缝洞型碳酸盐岩油藏注水开发研究

李溢龙，吴锋，杨强，赵阳

（西南石油大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室，四川成都610500）

缝洞型碳酸盐岩油藏注水开发研究

李溢龙，吴锋，杨强，赵阳

（西南石油大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室，四川成都610500）

缝洞型碳酸盐岩油藏具有埋藏深、非均质性强、开发难度大等特点，国内对此类油藏的开发主要采用注水方式。矿场上根据缝洞之间的连通情况将储集体划分为单井缝洞单元和多井缝洞单元。本文分别对这两种缝洞单元在注水开发过程中需要考虑的开发原理、注水时机、选井原则等方面的内容进行了归纳和总结。对油田上采用注水方式开发此类型油藏具有指导意义。

缝洞；碳酸盐岩油藏；注水开发；缝洞单元

在世界已发现的油气藏中，碳酸盐岩油气藏占据着重要的位置，然而在已发现的碳酸盐岩油藏中，缝洞型油藏占有30%以上的比例［1，2］。缝洞型碳酸盐岩油藏储集空间主要是以大型洞穴为主，其次为裂缝、溶蚀孔隙和溶蚀孔洞。裂缝为其主要的渗流通道，流体在储集空间中的流动近似于管流，基质基本不具有储渗能力。目前，对于此类油藏通常采用注水方式对其进行开发。油田上根据缝洞之间的连通情况，将缝洞储集体划分为单井缝洞单元和多井缝洞单元。本文分别对这两种缝洞单元的注水开发方式进行归纳、研究。

1　单井缝洞单元注水开发

1.1注水开发原理

此类油藏在生产初期依靠天然能量自然开采，随着生产时间的增加，天然能量逐渐减弱，最后无法使原油自喷采出，此时，通过生产井向油藏注入水体，注水完毕后关井。在关井过程中，一是利用重力分异原理，油水置换，油水界面上升；二是水体进入油藏储集空间，增加地层压力，对地层能量进行补充。待油水充分置换后，再开井生产，如此经过多轮次的注水替油，逐步提高原油的采出程度［3］。

1.2注水开发步骤

单井缝洞单元的注水开发步骤为：注水、关井、采油。由这3个阶段形成一个周期［4］，经过多轮次的注水替油，逐步提高油藏采收率。

（1）注水阶段。油井靠天然能量开采后，地层能量下降，油井供液不足，必须提高地层能量才能继续开采。随着水体的注入，地层压力逐渐升高，由于注入水体对原油的驱替作用，缝洞储集空间中流体的饱和度也重新分布。

（2）关井阶段。此过程中地层压力重新分布，形成新的压力场。缝洞型碳酸盐岩油藏储渗空间以缝、洞为主，油水在其间的流动近似于管流，在重力分异作用下，油水能够在较短的时间内发生置换。注入的水体置换至储集体的底部形成次生底水，从而使油水界面上升，推动原油向井筒处运移。

（3）采油阶段。由于在关井阶段油水并不能实现完全的置换，因此开采初期含水较高，随着开采的进行，含水率将逐渐下降，然后再上升，而产油量将是一个先上升再逐渐下降的过程。

1.3注水时机

实施注水替油的时机对注水提高采收率非常重要。对单井缝洞单元进行开采时，首先要尽可能地利用天然能量进行开采，地层压力逐渐下降，直到地层压力不足以维持正常机抽生产的时候再进行注水。如此，合理的开发模式为：自喷-转抽-深抽，直至供液不足，再开展注水替油［5，6］。

1.4注水选井原则

（1）岩溶地貌特征选择：优先选择岩溶高地或岩溶斜坡、垂向分带为垂向渗滤溶蚀带或潜流岩溶带的油井［7］。

（2）储集体类型选择：优先选择溶洞型储集体，此类储集体在钻井过程中会遇到放空、漏失或溢流等情况，在地震图上的串珠结构明显、反射强。

（3）高低部位选择：优先选择位于溶洞高部位、进山深度较小的井位。

（4）选择水体能量较弱、长期低含水或者不含水的油井。

（5）选择原油密度、粘度较小的油井。

（6）选择投产后产量、油压、套压一直处于下降趋势，且经常出现供液不足关井，定容特征明显的油井。

（7）油井生产后期表现能量不足，产量递减快。

1.5注水替油技术参数

（1）日注水量应该控制在油井生产初期日产液量的2～4倍。

（2）油井所处储集体类型不同，注水周期及注采比也会有所不同［3］。

（3）在注水替油的第1个周期，周期注采比应控制在0.25～0.50；对于溶洞型储集体，油井早期注采比应控制在1.0～2.0；中后期控制在0.5～1.0；对于裂缝性储集体，油井早期注采比应控制在0.8～1.5；中后期控制在0.3～0.8［8］。

（4）溶洞型储集体油井前期可适当提高注水速度，裂缝性储集体油井注水速度不宜过高；注水压力应低于井口承压能力和地层破裂压力。

（5）合理关井时间为关井后压力平稳或者先下降然后上升至平稳的时间。

（6）注水替油后，开井生产的产液量不应高于注水前正常生产时的产液量。

2　多井缝洞单元注水开发

2.1注水开发原理

根据注水井段在储集空间中的位置，注水驱替主要有两种方式［9］：一是横向驱替，注水井段的位置与采油井的位置相当，注入的水沿着渗流通道流动，驱动剩余油向采油井流动，此驱替过程中容易发生水窜；二是纵向驱替，注水井段的位置低于采油井的位置，注入的水在储集空间的低部位，形成次生底水或者进入底水，补充地层能量，油水界面也随之抬升，达到纵向驱油的目的。

2.2注水方式

根据油藏几何形态、油藏储层类型、油藏范围大小、驱动类型、油藏物性以及油层的非均质性来确定缝洞型碳酸盐岩油藏的注水方式。目前，此类油藏注水方式主要有两种：稳定注水和不稳定注水［10］。

2.2.1稳定注水稳定注水分为边部注水和内部注水。边部注水包括边缘注水、边外注水等。其中边缘注水适用于油层物性和连通性好的背斜、边底水不活跃的油藏。而边外注水适用于含水区和含油区之间渗透性较好，不存在断层或低渗透带的油藏。内部注水多用于不规则油藏或高粘、低渗而较均值和溶解气驱、弹性驱油藏及孔隙型油藏。它包括面积注水、行列切割注水、环状注水、轴部注水和点状注水等。

2.2.2不稳定注水不稳定注水主要包括间歇注水和脉冲注水。间歇注水一般注水4～5个月，然后停注2～3个月。脉冲注水一般注水4～7天，然后采液9～22天。

2.3注采方式

在注水开发过程中，注水井应为储集体发育程度较差的井，生产井为储集体发育程度较好的井。现阶段主要的注采方式为：缝注洞采，缝注孔洞采，小洞注大洞采。在注采高低部位方式上主要以低注高采为主。低注高采有两层含义：一是同层缝洞体内，选择吸水井段位置较低的井注水，补充储集体能量，抑制底水锥进；二是多层缝洞体内，对下层缝洞体注水，充分动用层间的剩余油［11，12］。

2.4注水时机

根据室内实验和矿场试验研究认为［10］，油藏经过一段时间合理的衰竭式开采后，早注水比晚注水好。早注水可使开发系统灵活，易于后期调整。在油层压力接近或稍高于饱和压力时对油藏进行注水效果最好，如此便可保持原油性质，有利于提高采收率。

缝洞型储集体注水时机为油藏压力衰竭到原始油藏压力的80%～90%时，孔洞型储集体注水时机为油藏压力衰竭到原始油藏压力的90%以前，裂缝型储集体的注水时机相对于前面两类储集体要早［12］。

2.5注水政策

（1）动静结合：首先根据矿场资料建立地质模型，要明确缝洞型油藏连通关系的不确定性和复杂性，其次充分考虑储集体之间连通方式的多样性，对各个单元内的井组进行细分，然后以井组为目标，实施差异化注水。

（2）单元整体温和注水：缝洞型碳酸盐岩油藏岩溶缝洞系统为主要的储集空间，由于后期成岩作用等导致连通关系复杂，注水后动态响应不明显的井也有可能是连通的，应对整个单元进行温和注水，注采比控制在0.8～1.2，以防止底水快速锥进，实现平稳开发。

（3）周期注水：单元井组进行周期注水时，为防止水窜，注水量要以对应井的采液量为标准，注采比控制在0.5～1，并根据对应井的生产动态进行适当的调整。

（4）整注整压：随着地层能量的补充，油水界面不断上升，易形成水流通道，导致水窜，并且连续的注水也会导致水淹，为避免水窜，同时补充地层能量，实施以井组为单位的整注整压的注水开发政策。

2.6选井原则

（1）注水井储层发育应位于缝洞单元储集体的低部位，主要的吸水层段应该低于该缝洞单元中生产井层段的深度，如此便既能补充能量，也可防止水窜，达到纵向稳定驱替的目的［9］。

（2）注水井应尽量使用高含水低效、无潜力可挖的井进行转注。

（3）转注的井在前期生产时的生产压差应该比较小、采油指数比较高，如此便能更好地保证注水实施效果。

3　结语

本人根据前人的研究成果及矿产生产的经验，总结出针对缝洞型碳盐岩油藏注水开发的几点认识：

（1）由于缝洞型碳酸盐岩储集空间的特殊性，目前，注水开发仍然是开发此类油藏的主要方式。

（2）根据储集体之间的连通情况，实现缝洞单元的划分。对于不同的缝洞单元实施不同的注水方式。

（3）根据选井原则，选择油藏注水开发的最佳注水井。

（4）根据油藏能量及储集体类型，选择合适的注水时机。

（5）以储集体发育情况和生产情况为基础，制定相应的注水压差、注水速度等技术参数。

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The research of water injection development for fractured-vuggy carbonate reservoir

LI Yilong，WU Feng，YANG Qiang，ZHAO Yang
（State Key Laboratory of Oil-Gas Reservoir Geology and Exploitation，Southwest Petroleum University，Chengdu Sichuan 610500，China）

The characteristics of fractured-vuggy reservoir are buried very deep，strong heterogeneity，difficult to develop，and so on.At present，the main method to develop this kind of reservoir is water injection.In the actual production，according to the connection between the fracture and vuggy，the reservoir is divided to two kinds，units of single well and units of multi-well.In this paper，the main factors which should be considered are induced and summarized.It contains development principle，the time of water injection，the principle of selecting well，and so on.This paper is of a guiding significance to develop this kind of reservoir with the method of water injection in the process of practical production.

fractured-vuggy；carbonate reservoir；water injection development；unit of fractured-vuggy

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.05.007

TE357.6

A

1673-5285（2015）05-0032-04

2015－03-26

国家自然科学基金“三维大变化尺度缝洞型碳酸盐岩油藏流体流动规律及流-固耦合综合模拟研究”资助，项目编号：51374181。

李溢龙，男（1989-），在读硕士研究生，主要从事油气藏渗流力学和数值模拟研究工作。