油田水淹成因分析及综合治理决策方法

2011-12-08郝世彦

延安大学学报(自然科学版) 2011年1期

关键词：水淹采收率水井

郝世彦

（延长油田股份有限公司开发部，陕西延安 716000）

油田水淹成因分析及综合治理决策方法

郝世彦

（延长油田股份有限公司开发部，陕西延安 716000）

针对油田注水开发区域出现单井、面积水淹现象，从油藏地质、布井、完井和生产方式等方面对水淹成因进行了系统研究分析，并结合油藏工程、采油工艺、注水工艺等改造措施，提出了综合治理决策方法，旨在将油藏地质、采油注水、工程措施有机结合，解决油田水淹井的水淹问题，进而达到提高油井单井产量及最终采收率、经济有效开发油田资源的目的。

水淹成因；综合治理；提高采收率

石油开采中的一次采油是利用天然能量开采机理，继一次采油之后，注水成为提高采收率最重要的方法。注水开发是对油藏补充能量的重要措施，是油田提高采收率的有效手段，但注水是一把双刃剑，若注采井网与裂缝配置不合理、配注量不恰当等现象存在时，会造成油井暴性水淹，甚至面积水淹，因此，注水和治水应同时进行。

针对上述问题，本文将对水淹成因进行系统研究分析，结合地质特征、油藏工程、采油注水工艺，提出综合治理决策方法，旨在探索出一条油田预防水淹、治理水淹的新思路和新方法，使油田注水开发在产能建设上，以较小的投资，获取较大的经济效益，达到提高单井产量及最终采收率的目的。

1 油田水淹成因分析

一般油田都具有油藏纵向层段多，油层非均质性严重的特点，在多层同时注水和采油的条件下，主要存在层间、层内和平面三大矛盾，这是注水开发多油层油田的普遍规律。在注水开发中，油和水在孔隙介质中运动是驱动力、重力、毛细管力和粘滞力共同作用的结果，但由于油层内非均质特征不同，各种力的作用程度不同，导致各种油藏的水淹特征有所不同。水淹原因还与油田注水时机和注水工艺有很大关系，有效的注水工艺可以控制油井含水上升的速度，推迟油田水淹的时间。

1.1 油藏地质分析

1.1.1 沉积微相类型导致的水淹成因

注入水的运动受着沉积相带的控制，无论注水井布置在何种微相中，注入水总是力图就近进入河道。进入河道的注入水首先沿河道下游方向快速推进，然后向河道上游和侧翼运动而进入其它微相。注入水的速度由快向慢依次为：河道下游、河道上游、河道两侧、浅流河道和心滩。因此，对于河道中的油层，由于砂体分布面积广，连通性好，油井容易过早见水或形成水淹。

1.1.2 韵律沉积类型导致的水淹成因

1）正韵律油层水淹特征：河道型砂岩（河道、浅流河道、分流河道砂岩）为正韵律沉积，非均质性严重，底部具有较大孔道和较高渗透率，由于开采过程中油水密度差、粘度差带来的重力作用、不稳定现象和粘性串流的联合作用下，注入水首先沿底部快速推进。一般来说，纵向上渗透率级差越大，非均质性越严重，底部水淹越明显，“层内矛盾”也越突出。因此，河道型砂岩在注水开发中多以底部水淹、单层突进、水淹厚度小、水淹程度差异大为特征。

2）反韵律油层水淹特征：滩坝型砂岩（河口坝、河口浅滩、边心滩）为反韵律沉积，剖面粒径底细上粗，上部具有较大的流通孔道和较高的渗透率，注入水容易进入。重力虽使水下沉，而底部渗透率和毛细管力作用又力图阻止水快速向下渗流，上部位可形成注入水突进，但水线推进慢，水淹厚度大。

3）复合韵律沉积水淹特征：当厚油层由两个或两个以上单元组成时，上下单元可以有不同的接触关系。上单元叠加于下单元之上，两单元之间有稳定的泥质薄夹层；上单元切割下单元顶层亚相，两单元之间没有泥质夹层，但有岩性变差段，称为物性夹层；上单元切入下单元底部亚相，两单元窜通为一个单元。存在第一、二种关系时，注入水存在分层推进差异；存在第三种关系时，注入水在底部推进快。

1.2 布井、完井及生产方式分析

1.2.1 注采井井位关系导致的水淹成因

1）当注、采井连线与地层最大主应力方向平行时，采油井见水快，注入水波及范围小；

2）在河道相沉积的砂体中，相对于古水流方向而言，若采油井在注水井的下游，则采油井见水快，若采油井在注水井的上游或侧翼，则采油井见水慢。

3）若在构造轴部注水，则在构造下倾方向的采油井见水快，在其低部位首先形成水淹区；而在构造上倾方向上的采油井见水晚。

1.2.2 油田滞后注水导致的水淹成因

1）由水锥和指进导致的高含水或水淹

在非人工造缝沟通条件下，油藏过早地产水通常是水锥和指进的结果。一般来说，当生产井附近自由水面有垂向的水流动就能形成水锥。由于锥进水的突破出现在完井层段的最低部位，因此，油井生产引起这一部位的压力降。倘若井底压力足够低，井又处在油水界面以上，并且在水进入井筒的垂直方向上没有渗透阻隔，就会出现水锥。

另一方面，在倾角不为零的油藏中，如出现早期产水，其油水界面将变得不稳定，水利用“水平”渗透率在油的下面通过，导致水的“指进”或“舌进”。

无论是水锥或指进，都可导致油井过早见水或形成水淹。

2）晚期注水因压裂裂缝导致的水淹

油田注水可分为早期注水、中期注水和晚期注水。早期注水就是油田投产的同时进行注水，或是在油层压力下降到饱和压力之前进行注水，这时油层内不脱气，只是油水两相流动，有利于保持较高的采油速度和实现较长的稳产期；中期注水就是油层压力略低于饱和压力（一般认为在15%以内），如注水能量补充及时，使注水压力恢复到饱和压力以上，可使脱出的游离气重新溶解到原油中，但原油性质不可能恢复到原始状态，对产能会有一定的影响；晚期注水就是当天然能量枯竭以后进行注水，这时的天然能量将由弹性驱转化为溶解气驱。原油脱气后，原油粘度增加，采油指数下降，产量下降，注水后也只是保持油井在低水平上开采，大量地质储量利用现有的技术将得不到动用。除外，晚期注水也会对地层渗透率造成极大伤害，长6油藏试验证明，注水滞后区，从地层能量下降到地层压力补充，甚至超过原始地层压力后，渗流量仅为原始的25%，而测试结果表明地层表皮系数为正值，说明地层孔喉收缩的不可逆性。

低渗透率油田一般都是以压裂方式投产，如果不能超前注水或采油和注水同步进行，原始渗透率就会降低，原油脱气后粘度增加，流动性就差，注入水就会沿压裂裂缝直接与油井沟通，使油井过早见水，有些油田出现暴性水淹就是如此。

1.2.3 油水井压裂裂缝沟通导致的水淹成因

油田开发过程中，有些油田因含水过高或产量过低丧失了抽油价值，改成了注水井。因该井原来是压裂投产，如果压裂规模较大，容易引与其它油井沟通，注水井容易导致其它油井水淹。

1.2.4 不合理注水导致的水淹成因

1）笼统注水导致的水淹

油层多层同时射孔时，如果采用多层笼统注水而不进行分层注水时，由于整个井下管柱处于一个压力系统，吸水压力较低的层位或渗透率较大（或大孔道）的层位容易导致注入水单层突进，造成油井水淹。

2）分层注水管柱的不当导致的水淹

注水井虽然下了分层注水管柱，但由于不能有效地进行分层流量调配，难以通过井下水嘴实现限制高渗透层的注水量和提高中低渗透层的注水量，井下管柱形同虚设，也会导致油井水淹。

3）分层测调不合理导致的水淹

注水井分层注入量测调时，要结合分层配注地质方案，而分层注水方案的制定则要考虑到注水强度、注采比、层段的吸水能力等地质参数，如果地质配注方案不合理，会影响到分层效果。由于注水时油藏处于动态过程，在不同的压力下，各层注入量都会发生变化，在进行分层流量测调时，有时也存在测调误差，没有达到理想的测调效果，也会导致油井高含水或被水淹。

1.2.5 注、采压差导致的水淹成因

注、采压差的大小和注、采比的高低，对采油速度起着决定性作用，对油藏的水淹也具有重要关联。在多层合注、合采的情况下，注、采压差的大小与层间的干扰程度有着密切的联系，而层间的干扰程度决定着各层水淹的进程。主要原因是注、采井各层的岩性、物性和连通性不同，各层的吸水或产液所需的启动压差也不同。注、采压差的变化直接影响各层的吸水量或产液量，从而影响着各层的水淹程度。

2 综合治理决策方法

油田水淹综合治理的过程是多学科、多种技术综合运用的过程，通过油藏地质、工艺措施的研究分析，准确判断水淹井出水层位及剩余油分布规律，并提出单井（油水井）、单井组以及区域的针对性治理措施，综合运用油藏工程（选择性压裂、选择性堵水、解堵等）、采油工艺（产液剖面测试、机械堵水、补孔、分采等）、注水工艺（分层注水、井下工具、测试、调参等）等改造措施，以达到水淹井恢复生产，未水淹的采油井得到进一步的增产、稳产，提高油井利用率，进而提高油田最终采收率的目的。

水淹井的综合治理必须从注水井和油井两方面入手，在充分地质油藏分析的基础上，进行油、水井生产动态研究，来考虑水淹井的治理问题。而整体区块式的水淹治理方式是提高油田水淹区块开发效益的一种模式，从注采工艺、测试工艺和油藏工程有机结合的角度进行分析治理，便于把握区块生产动态和地层油水分布状态，有利于油水井井间和井网参数调整，实现注采井网的科学管理，以取得区块更好的开发效果。

油田水淹治理应该遵循以下步骤：

1）油藏特征及水淹成因研究：通过测试资料、生产动态、油藏动态、油藏精细描述，确定单井、单层的水淹成因及区块剩余油分布。

2）制定油藏工程方案：根据水淹成因及剩余油分布，确定单井、单层、区域合理的注采配置，确定油水井封堵、补孔、选择性压裂等井下作业及作业目的。

3）制定采油、注水工程方案：根据油藏工程方案，制定堵水调剖工艺、分层注水工艺、压裂工艺等工程方案，并筛选、评价、确定各种方案所使用的药剂和添加剂，并对预期效果进行评价。

4）方案实施：根据采油、注水工程方案，确定施工规模、过程控制，药剂、添加剂的数量，经济有效地完成采油、注水工程方案。