低滲油藏超前注水滲流機(jī)理及開發(fā)技術(shù)

柴喜慶 中國石油長慶油田分公司第五采油廠

超前注水開發(fā)方式可以合理的補(bǔ)充地層能量，提高地層的壓力，使油井能夠長期保持較高的地層能量和旺盛的生產(chǎn)能力，產(chǎn)量遞減從而明顯減小[1]。同時(shí)該開發(fā)方式可以降低甚至避免因地層壓力下降造成的地層傷害，同時(shí)抑制油井的初始含水率，從而提高投產(chǎn)初期油田的產(chǎn)量，使得油田能夠保持較長的穩(wěn)產(chǎn)期，減緩遞減，提高最終采收率。而且通過超前注水還可防止原油物性變差，從而導(dǎo)致滲流條件的變差，有效地保證原油滲流通道的暢通，提高注入水波及體積[2]。而超前注水作為一種全新的注水開發(fā)模式能較好地改善開發(fā)效果，但是目前針對(duì)超前注水改善開發(fā)效果機(jī)理的研究還不多。

一、儲(chǔ)層物性特性

研究區(qū)主力油層長'、長儲(chǔ)集層，屬三角洲前緣水下分流河道和河口壩沉積，主體帶展布方向?yàn)槟衔饕槐睎|向。疊合砂體厚度為，主體帶寬約，區(qū)內(nèi)延伸約一。由巖心分析資料可知，屬低孔、特低滲的儲(chǔ)集層，其中長81 儲(chǔ)層物性最好，平均巖心分析孔隙度10%，平均滲透率17.5mD，原始含油飽和度為70%，油藏原始地層壓力18.2MPa，飽和壓力12.3MPa，從長8 完鉆的所有井看，油藏未見邊底水，含有溶解氣。油藏主要受到巖性變化控制，為砂巖巖性油藏。原始驅(qū)動(dòng)類型為彈性溶解氣驅(qū)，屬低孔、低壓、低滲油藏。

長81 滲透率突進(jìn)系數(shù)為1.667～20.16，平均6.86，突進(jìn)系數(shù)大于4 的井點(diǎn)占75%以上，級(jí)差2.3～1125.6，平均265.5，級(jí)差大于100 的井點(diǎn)占60%。長81 儲(chǔ)層滲透率突進(jìn)系數(shù)與級(jí)差的平面分布與砂體沉積微相的變化有關(guān)，沉積微相的變化大，儲(chǔ)層滲透率突進(jìn)系數(shù)與級(jí)差就大，反之則小，非均質(zhì)性也弱。以上說明長81 儲(chǔ)層層內(nèi)非均質(zhì)性嚴(yán)重。

二、超前注水滲流機(jī)理

滲流是流體在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)，滲流的特征取決于滲流三大要素的變化，即流體主要是流體的組成和物理化學(xué)性質(zhì)、多孔介質(zhì)主要是多孔介質(zhì)的孔隙結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)、流動(dòng)狀況主要是流動(dòng)的環(huán)境、條件和流體一固體之間的相互作用，這三大因素決定著滲流規(guī)律。

低滲透、特低滲透油層的孔隙系統(tǒng)，孔隙很小，喉道很細(xì)，孔喉比也增大?？紫督Y(jié)構(gòu)上的這種特征對(duì)流動(dòng)的多相流體的分布及滲流規(guī)律產(chǎn)生極強(qiáng)的影響，由于多孔介質(zhì)的性質(zhì)如滲透率是連續(xù)變化的，所以它對(duì)滲流規(guī)律的影響也是漸變的[3]。

在中高滲透區(qū)段，滲透率只影響曲線斜率的大小，并不影響達(dá)西滲流規(guī)律的性質(zhì)。而在低滲透區(qū)段，首要的是滲流規(guī)律變成了非線性規(guī)律，只是在不同滲透率區(qū)間影響的程度不同，在滲透率較高一些的區(qū)間，一般出現(xiàn)非線性規(guī)律和平均啟動(dòng)壓力梯度，而在滲透率較低的區(qū)間，除了非線性規(guī)律和平均啟動(dòng)壓力梯度以外，還會(huì)出現(xiàn)真實(shí)啟動(dòng)壓力梯度最大毛管的啟動(dòng)壓力梯度。只有當(dāng)壓力梯度達(dá)到突破壓力時(shí)，才會(huì)有少量流體流動(dòng)。由此可見多孔介質(zhì)的性質(zhì)對(duì)滲流規(guī)律有實(shí)質(zhì)性的影響。

外來流體進(jìn)入油層產(chǎn)生了不良效應(yīng)，其實(shí)質(zhì)是外來流體與油藏流體，或二者與巖石之間所產(chǎn)生的多種物理過程和化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，導(dǎo)致孔隙度減小，滲透率降低。外來的液體或固體侵入油層，與油層中的粘土或其他敏感性礦物組分發(fā)生物理、化學(xué)作用，使油層的巖石結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)、礦物成分及性質(zhì)、液體相態(tài)發(fā)生變化，改變了儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率、油水飽和度及潤濕性等物理參數(shù)，從而降低了流體的滲流能力。

在多孔介質(zhì)的孔隙系統(tǒng)中，充滿了流體，流體的某些分子就可能與孔道表面的分子產(chǎn)生相互作用。這樣在孔道表面處流體這些分子的濃度就比遠(yuǎn)離孔道表面處的分子濃度要大。這種流體分子濃度隨距孔道表面距離大小的變化，將導(dǎo)致其他物理化學(xué)性質(zhì)的變化，因此，在滲流環(huán)境中，由于邊界流體的存在及影響，使?jié)B流流體的性質(zhì)有其特殊的變化規(guī)律。

三、產(chǎn)能影響因素分析

（一）儲(chǔ)層滲透率對(duì)產(chǎn)能影響

儲(chǔ)層滲透率對(duì)產(chǎn)能影響較大，滲透率越低，產(chǎn)能越低。但與常規(guī)中高滲透儲(chǔ)層不同的是低滲透儲(chǔ)層產(chǎn)能與滲透率并不是簡單的反比關(guān)系，這是由于低滲透層存在啟動(dòng)壓力梯度，滲透率越低，啟動(dòng)壓力梯度越大，因而開發(fā)時(shí)流體阻力越大。產(chǎn)量就越低?？梢妼?duì)于低滲透油田，地層平均滲透率對(duì)啟動(dòng)壓力梯度的大小影響非常顯著，而啟動(dòng)壓力梯度就會(huì)影響油井產(chǎn)能。

（二）有效驅(qū)動(dòng)因子對(duì)產(chǎn)能影響

有效驅(qū)動(dòng)因子是一個(gè)低滲透儲(chǔ)層所特有的反映啟動(dòng)壓力梯度與驅(qū)動(dòng)壓力梯度綜合效應(yīng)的系數(shù)，其物理意義為在克服儲(chǔ)層啟動(dòng)壓力梯度后所剩余的用于有效驅(qū)油的壓力比例，它表征開發(fā)過程中低滲透儲(chǔ)層真正的驅(qū)動(dòng)能量大小，因此，有效驅(qū)動(dòng)因子對(duì)低滲透儲(chǔ)層產(chǎn)能有決定性的影響。當(dāng)有效驅(qū)動(dòng)因子較小時(shí)，即用于克服啟動(dòng)壓力梯度要消耗較大比例的生產(chǎn)壓差時(shí)，油井產(chǎn)能很低，隨著有效驅(qū)動(dòng)因子的增加，即用于有效驅(qū)油的生產(chǎn)壓差的比例增加，油井產(chǎn)能增加，當(dāng)有效驅(qū)動(dòng)因子大于后油井產(chǎn)能急劇增加。因此，從增加產(chǎn)能的角度來看，低滲透油田開發(fā)應(yīng)注重提高有效驅(qū)動(dòng)因子，改善開發(fā)效果。

四、結(jié)語

通過對(duì)低滲透油藏產(chǎn)量遞減規(guī)律和水驅(qū)特征的研究，啟動(dòng)壓力梯度對(duì)產(chǎn)量以及含水率和含水上升速度都有明顯的影響。當(dāng)啟動(dòng)壓力梯度越大，即有效驅(qū)動(dòng)因子越小時(shí)，則含水率越高，含水上升速度增加越快。對(duì)于產(chǎn)量來說有啟動(dòng)壓力存在的初始產(chǎn)量比沒有啟動(dòng)壓力存在的初始產(chǎn)量要小。存在啟動(dòng)壓力時(shí)，初始產(chǎn)量隨啟動(dòng)壓力的增大而變小，但沒有啟動(dòng)壓力時(shí)的遞減速率比有啟動(dòng)壓力時(shí)的遞減速率要大。