超前注水技术在提高低渗透油藏采收率中的应用

吴玉峰

【摘要】国内很多油田都属于低渗透油田，低渗透油田采收率低，开发难度大，注水开发不均匀，油井产量低，很难达到稳产增产的目标。近年来，一些低渗透油藏通过超前注水技术在一定程度上提高了采收率，取得了良好的效果。本文首先介绍了超前注水开发原理，其次介绍了超前注水相关技术措施及其应用效果。

【关键词】超前注水；低渗透油藏；采收率；油田开发

引言

近年来，随着低渗透油藏开采难度的加大，相应的出现了一些有针对性的开发措施，其中超前注水技术就是在提高采收率方面的一项重要技术，对低渗透油藏的开发开采有重要的意义。目前，该技术已经在国内各大油田的低渗透油藏推广应用，大大提高了低渗透油藏的采收率。所谓超前就是在油井生产以前进行投注，通过这种方式能够确保地层压力达到一定的水平， 使油井在开井生产后具有很大的生产压差，保障流体的渗流通道不受伤害，能够建立比较有效的驱替压力系统。这就可以完全避免当地层压力下降时出现伤害地层的情况。

1、超前注水的开发原理

多年来的注水开发，已经出现了很多在种注水开发方式，如果按注水时间的差异，我们可以将注水方式分为以下三种：超前注水、同步注水和滞后注水。超前注水技术是目前油田开发中比较有效的技术，尤其是开采低渗油藏。超前注水是一种有效驱替系统的注采方式，它在采油井投产前投注，它的驱替系统建立的前提是油井投产时原始含油饱和度要大于泄油面积内含油饱和度，地层压力通过注水后也比原始地层压力高。低渗透油田存的自身特点是启动压力有梯度，渗流状态为“非线性”。由很多室内实验数据可知，当地层具有较低渗透率时，其流体的流动特性为非达西流。也就是说，驱动压力梯度如果小于某一值时，流体基本处于静止状态，流体要想流动起来，驱动压力梯度就要达到一定数值，此时的驱动压力梯度即我们说定义的启动压力梯度。

非达西渗流有其自己的流動特点，在曲线上表示为直线段的延长线不通过原点，当压力梯度加大时地层流体的流速也会相应增长但其状态为非线性，压力梯度与流速变为线性关系的前提是压力梯度大于某一值。超前注水可以在较短的时间内达到提高地层压力的目的，因为地层只注不采。地层压力较高的情况下对油井进行开采，此时，整个压力系统内任意一点的压力梯度都比启动压力梯度要大，此时的压力系统也就是我们所说的有效压力驱替系统。

2、超前注水适应条件及实施要求

具有压力敏感性的低压油藏，油层连片性好，主应力或裂缝方向清楚，一次井网具有较好的适应性；水源充足，能满足油藏最大注水量的需要。

①做好油藏的先期预测研究，以降低现场实施难度。②注水井超前实施，超前注水在注水井流动压力不超过裂缝开启压力90%左右的情况下，尽量提高注水量，以缩短超前注水的时间，便于现场实施。③在地层压力达到目标值后，采油井开始投产。④各试验区应测试吸水指示曲线，吸水剖面，以调整注水井的最大注水压力、注水强度等。⑤各井组所有油井应达到全部超前注水或个别井同步注水，尽量避免滞后注水的油井出现。⑥地面系统应适当提高压力承受水平，以确保超前注水井能以最大注入压力实施注水。⑦各区应开展储层压力敏感性研究，以确定储层的弹塑性变化规律。⑧其它诸如敏感性、配伍性、防腐、防垢等方面应按常规注水方案要求实施。

3、超前注水技术措施

3.1确定超前注水时机

为了确定超前柱水的时间接点，我们模拟了7个具体的方案，将注水时间分别设置为1-6个月，实验结果表明，累积注入体积随着注水时间的延长而增大，单井产量的变化特点是当注水积累到一定程度时，地层压力达到一定的水平，单井产量也会增加大一个最大值。模拟系统的注水均进入了油层的砂岩层，而实际地层中，非油层段砂层也要吸收一定比例的水，所以，实际的注入量要比模拟的水量要多，最后的出结论：注水时机会因地层的不同物性、不同注水强度不同而有所差异，一般来说，物性越差，所需超前注水时间也就越长。

3.2确定采油井投产时间

为了确定采油井的投产时间，我们以一个井组为单位进行模拟，结果表明：以7口油井为一个井组，滞后注水3个月，注水井投注3个月后投产另外一口油井，结果显示，单井产量在实验后比正常注水时还要低。分析出现这一现象的原因是，该井在投产初期产量没有想象中的高，开采一段时间后，井周围地层压力低于原始地层压力，所以，要想使一个注水井组具有较好的开发效果，应尽量使所有油井均达到超前注水。

3.3注水井最大注水压力的确定

超前注水时的注水压力要尽可能大，但是一定不能大于地层破裂压力，否则会形成裂缝。此外，根据压裂造缝的原理，当裂缝是由压裂形成时，破裂压力可用相关公式计算得到。

3.4确定采油井的合理流压

（1）.由原油饱和压力确定油井的最低合理流压

低渗透油藏的油井有一个共性，那就是具有较小的采油指数，为了使油井产量保持一定，需要有一个低流动压力，加大生产压差；但当油藏的饱和压力较高时，如果流压较低就会使油井出现脱气现象，并且脱气的范围会逐渐加大，这样直接导致油层和井筒中的流体流动性变差，不利于油井的正常生产。

经过对某区块某层1998年投产的80口油井进行统计并一一分析，将采集的所有井的数据点进行群组分类，以点图的形式展现出来，发现有一定的规律，即流动压力在4～5MPa，相关系数达到0.7671时能有较高的采油指数，采油指数只有在一个合理的流压下才能达到最大，流压过大或过小都不利于生产。

（2）.根据满足最大生产要求泵效确定最低合理流压

当油井的流压较低时，泵效会受到明显的影响，影响油井产量。泵口应具有一定的压力，是保证泵效的一种方法，不同流压下的泵效与泵口压力具有一定关系。

4、超前注水实施效果

某油田某区1997年通过实施骨架井，使部分井达到了超前注水。统计某区不同注水时机的单井产量，30口超前注水开发的油井，初期产量递减小，稳产期产量高，单井产量一直保持在6.0t/d以上；165口注采同步油井，生产2a后，单井产量保持在5.0t/d左右；滞后注水的油井160口，初期产量递减大，递减期长，而且由于压力恢复较慢，见效后产量上升幅度较小，见效井产量稳定在4.0t/d左右。

统计了某油田5个超前注水试验区，这些实验区都是2010年就实施了超前注水实验，共41个井组69口油井，这些井的生产数据为，平均单井试油日产油25.86t，日产水5.56m3。67口投产井平均单井投产初期日产油7.25t，含水为209%，取得了良好的开发效果。

结论

超前注水技术已经成为一项成熟的注水开发技术，在各大油田低渗透油藏开发中，应用效果明显，大大提高了低渗透油藏的采收率。相信在不久的将来，在众多专家学者的共同努力下，该技术将不断得到完善，为石油工业的开发做出更大贡献。