特低滲透油藏超前注水參數(shù)的確定

袁尚金

（中石油大慶油田有限責(zé)任公司第九采油廠地質(zhì)大隊(duì)，黑龍江 大慶 163853）

特低滲透油藏大多屬于敏感性油藏，隨著地層流體的采出，地層巖石的有效覆壓將下降，巖石發(fā)生變形，引起地層孔隙度和滲透率下降，這種變化過程是不可逆的，后期注水不可能完全恢復(fù)。實(shí)踐證明，超前注水可以在一定程度上補(bǔ)充地層能量，提高地層壓力，防止地層壓力下降造成的儲(chǔ)層物性變差，提高注水波及體積，提高單井產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)良好的綜合效益。但超前注水參數(shù)的定量確定有待進(jìn)一步探討。為此，筆者以大慶外圍龍西地區(qū)塔283－1和塔28－1區(qū)塊為例，研究確定了特低滲透油藏的超前注水參數(shù)。

1 塔283－1和塔28－1區(qū)塊概況

塔283－1井區(qū)有4口井:塔283－1井鉆遇有效厚度10.2m／9層；古龍256－153井鉆遇有效厚度21.7m／15層，平均孔隙度為13.3%，平均滲透率4.02mD；塔36－4井鉆遇有效厚度10.7m／7層，射開有效厚度8.4m，壓后抽汲日產(chǎn)油3.05t；塔284－2井鉆遇有效厚度8.4m／8層，射開有效厚度7.2m，壓后抽汲日產(chǎn)油12.07t。

塔28－1井區(qū)有2口井:塔28－1井鉆遇有效厚度19.7m／11層；與之相鄰的塔282－1井鉆遇有效厚度16.8m／12層，該井沒有巖心分析的物性資料，測(cè)井解釋平均孔隙度13.6%，平均滲透率4.98mD，該數(shù)據(jù)可以作為物性分析的參考條件，射開有效厚度11.4m，壓后抽汲日產(chǎn)油9.3t。

塔283－1和塔28－1區(qū)塊相關(guān)地質(zhì)參數(shù)見1。

表1 龍西地區(qū)塔283－1、塔28－1區(qū)塊相關(guān)地質(zhì)參數(shù)表

2 合理地層壓力保持水平

對(duì)于特定儲(chǔ)層，根據(jù)不穩(wěn)定滲流數(shù)學(xué)模型，改變地層壓力和對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定時(shí)間，可得到超前注水結(jié)束后注水井和采油井之間的地層壓力和壓力梯度分布。地層壓力恢復(fù)程度不同，壓力梯度不同 （見圖1）。當(dāng)最小驅(qū)替壓力梯度大于啟動(dòng)壓力梯度時(shí)，該壓力為該儲(chǔ)層的合理壓力。即超前注水階段儲(chǔ)層地層壓力要達(dá)到的水平最低為建立啟動(dòng)壓力梯度需要的壓力水平［1］。

對(duì)以上建立最低啟動(dòng)壓力梯度的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)剖面回歸，得到保持合理壓力水平的計(jì)算公式為:

式中，ηs為合理地層壓力保持水平，%；K0為儲(chǔ)層滲透率，mD。

塔283－1、塔 28－1區(qū)塊的平均滲透率為1.5mD，計(jì)算ηs＝123.9%。原始地層壓力為24.8MPa，地層壓力提高23.9%時(shí)，超前注水增加的地層壓力為5.93MPa。

圖1 不同壓力保持水平下的壓力梯度剖面

3 超前注入量

地層壓力保持水平是由注水量來維持的，確定了所需的地層壓力保持水平，利用物質(zhì)平衡方程的方法就可以計(jì)算超前注水的累積注入量［2］:

式中，Np為累積產(chǎn)油量，超前注水時(shí)指地質(zhì)儲(chǔ)量，104t；Bt為目前壓力下的油氣總體積系數(shù)；Wp為累積產(chǎn)水量，超前注水時(shí)為0；Bw為水的體積系數(shù)；N為地質(zhì)儲(chǔ)量，104t；Boi為原始?jí)毫ο碌目傮w積系數(shù)；Co為地層原油的有效壓縮系數(shù)，1／MPa；Cw為地層水的有效壓縮系數(shù)，1／MPa；Swi為束縛水飽和度；Cf為地層巖石的有效壓縮系數(shù)，1／MPa；ΔP為壓差，MPa；We為累積天然水侵量，104m3；Wi為累積注水量，104m3。超前注水時(shí)注水階段，Np、Wp及We均為0，物質(zhì)平衡方程可轉(zhuǎn)化為:

則累積超前注水量為:

塔283－1、塔 28－1 區(qū) 塊 中，N ＝ 293.43×104t，Boi＝ 1.165，Bw＝ 1，Cw＝ 4.4×104／MPa，Co＝12.6×10－4／MPa，Cf＝6.05×10－5／MPa，地層壓力提高時(shí)為ΔP＝負(fù)值，塔283－1、塔28－1區(qū)塊ΔP＝－5.93MPa，計(jì)算出地層壓力提高5.93MPa時(shí)累積注入量為4.0277×104m3。

4 最高注入壓力

低滲透油藏注水壓力過低，地層能量得不到充分補(bǔ)給，影響油井產(chǎn)能和采油速度。但注入井壓力過高會(huì)引起儲(chǔ)層巖石蠕動(dòng)，造成套管損壞，還有可能使地層破裂，注入水突進(jìn)，平面波及系數(shù)下降，影響最終開發(fā)效果。

常規(guī)砂巖油藏合理注水壓力界限按如下公式計(jì)算［3］:

式中，pfman為注水井最高注入壓力，MPa；pf為油層破裂壓力，MPa；ptL＋pmc為油管摩擦壓力損失和水嘴壓力損失，取0.5MPa；Δpi是為防止超破裂壓力而設(shè)定的保險(xiǎn)壓差，取1.0MPa；Dw為平均流體密度，g／cm3；H為油層中部深度，取2105m。

塔283－1、塔28－1區(qū)塊中，統(tǒng)計(jì)得到pf＝0.023 H ＝48.42MPa，Δpi＝1.0MPa，ptL＋pmc＝0.5MPa，Dw＝1.0g／cm3，H＝2105m，從而計(jì)算區(qū)塊井口最高允許注入壓力為26.87MPa。

5 最大注入強(qiáng)度

在最大注入壓力確定后，考慮啟動(dòng)壓力梯度影響時(shí)，注水井最大注入強(qiáng)度公式為［4］:

式中，Imax為注水井注入強(qiáng)度，m3／（m·d）；K為空氣滲透率，mD；PHmax、ˉP分別為井底最大注入壓力和平均地層壓力，MPa；λ為啟動(dòng)壓力梯度，取0.05MPa／m；A為泄油面積，m2；rw為井筒半徑，0.1m；Bw為地層中注入水體積系數(shù)，取1；μw為地層水黏度，取1mPa·s。計(jì)算不同空氣滲透率條件下最大注入強(qiáng)度，見表2。

對(duì)低滲透油藏，由于儲(chǔ)層親水，保持相對(duì)較低的注入強(qiáng)度有利于發(fā)揮高低滲透層的滲吸作用，擴(kuò)大波及體積，因此，在保持注采平衡的情況下，盡量采用較低的注水強(qiáng)度。從區(qū)塊空氣滲透率分布來看，平均空氣滲透率達(dá)到1.5mD，區(qū)塊最大注入強(qiáng)度應(yīng)為3.2m3／（m·d）。但區(qū)塊70.3%的巖心滲透率在1mD以下，因此，區(qū)塊最大注入強(qiáng)度為2.1m3／（m·d）。

表2 不同空氣滲透率條件下最大注入強(qiáng)度

6 合理注水時(shí)機(jī)

在確定了超前注水期累積注水量和合理注水強(qiáng)度后，就可以用區(qū)塊注水井?dāng)?shù)，射開厚度確定超前注水時(shí)間:

式中，D為超前注水時(shí)間，d；Wi為累積超前注水量，m3；N 為超前井?dāng)?shù)，口；I為超前注水井配注強(qiáng)度，m3／ （m·d）。

龍西地區(qū)塔283－1和塔28－1井區(qū)注水井?dāng)?shù)28口，平均單井射開砂巖厚度23.4m，有效厚度12.9m，日配注強(qiáng)度1.2m3／m，計(jì)算超前注水時(shí)間為51.2d，即1.7mon?？紤]壓裂夾層存無效注水及投產(chǎn)時(shí)率影響，確定超前注水時(shí)間3mon。

7 結(jié)語

特低滲透油藏壓敏性較強(qiáng)，采用超前注水保持地層壓力是有效開發(fā)該類油藏的有效途徑。因此，超前注水參數(shù)的確定就成為超前注水的關(guān)鍵。筆者提出的根據(jù)最小驅(qū)替壓力梯度大于啟動(dòng)壓力梯度確定儲(chǔ)層的合理壓力，再根據(jù)物質(zhì)平衡方程確定超前注入量的方法具有較好的科學(xué)性、合理性，可為科研、生產(chǎn)提供有效的借鑒意義。

［1］王道富，李忠興，趙繼勇，等 .低滲透油藏超前注水理論及其應(yīng)用 ［J］.石油學(xué)報(bào)，2007，28（6）:65－68.

［2］寇顯明，李治平，郭立波，等 .低滲透油藏定量超前注水研究 ［J］.油氣田地面工程，2010，29（10）:24－26.

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［4］趙靜，趙泉 .低滲透分支井井網(wǎng)產(chǎn)能預(yù)測(cè)及參數(shù)敏感性分析 ［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版），2010，35（1）:36－39.