超低渗透油藏周期注水开发技术政策优化研究

2019-04-22王文刚贾彬红于向前

石油化工应用 2019年3期

陈晨，乔良，王文刚，贾彬红，于向前

（中国石油长庆油田分公司第九采油厂，宁夏银川 750006）

1 油田地质及开发概况

姬塬油田长8油藏构造位于陕北斜坡中段西部，主力含油层系长812层，以三角洲前缘水下分流河道沉积为主，砂体走向近于北西～东南向，呈条带状展布；储层为粉细～细粒岩屑质长石砂岩，储层非均质性强，平均孔隙度8.6%，平均渗透率 0.38 mD，属于超低渗透油藏，广泛分布NE108°裂缝，其基质流动性差，油井必须通过压裂改造，才能生产工业油流。这种特殊性决定了姬塬油田低渗透油藏与常规砂岩油藏注水开发方式有明显不同，其注水开发机理与常规注水驱油机理有一定的区别。其次，超低渗透油藏非均质性强，受地层裂缝及人工压裂缝的影响，剩余油分布规律复杂，因此注采井网不能采用常规砂岩的规则井网，应当根据地层原始裂缝方向，合理利用，并保障后期加密改造的注采井网。2009年以来，通过姬塬油田G271区裂缝性油藏的注水开发现场实践，受裂缝及非均质性影响，随着注水开发的深入，部分早期受效明显的注采井间已形成水窜通道，同时形成剩余油滞留区，导致油井高含水，主力油藏采出程度5.5%时，含水已达到41%，部分区域在低采出阶段进入中高含水期，驱油效率较低，继续采用温和注水的方式，已无法改善该类井组的开发效果。为此，本文采用数值模拟方法研究了周期注水方式，利用压力场的不稳定变化，提高波及体积，改善水驱效果，并开展了周期注水现场试验，增油效果较好，进一步丰富了超低渗透油藏注水提高采收率技术[1-4]。

2 模型建立及生产动态历史拟合

姬塬油田长8区域，储集体发育主要受物源和沉积体系展布控制，主要为曲流河三角洲沉积，存在不同的砂体叠置关系，导致非均质性强，以姬塬油田G271单元为例，进行了单砂体的划分，根据成像测井显示，天然裂缝具有多向性，油层段上部主要裂缝方向为北东108°，与油藏注采反应见水方向较一致，进行网格方向设计，应用变差函数分析确定岩相数据变差函数的主要次要变程；采用砂地比控制序贯指示的方法建立了岩相模型，属性建模过程中以变差函数分析为基础，以岩相为控制条件建立孔隙度模型；渗透率与孔隙度具有一定相关性，以孔隙度作为第二变量约束建立渗透率模型。

在建立典型超低渗透单元地质模型的基础上，分别对试验区单元的日产油量、日产水量、含水率、地层平均压力及井底流压等进行了拟合（见图1、图2）。试验区的各项指标拟合程度良好，满足本次数值模拟预测的工程误差范围要求。

3 周期注水方式优选

图1 试验区含水率拟合图

图2 试验区日产油量拟合图

为了研究周期注水方式对开发效果的影响，本文在精细油藏描述的基础上，对G271单元进行周期注水效果数值模拟，主要对周期注水方式（主要对对称型—同步周期注水、不对称型—交替注水、异步周期）进行优选。

表1 不同注水方式下采收率变化表

通过数值模拟预测，在不对称型，异步周期注水方式开发情况下，地层能量保持状况良好，预测最终采收率可提高1.0%；而对称型-同步周期注水方式下，受限于地层破裂压力，停注期损失的水量在注水期得不到充分补充，地层能量下降，油井产量下降，预测最终采收率低于常规注水（见表1）。所以，在保证地层能量和注采平衡的前提下，采用周期注水工作制度，可以提高超低渗透油藏采收率（见图3）。

4 周期注水参数优化

（1）周期注水量变化幅度优化周期注水过程中，注水量变化幅度越大，造成的裂缝与基质间的压力波动越大，有利于发挥毛细管力的渗吸作用，受地层破裂压力的限制，随着注水量变化幅度的增大，增油量幅度逐渐变小，所以周期注水存在最优的注水量变化幅度E，见式（1）。

式中：E-注水量变化幅度百分比，%；I增注-增注期日注水量，m3；I减注-减注期日注水量，m3。

参照前期所采用的注水量，设计G271区周期注水量变化幅度分别为120%、100%、80%、60%、40%5个方案进行注水量变化幅度优化。对比不同方案的生产指标，发现最佳的周期注水量变化幅度为100%，表现在累积产油量最大（见表2、图4）。

图3 注水方式优选

图4 周期注水量变化幅度优化

图5 注水周期优化

（2）注水周期优化，注水周期既要保障停注期，毛管力将油从基质中驱替到裂缝所需的时间，又要保障一定的地层压力水平，因此注水周期随着实际开发区块的非均质性、含水阶段、压力水平变化而变化。为了研究G271最优的注水周期，结合现场实际，设计了6个注水方案，即周期为 20 d、30 d、40 d、50 d、60 d、70 d。方案预测10年，对比不同注水周期生产指标，得到最佳的注水周期（见图5）。

表2 周期注水量变化幅度优化

对比方案显示，周期为60 d的效果最好。在相同注入量情况下，注水周期越短，停注期越短，不利于毛管压力驱替基质中的剩余油，注水波及范围有限；相反，注水周期越长，停注期越长，毛管压力能够充分将基质中的剩余油驱替，注水波及范围越大，但随着周期的继续变长，基质与裂缝间的压差变小，毛管压力作用减弱，增大周期，效果变弱至消失。