壓裂水平縫水平井注水吞吐補(bǔ)充地層能量參數(shù)設(shè)計(jì)

程欣 鄧圣學(xué) 崔晶 涂彬

1.延長(zhǎng)油田股份有限公司七里村采油廠 陜西 延安 716000

2.中國(guó)石油大學(xué)（北京） 北京 100000

近年來，延長(zhǎng)油田在村莊、林地、耕地等常規(guī)井無法動(dòng)用區(qū)域，開展多水平縫-弓形水平井開發(fā)試驗(yàn)，均采用弓型井眼軌跡、體積壓裂的增產(chǎn)方式，取得了較好效果，水平井產(chǎn)量較同區(qū)域直井產(chǎn)量高，但是衰竭開發(fā)一段時(shí)間后，地層壓力降低，水平井生產(chǎn)前期遞減快，普遍存在能量不足問題。注水吞吐是壓裂水平縫地層水平井產(chǎn)區(qū)的一種有效能量補(bǔ)充方式[1-4]，本文針對(duì)注水吞吐參數(shù)設(shè)計(jì)開展了深入、系統(tǒng)的研究，以期對(duì)注水吞吐實(shí)施過程中發(fā)生水竄或者能量補(bǔ)充不及時(shí)等問題提供指導(dǎo)。

1 壓裂水平縫水平井注水吞吐參數(shù)敏感性

1.1 典型井組模型建立

首先根據(jù)研究區(qū)地質(zhì)油藏特征，以某井組的井網(wǎng)為參考對(duì)象，建立了能夠反映研究區(qū)滲流機(jī)理的數(shù)值模擬模型。圖1所示為數(shù)值模型的滲透率分布圖，模型模擬了水平井分段壓裂后的裂縫分布及物性特征，基質(zhì)滲透率平均為0.8mD、平均孔隙度9%。模型網(wǎng)格系統(tǒng)為51×51×20，網(wǎng)格步長(zhǎng)為20m×20m×0.5m。該井組中共四口水平井，其中模擬ZP2-7井進(jìn)行注水吞吐補(bǔ)充地層能量，其余井正常生產(chǎn)。

圖1 建立的理想模型滲透率分布圖

1.2 注入速度

分別模擬了不同注入速度的影響，其中保證ZP2-7井注入階段注水量相同（共注入4500m3），悶井時(shí)間均為30d。四個(gè)方案的注水速度和注入時(shí)間不同，方案一注水速度為300m3/d、注入5d；方案二注水速度為150m3/d，注入30d；方案三注水速度為100m3/d，注入45d；方案四注水速度為50m3/d，注入90d。圖2所示為ZP2-7井四種方案下注入和悶井階段地層壓力曲線對(duì)比。

圖2 不同注入速度方案下的地層壓力曲線（注入和悶井階段）

結(jié)果表明，注水速度越高，注入階段地層壓力上升速度越快，但悶井階段地層壓力下降速度也越快，并且四個(gè)方案悶井結(jié)束重新開井后含水率和累產(chǎn)油均相近，可見在總注入量一定的情況下，不同注入速度對(duì)注水吞吐效果的影響較小。

1.3 累積注入量

考慮了四種方案，其中ZP2-7井注水速度一定（300m3/d），注入時(shí)間分別為5d、10d、15d、20d，四個(gè)方案的累積注水量分別為1500m3、3000m3、4500m3和6000m3。結(jié)果表明，注入時(shí)間越長(zhǎng)，累積注水量越多，注水階段地層壓力恢復(fù)水平越高，注水吞吐補(bǔ)充能量后重新開井后日產(chǎn)液越高，但含水率也相應(yīng)越高。圖3所示為不同累積注入量方案下的日產(chǎn)油曲線，同時(shí)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明當(dāng)注入時(shí)間為15d，即累積注水量為4500m3的方案累產(chǎn)油最高，可見并非注入量越高越好，注入量偏低時(shí)可能注水蓄能補(bǔ)充能量不足，但注入量過高時(shí)，可能會(huì)造成重新開井含水率過高或沿著壓裂裂縫造成鄰井水淹。

圖3 不同累積注入量方案下的日產(chǎn)油曲線

1.4 悶井時(shí)間

模擬了不同悶井時(shí)間的影響，相同注入?yún)?shù)下，分別設(shè)置悶井時(shí)間為5d、10d、30d、60d。由于數(shù)值模擬模型對(duì)悶井階段大、小孔隙中的油水置換模擬效果有限，不同悶井時(shí)間方案下累產(chǎn)油相近。但從模型含油飽和度變化圖（圖4）可以看出，注水后鄭平2-7井附近，尤其是壓裂裂縫區(qū)含水飽和度升高，而在悶井階段，隨著悶井時(shí)間延長(zhǎng)，含水飽和度進(jìn)一步向外部擴(kuò)展，水平井附近油水分布出現(xiàn)了一個(gè)再平衡的過程，有利于開井后提高驅(qū)油效率。悶井后油藏中存在地層壓力降低、再平衡的過程，因此建議悶井時(shí)間15～30d。

圖4 注水和悶井階段模型含油飽和度變化圖

2 壓裂水平縫水平井注水吞吐選井方法

根據(jù)延長(zhǎng)油田水平井具體情況，分為壓裂水平縫水平井注水吞吐存在有鄰井和無鄰井兩種情況。

（1）當(dāng)水平井周邊無近鄰的直井與水平井時(shí)。這類水平井通常是在原井網(wǎng)非常不完善情況下設(shè)計(jì)的水平井，周邊300m以內(nèi)無直井與水平井，利用長(zhǎng)水平井、多段多簇大規(guī)模體積壓裂進(jìn)行開發(fā)。但是當(dāng)生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，地層能量下降較多，產(chǎn)量遞減較快，采油量較低，為此需要補(bǔ)充地層能量。適合進(jìn)行注水吞吐的具體條件如下：

① 生產(chǎn)歷史能夠表明該井對(duì)應(yīng)儲(chǔ)層對(duì)注水具有敏感性；②儲(chǔ)層剩余油較多；③累采油較多；④近一年或者6個(gè)月以上產(chǎn)量很低。

（2）當(dāng)水平井與水平井成井工廠分布情況。對(duì)于井工廠式水平井整體開發(fā)情況，水平井與水平井之間具有耦合作用。適合進(jìn)行注水吞吐的具體條件如下：

①兩井之間壓力具有敏感性；②兩井之間滲流具有敏感性；③儲(chǔ)層剩余油較多；④累采油較多；⑤近一年或者6個(gè)月以上產(chǎn)量很低。

3 壓裂水平縫水平井注水吞吐現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施參數(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)壓裂水平縫水平井注水吞吐參數(shù)敏感性研究分析結(jié)果，制定了延長(zhǎng)油田水平井注水吞吐能量補(bǔ)充方法的原則如下：

① 累積注水量適當(dāng)，累積注水量既不能太少缺乏能量補(bǔ)充作用，也不能太多導(dǎo)致本井與鄰井儲(chǔ)層含水飽和度過高；②注水過程注水速率不能太低，導(dǎo)致注水時(shí)間過程長(zhǎng)，增加注入成本；③注水過程注水速率不能太高，導(dǎo)致高壓與大排量注入水將近井地帶的油驅(qū)向遠(yuǎn)處，從而增加油井含水率；④悶井時(shí)間不能太短，導(dǎo)致近井地帶注入水與儲(chǔ)層的滲吸作用發(fā)揮較少，影響油井油水合理分布，導(dǎo)致生產(chǎn)效果變差；⑤悶井時(shí)間不能太長(zhǎng)，導(dǎo)致本井注水壓力擴(kuò)散太遠(yuǎn)，影響油井驅(qū)油的壓差，導(dǎo)致生產(chǎn)效果變差；⑥本井大量水注入后，對(duì)于低含水飽和度儲(chǔ)層滲吸作用較好，生產(chǎn)時(shí)含水率可能較低，但是對(duì)于較高含水飽和度儲(chǔ)層滲吸作用較長(zhǎng)，生產(chǎn)時(shí)含水率可能較高，有可能生產(chǎn)較長(zhǎng)時(shí)間含水率才可能降低，需要合理對(duì)待含水率變化。

以此對(duì)延長(zhǎng)油田兩口水平井的注水吞吐補(bǔ)充能量注采參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，分別設(shè)計(jì)兩口水平井的累積注入量為1800～3000方，注入速度建議先低后高，約300～500方/天，悶井時(shí)間為30天，并指導(dǎo)了現(xiàn)場(chǎng)成功實(shí)施。

實(shí)施后動(dòng)態(tài)分析表明，兩口水平井實(shí)施了注水吞吐蓄能增滲，重新開井后日產(chǎn)液量均大幅升高，初期含水率較高，隨后迅速降低，日產(chǎn)油量保持穩(wěn)定。同時(shí)，相鄰的幾口水平井也有不同程度的見效，鄰井的含水率和日產(chǎn)液均升高，日產(chǎn)油穩(wěn)中有升，取得了較好的效果。

4 結(jié)論

（1）通過數(shù)值模擬研究了延長(zhǎng)油田壓裂水平縫水平井注水吞吐參數(shù)敏感性，其中注入速度對(duì)注水吞吐效果的影響較??；累積注入量并非越高越好，需要根據(jù)井組實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)選；悶井時(shí)間建議為15～30d。

（2）分別提出了當(dāng)水平井周邊無鄰井與存在鄰井兩種情況下的適合進(jìn)行注水吞吐的選井方法。

（3）對(duì)兩口水平井的注水吞吐現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并取得了較好的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果。