低流度油藏启动状况影响因素研究

2012-09-15姜瑞忠卫喜辉王公昌

特种油气藏 2012年5期

关键词：压力梯度油层油井

姜瑞忠，王平，卫喜辉，王公昌，李辉

(1.中国石油大学，山东青岛 266580;2.中油大港油田公司，天津 300280)

低流度油藏启动状况影响因素研究

姜瑞忠1，王平1，卫喜辉1，王公昌1，李辉2

(1.中国石油大学，山东青岛 266580;2.中油大港油田公司，天津 300280)

运用数值模拟方法对低流度油田油层启动状况影响因素进行分析，结果表明，启动压力梯度、层间干扰、非均质性、井距、注水层段的划分、井网完善程度均会影响油层启动状况。分层注水对纵向非均质程度弱的油田改善油层启动状况效果不明显，同时提高注水量和产液量、高含水油井转注、油井酸化压裂均可有效提高油层启动状况，改善低流度油田开发效果。

低流度油藏;启动状况;影响因素;数值模拟

引言

目前国内中东部大部分油田已进入开发后期，油井含水不断上升，产量递减严重，低渗、稠油等复杂油藏成为下一步开发的重点［1－3］。

低流度油藏［4－5］存在复杂的地质状况，其典型特点是存在启动压力梯度［6－8］，渗流特征偏离达西定律，油层动用状况差，开发效果不好［9］。在开发过程中，井距不适应及层间干扰等因素导致注水不见效及油层启动状况差的情况尤为突出，因此，研究影响低流度油藏油层启动的相关因素并确定合理的注水技术政策是此类油田经济高效开发的关键。

低流度油藏普遍存在采油速度低、采出程度低、注水效果差、井距不适应、产量递减快等问题。夏国朝等人［10］通过对枣园油田进行稳产技术研究，提出了相控注水、点弱面强、投球调剖、注水吞吐等改善低流度油藏开发的技术措施，实施效果较好;闫栋栋等［11－12］认为孔喉分布、应力敏感性及裂缝均会影响低流度油藏的渗流，并最终影响注水波及系数及采出程度;许健红等［13］认为启动压力梯度与驱动压力梯度成正比，与流度成反比;刘文涛等［14］认为对于低流度中含水油田应提速开采，低流度高含水油田应稳油控水。姜瑞忠等［15］认为合理划分注水层段、提高注采压差、井网加密等是提高低流度油层启动状况的有效措施。

1 低流度多油层油藏启动规律及影响因素

1.1 低流度油藏启动规律研究

油藏启动程度可以用纵向启动程度和平面启动程度表示，纵向启动程度常用产液厚度和吸水厚度定量表示。纵向上吸水层数越多，产液层数越多，油藏纵向启动程度越高;若某油层不产液也不吸水，或产液量与吸水量很少，则该层没有启动或启动很差。

由于油层平面非均质性，注入水沿平面高渗区突进，导致油层平面启动程度差异很大。当油藏纵向启动程度较低时，该层的平面波及状况差，启动状况也差;依靠井点统计吸水厚度和产液厚度得到纵向启动程度好的结论并不能保证平面启动状况也好，只有当小层砂体分布面积广、连片性好、平面非均质性不大时，平面启动程度才会较好。平面上油层启动状况受砂体沉积相影响:主河道砂体吸水强度高，动用程度高;河漫滩砂体吸水强度小，动用程度低;辫状河道沉积的砂体动用程度好于溢岸沉积的砂体。

注入水纵向上沿高渗层突进，造成纵向上高渗层启动程度好，低渗层启动程度差;随时间的推移，启动程度好的小层启动状况会越来越好，而启动差的小层启动状况会越来越差。油藏渗透率不同时，渗透率大小较其非均质程度对油层启动的控制作用更为明显，当渗透率接近时，渗透率的非均质程度对流体渗流和油层启动的影响更明显。

1.2 影响油层启动状况的因素分析

(1)启动压力梯度。由低流度油藏启动压力梯度的表达式可知，油藏渗透率越小，原油黏度越大，其启动压力梯度越大。油藏渗流规律及油田生产实践表明，只有当驱替压力梯度完全克服启动压力梯度时，油层才开始流动，注采关系才能建立。根据渗流理论，等产量一源一汇稳定径向流的水动力场中，所有流线中主流线上的渗流速度最大;而在同一流线上，与汇、源等距离处的渗流速度最小。实际油藏的注采井连线为其主流线，在主流线中点处渗流速度最小，压力梯度亦相应最小，由产量公式可推导出主流线中点处的压力梯度。由以上公式可求出某一渗透率、原油黏度、注采压差下的油藏极限注采井距。

(2)层间干扰。其对油层启动状况的影响表现为:①对原油黏度较高的油藏，高渗层的注入量和产量随注水的进行越来越大，而低渗层的注水量和产量越来越少;②低渗层与高渗层合注时，低渗层不吸水或吸水量很小;③采油井内不同渗透率油层压力相差悬殊，有的油层出油少或不出油，甚至发生倒灌现象;④各层原油性质不同将加剧层间干扰。

(3)平面非均质性。当油藏平均渗透率一定时，平面渗透率变异系数和平面渗透率级差越大时，特别是存在高渗透条带时，注入水沿高渗透条带形成无效注水循环，平面上高渗区层位启动，而低渗区层位没有启动，导致平面上启动状况差异很大，最终导致平面上储层动用不均匀，剩余油在平面启动差的区域富集。

(4)井距。注采压差一定时，若井距过大，注采井间某一点驱替压力梯度小于启动压力梯度，则注采井间不能建立有效的驱替系统，油层的启动状况就很差。同时，在多油层油藏中，纵向非均质性强，必须统筹考虑高渗层井距和低渗层井距。

(5)注水层段的划分。若油层较多，合注合采时层间干扰严重，导致油层纵向动用程度很低;若注水层段划分合理，可以减小层间干扰，提高油层纵向动用程度。

(6)井网完善程度。井网的不完善性导致有采无注或有注无采或单向受效油井多，特别是油井单向受效时，油层一侧启动差或没启动，致使单层平面启动程度差。

2 低流度油藏提高启动状况数值模拟研究

2.1 油藏数值模拟模型

结合油田的实际地质数据及流体数据，建立该油田的数值模拟模型。对所建立的模型进行历史拟合，保证模型能够基本反映实际油藏的开发特征。从图1可以看出，模型的生产动态特征与实际生产拟合较好，表明该模型能够反映实际油藏的生产特征，可以用来进行提高油层启动状况对策研究。

图1 油田含水率和采出程度关系拟合示意图

2.2 提高油层启动状况对策研究

目前该油田井距为100 m左右，注水井井底流压平均为28 MPa，采油井井底流压平均为7 MPa，注采压差为21 MPa，井网密度和注采压差基本达到合理要求。该研究主要模拟提高注水量和产液量、分层注水、油井转注、油井酸化压裂等技术对策对油层启动状况的影响。

2.2.1 提高注水量和产液量

通过提高注水量和产液量来提高注水压力，降低油井流压，达到增大生产压差，进而增大驱替压力梯度，从而提高低渗层的启动状况的目的。常规模拟时，产液量和注水量恒定。

由图2可以看出，只增加注水量时，油层的启动程度没有明显提高，采出程度变化也不大，主要是由于油田纵向非均质程度差异不大，各层吸水量变化不大，而平面非均质差异则引起注水沿高渗通道流向生产井，造成平面上低渗区井的各层没有启动。增加注水量的同时提高产液量，相当于降低油井和注水井的井底流压，使得注水容易流向低渗透区，导致平面上低渗区的层位启动，采出程度也相应提高。

图2 提高注水量和产液量对油藏采出程度影响

2.2.2 分层注水

采用定注水量分析分层注水对油层启动的影响。分层注水时，将纵向22个单砂层划分为4个注水层段。模型定产液量(20 m3/d)生产，注水量一定(20 m3/d)，加强弱启动层的注水量，控制强吸水层吸水量。研究表明，分层注水对各层的启动状况影响不大，主要由于油田各单砂层的纵向渗透率差异不大，各层的启动状况不同主要是由于平面非均质性引起的平面干扰造成的。因此，对平面低渗透区域进行酸化压裂或增大平面低渗透区的生产压差、完善低渗透区的注采系统，都有可能提高油层启动程度。

2.2.3 油井转注

含水率较高的井转注，同时保证油田注水量和转注之前相等。研究表明，高含水井转注后，断层一侧的油井成为一线受效井，油水井的距离减小，驱替压力梯度增大，油层的启动状况变好，采出程度增大。

2.2.4 油井酸化压裂

由于纵向非均质差异不大，平面非均质差异较强，因此平面非均质差异决定了平面上低渗区各井各层的启动程度较差。对低渗区的油井进行酸化压裂，提高低渗透层中井周围的流动能力，可使平面低渗透区的油井和注水井形成良好的注采系统，提高启动状况。