一种合理注采压力系统关系图版的建立——以A油田为例

程 立，刘 川，林火养

（中国石油大港油田分公司勘探开发研究院，天津 300280）

合理注采压力系统[1]是指水驱油藏能够最大限度地发挥出油层生产能力时的注采关系体系。整个注采单元从井口到井底再到地层，由多节点控制构成，压力、产量、注入量之间存在着有条件的平衡关系（图1），这一关系贯穿油藏开发各个阶段。研究注采压力系统就是要确定油水井合理的产注能力、注水时机[2]、合理的地层压力保持水平，这就需要建立一套完善的注采压力系统判别图版，对合理的注采压力关系进行优选。

1 不同地层压力水平、不同含水阶段的采油井产量

图1 合理注采压力系统论证研究路线

1.1 不同开发阶段的米采油指数

针对不同含水阶段的米采油指数[3]，通常采用油水两相相渗资料获取不同含水阶段的无因次米采油指数，综合采油井初期米采油指数，即可得到不同含水阶段的米采油指数：

1.2 不同开发阶段的合理生产压差

应用泵口压力法[4]，在保证泵效的基础上，利用泵效与泵口压力对应关系，确定合理的泵口压力，通常泵效要求不低于70%。在此基础上考虑下泵深度等相关参数，可以计算出不同含水期的最小合理流动压力。

式中：φ为抽油井充满视泵效，%；Bo为原油地层体积系数，无因次；γo为地面原油密度，g/cm3；R为原始气油比，m3/m3；bP为泵口压力，MPa；oP为饱和压力，MPa；α为天然气溶解系数，m3/(m3·MPa)；fo为含油率，%；Pwfmin为油井最低允许流动压力，MPa；LH、Lp分别为油层深度、泵挂深度，m；D为泵口以下混合液柱密度，g/cm3；db、do、dm分别为泵口处、饱和压力下、地面条件下的原油密度，g/cm3；Gw为采出水密度，g/cm3。

在获得不同含水阶段的油井最小允许流压的条件下，保持不同地层压力水平稳定开发，可以获取不同压力水平、不同含水阶段的合理生产压差，同时参考油层实际动用厚度及不同开发阶段的米采油指数，即可计算出油井不同压力水平、不同含水阶段的日产油量：

式中：Qo为日产油量，t；为米采油指数，t/（MPa·m·d）；h为油层厚度，m；PR为地层压力，MPa。

2 合理注水压力的确定

2.1 注采平衡关系的建立

在获得单井日产油量的基础上，给定油藏合理注采比、注采井数比，通过注采平衡关系换算，即可确定不同开发阶段、不同压力水平条件下的单井日注量：

式中：Qin为单井日注水量，m3；X为注采比，f；Y为注采井数比，f。

2.2 米吸水指数的确定

米吸水指数是判别储层吸水能力的重要指标。

在无注水实验的条件下，通常采用米吸水指数为米采油指数与流度比的乘积。而流度比计算过程中的选择至关重要，应用油水相渗资料[5]绘制出水的分流量曲线（图2），过A点向曲线做切线，延至含水等于100%时相应的含水饱和度所对应的水相相对渗透率即为

图2 水的分流量曲线

2.3 注水井井口及井底压力

在获得单井日注入量和米吸水指数的条件下，可计算出注水井注水压差，考虑注水启动压差[6]，可以得到注水井井底流压。同时，考虑油管摩擦压力损失及水嘴压力损失等因素[7]，即可计算出注水井井口最大注入压力：

式中：Pwfin为注水井井底流压，MPa；Pq为注水启动压力，MPa；Pfmax为注水井井口最大注入压力，MPa；Ptl为油管摩擦压力损失，MPa；Pmc为水嘴压力损失，MPa；ρw为注入水密度，g/cm3。

3 构建合理注采压力系统判别图版

获取不同开发时期、不同压力水平、不同注采平衡关系条件下注采井相关参数，同时以采油井单井日产油量为横坐标、注水井注水压力为纵坐标，创建合理注采压力系统判别图版。其说明的是以地层破裂压力和注水设备许用压力为控制界限，不同含水阶段及不同压力水平条件下，油井产量与注水井注水压力之间的对应关系。为保障注水开发的安全性和高效性，用地层破裂压力控制注水井最大井底流压，用注水设备许用压力[8]控制注水井井口压力，在此基础上判定注采压力系统的合理性（图3）。

图3 合理注采压力系统优选图版

以A油田为例，该油田为注水开发油藏，储层平均孔隙度17.5%，平均渗透率20.5×10-3μm2，属低孔、低渗储层。油藏埋深3610 m，下泵深度3110 m，油层厚度27 m；地层压力37.90 MPa，压力系数1.05，饱和压力30.79 MPa，采油井最大泵口压力25.00 MPa，注水井最大井口压力36.00 MPa；饱和压力下原油密度0.53 g/cm3，地面原油密度0.82 g/cm3，水油流度比1.25。在确定不同含水阶段米采油指数和合理生产压差的基础上，可以计算出相对应的不同压力水平下的油井产量（表1）。

在此基础上考虑注采平衡关系，代入合理的注采井数比及注采比，计算注水井单井日注入量（表2）。结合米吸水指数及油管摩擦压力损失、水嘴压力损失等因素，计算注水井井底流压及井口压力（表3、表 4）。

注采压力系统论证的原则：① 保持压力水平高，但最高注水井底压力不高于破裂压力；②注采比高，满足开发管理纲要要求，实现低渗油藏有效注水。

表1 不同压力水平、不同含水率采油井产量 t

表2 不同压力水平、不同含水率注水井注水量 m3

表3 不同压力水平、不同含水条件下注水井井底流压 MPa

表4 不同压力水平、不同含水条件下注水井井口压力 MPa

研究结果显示，A油田地层破裂压力70.31 MPa，注水启动压力16.19 MPa，注水井最大井口压力35.32 MPa，注水井最大井底压力69.61 MPa，推荐优选注采比1.20，保持地层压力稳定注水（图3），可保证A油田安全高效地注水开发。

4 结论

（1）建立合理注采压力系统判别图版，可以直观地判别在满足单井高产油量、高注采比条件下，在不同含水阶段、不同地层压力水平基础上，油井产量与注水压力之间的对应关系。

（2）研究过程中要充分考虑各约束条件，建立在不同的注采平衡条件下压力、产量、注入量间的平衡关系，优选出最佳注采比及地层压力水平，确保油田安全高效地注水开发。