层间干扰问题的评价及解决方法研究

李 禹,彭 昊,王兴坤

(长江大学石油工程学院，湖北 武汉 430100)

1 层间干扰的成因

根据油田生产资料显示，存在层间干扰问题的油井在多层合采时，高渗产层会在不同程度上抑制低渗产层的开发，导致多个油层在合采时的产量远小于各个层单采时产量的总和。因此，探索出产生层间干扰的原因，以此为基础降低层间干扰对油层产能的影响。

1.1 渗透率级差对层间干扰的影响

油藏在生成过程中经历不同的地质环境，地层沉积差异较大，导致不同层位的储层之间的渗透率普遍存在差异，层内的不连续夹层(含泥质等)，以及开采过程中油层水流状况的不均匀性,或将导致高渗透率与中、低渗透率油层在吸水能力、水线推进速度、地层压力等各不相同导致低渗透层出现油少或未启动甚至“倒灌”现象[1],进而影响开采速度和最终采收率。

在储层注水开发过程中，层间干扰现象会受到渗透率级差的影响，当层间渗透率级差达到一定程度时，对于注水开发油田，流体将沿着高渗层发生“单层突进”[2]，而低渗层则被“屏蔽”。

1.2 层间压力对层间干扰的影响

通常，低渗层压力始终高于高渗层压力，层间有压差就会有流体流动，油层流体流向井底的同时有一部分流体从高压层流向低压层[3]，影响油井产量，导致层间矛盾突出。特别是在油井见水后，高渗透层产液比逐渐增大[4]，层间干扰加剧层间压力因为存在差异的原因，在低渗油藏中注水开发过程中，极易产生层间干扰进而影响整个注水开发过程，其存在的层间压力问题主要表现在以下几个方面：①多层油藏在注水开采过程中，因不合理的注水方式及所采用参数，造成地层压力异常现象；②油藏在地质形成过程中在地质构造作用下造成地层压力异常；③在注水开发过程中油藏因储集层裂缝、微裂缝会发生水窜，或底水油藏因抽吸参数不合理见水，造成产层压力异常[5]。

1.3 其他因素对层间干扰的影响

层间干扰现象还会受到其他许多因素的影响，比如受到层间流体配伍性差异的影响，将会产生水垢，对储层层间渗透率产生较大影响[6]，加剧层间干扰，同时会造成井筒结蜡、结垢等不良现象油井正常生产。

层间干扰也会随着油田含水率的不同而产生各种差异，经过大量研究证明：层间干扰程度随着含水率增加而增大，而含水率会与其他因素相结合共同影响层间干扰程度。

同样，在油田现场进行多层合采时由于射孔层数、射孔厚度等多种施工设计欠合理原因[7]，会引起储层压力不均衡的现象，人为地造成层间干扰程度的增加。

2 层间干扰的评价方法

由于层间干扰现象对多层油藏注水开发时产生较大影响，层间干扰现象的评价对多层油藏注水开采更具现实意义。目前，从单层油藏出发，建立多层合采砂岩油藏动态干扰数学模型和油藏开发物理模型，借此研究层间干扰现象对注水开发的影响是较为常用的方法。

2.1 产量层间干扰系数评价层间干扰

通常，对多层合采时产生的层间干扰的评价方法是通过对产量分析的层间干扰系数法：在相同的工作条件下，油井中各小层分别生产的产油能力总和，与油井中各小层合采的产油能力的差值，再除以各小层分别生产的产油能力之和。

式中：CiO——油井产量的层间干扰系数，无因次；

Qi——第i层分层的产量，m3/t；

Q1-n——第1至n层合采产量，m3/t。

层间干扰系数可以直观反映出在油田多层合采时油井的生产能力损失比[8]，以此作为衡量层间干扰程度的重要参数，借助层间干扰系数评价结果可以有效地指导油田进行开发层系优化和产能评价与预测。

2.2 采油速度层间干扰系数评价层间干扰

产量层间干扰系数可以计算层间干扰所损失的产量，但其无法反映层间干扰现象对多层油藏中储量动用程度的影响，无法系统的评价层间干扰现象对开发效果的影响。为了完整的评价层间干扰现象对开发效果的影响，引用采油速度层间干扰系数衡量合采各层储量动用的均衡程度[9]，采油速度层间干扰系数为产量与储量的比值。

式中：CFV——采油速度干扰系数，无因次；

V1,V2,…Vn——合采时第1层，第2层，第n层的采油速度，%。

产量层间干扰系数能体现油藏的开采强度，也能体现了储量的动用速度。产量层间干扰系数和采油速度层间干扰速度对层间干扰现象的综合评定方法更加完整、准确的评价层间干扰现象对多层油藏注水合采的开发效果影响。

2.3 采油指数层间干扰系数评价层间干扰

除以上两种方法，也可利用采油指数对开发过程中的层间干扰程度进行评价：油井在相同的工作制度下各层分采时采油指数之和与多层合采时采油指数的差值除以各层分采时采油指数之和[10]。为确保在近井地带含油饱和度场及压力场后仍可对层间干扰进行评价， 需要利用不同时期内的采油指数衡量层间干扰程度。

式中：CFI——采油速度干扰系数，无因次；

Ipi(t)——t时刻分测时第i层采油指数，m3/(d·m·MPa)；

Iph(t)——t时刻合测时采油指数，m3/(d·m·MPa)。

体现随含水率上升后的层间干扰系数的变化趋势；在中低渗层逐步得到动用的过程中，层间干扰系数的变化趋势，反映出不同开采时期层间干扰系数的变化。

2.4 层间干扰的油藏开发物理模型

层间干扰的油藏开发物理模型主要研究渗透率级差对层间干扰的影响对不同和相同渗透率级差油层组合开发的含水率、采出程度变化进行模拟研究，建立合适的实验装置(如图1)，利用实验途径对层间干扰作出评价。

人造的物理模型必须在孔隙度、渗透率、孔隙分布等方面与实际油层相似[11]，有效模拟非均质地层各项参数，模拟出整个开发阶段层间干扰系数的变化。

图1 层间干扰的油藏开发模型装置图

3 层间干扰问题的优化解决

3.1 分层注水，分层开采

由于储层非均质性、隔夹层不连续导致注水开发过程中层间干扰矛盾的存在，会导致储层横向上和纵向上非均质性极为严重[12],这就造成有大量剩余油滞留在储层内，而分层注水井对应油井开展分层控制、分层开采，最大程度地消除层间干扰矛盾，改善储层的注采对应关系，最大程度的降低层间干扰对单井开采过程的影响。

合理安排层系，实施分层系开采。根据各油层单元的流动性大小，将流动性极强的油层单元作为一个层系,流动性较差但大体相当的油层单元合并成为另一个层系。

从目前水井分层注水情况来看，为了有效动用各产层(层系或小层)产能，水井分注逐渐转向精细化分层注水。随着分注工艺技术的不断进步完善，油田整体分注级数将持续增加。

3.2 多层合采，精细注采

在多层合采过程中，为使薄差层建立连续的油流通道,射开的各小层得到有效的水驱动用,需要有足够大的生产压差作为保证。动用该类储层的驱替压差主要取决于小层的渗透率，驱替过程能否形成渗透率相对较低的表外储层需要的驱替压差,与多层组合的层间渗透率级差大小密切相关[13]。

当层间渗透率级差较小时,各储层的物性差异相对较小,那么渗透率相对较低的小层在水驱过程中能够建立较高的驱动压差[14],从而得到有效动用；然而渗透率级差增大至一定程度以后,相对渗透率更低的储层受物性较好层位的层间干扰加剧,驱动压差迅速降低,使其无法得到有效动用,从而影响整体采出程度。

特别是在储层生产过程中，由于水的黏度比油的黏度小，导致水淹带渗流阻力减小。由于高渗透层进水多，水淹区大，总的渗流阻力减少的幅度大，而低渗透层进水少[15]，水淹带小，总的渗流阻力减少的幅度小。因此，由于渗流阻力变化的这种差异，导致越来越多的水流向高渗透层，高渗透层的产液比例越来越大，抑制了其他层的生产。

针对油井产液生产的实际，以增加有效注水量、保持合理压力系统为目的，一方面针对低渗透层启动难度大的实际，重点实施单体泵高压增注，提高单井 注水能力，另一方面在保证有效注水量的基础上[16]，强化注采精细管理，制定切合油田实际的注水强度和注采比，最大限度地延长油井无水或低含水见效期 。

开发过程依据进度，逐层关闭开采。先期多层油层合采,开发到一定时期之后,关闭主力产油层也即关闭高含水层,继续合采其他非主力产油层[17]。在实施逐层关闭策略以后,低流度层原油获得了更大的注人压力和注水量,加大了原油的动用程度,提高了低流度层的采收率。

3.3 设置合理开采，减小层间干扰影响

合理设置射孔层数。对多层合采射孔层数的优化，既要保证油井合采后有较高的总产量，又要保障每个砂层内均能产油气，达到砂层之间的产气均衡、压降均衡。

射孔厚度优化。射孔厚度的优化能减少纵向上储层非均质性引起的层间差异带来的干扰，因此，既要满足合采气量的需要，也要保障每个小层出气，合采后较小的层间干扰，同时还要和优化的射孔层数匹配。

射孔井段长度优化。由于各油气田各砂层之间隔层厚度差异大，射孔井段长度关系到层组内各个层之间的压力差异，井段过长，则易引起不同砂层之间的干扰，同时还不利于控制生产压差，不利于储层的主动防砂。

4 结论

(1)受油藏沉积地质条件的影响,使得油藏开发层段的层间差异变得尤为突出、水驱开采难度增大。因此油井在多层合采时，高渗产层会在不同程度上抑制低渗产层的开发，导致多个油层在合采时的产量远小于各个层单采时产量的总和。

(2)层间干扰的影响因素众多，其中主要的影响因素是渗透率级差和层间压力。研究发现：渗透率级差愈大，层间干扰愈严重；层间压力愈大，愈使流体从高层流向低层，降低开采产量。

(3)评价层间干扰方法主要为三种：采用产量层间干扰系数以有效地指导油田进行开发层系优化和产能评价与预测；采油速度层间干扰系数衡量合采各层储量动用的均衡程度；采油指数层间干扰系数评价层间干扰现象对多层油藏注水合采的开发效果影响。

(4)根据层间干扰物理模型，模拟现场层间干扰程度，模拟低渗层的动用压力，提高波及系数，从而达到对存在严重层间干扰现象油田的优化开发。

(5)层间干扰的解决方法目前主要是三种：分层注水，分层开采降低单井开采过程中受层间干扰问题的影响；多层合采，精细注采，缓解相对渗透率较低的储层无法被很好动用的问题，从而提高整体采出程度；设置合理开采，优化射孔，减小层间干扰影响。

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