建議

通過分層段、分單層注水指示曲線測試結(jié)合測井、試井資料，研究確定增壓注水井層、縫啟動(dòng)界限新方法可有效判別儲(chǔ)層注水狀態(tài)，并及時(shí)進(jìn)行注水井方案優(yōu)化與調(diào)整，該方法方便直觀且現(xiàn)場應(yīng)用效果良好，對(duì)提高注水質(zhì)量、提高油層動(dòng)用程度具有重要的指導(dǎo)意義。