超低渗油藏低含水阶段氮气泡沫驱注入参数设计

汤佳佳 霍萍萍 武金卫 李康 涂彬

1.延长油田股份有限公司七里村采油厂 陕西 延安 716000 2.中国石油大学（北京） 北京 100000

延长油田SJH区块大部分井初期依靠天然能力衰竭开发，产出水均为地层水，含水率稳定在20%左右。此时油井的储量动用范围有限，主要在近井地带，并且随着地层压力的降低，产液和产油量均逐渐降低。油井处于低含水率阶段，一方面原因可能为裂缝不发育，未形成油水井间水窜；另一方面原因可能为注入水未突破，尚未波及至油井。在低含水率阶段，这类油井面临的主要问题是地层压力低、能量供给不足。针对此类油井，本文有针对性提出了氮气泡沫驱参数设计方法，以地层能量的补充和恢复为主要目标，以弱调驱作用为辅助目标，并针对SJH区块特点设计了相应注入参数。

1 水源充足氮气与泡沫液+水交替注入参数设计方法

延长东部各采油厂注水资源、气体资源均相对缺乏，在实际氮气泡沫驱开发参数设计时需要考虑实际注入流体资源现状进行优化。首先考虑当水源充足时，对泡沫驱方案设计思路为充分发挥注入水对补充地层能量的作用，此时注入气段塞对水窜具有抑制作用，另外注入泡沫液可充分发挥注入泡沫液对泡沫驱流体注入能力及提高发泡能力的作用。对于特低渗、超低渗储层，由于泡沫液与储层原油界面张力低，因此毛管力也低，所以同样的注入量注入水比注入泡沫液注入压力要高。由于氮气与水交替注入、氮气与泡沫液交替注入均可以产生泡沫，只是注入压力具有差异性，因此可以根据实际注入压力允许情况选择注入方式。泡沫液成本相对较高，在水的注入能力满足压力供给需求的情况下，推荐优先采用氮气-水交替注入。

已有研究表明[1-3]，如果泡沫驱周期太短，则注入气和泡沫液或水交替频繁，而段塞在地层中运移仅在近井地带，则会造成近井地带多相流严重，没有充分发挥泡沫驱调驱和补充地层能量作用。另一方面，如果泡沫驱周期太长，则单个段塞过长，容易发生水窜或气窜。根据机理分析，建议五个交替注入周期内，总注入量为1个注采井间有效波及总烃体积（HCPV）为宜。对于特低渗油藏，有效波及范围一般为注采井间主流线方向，对于整个井网单元来说，HCPV的约1/3可以近似为有效波及体积。则每个周期的总注入体积可设计为约0.06HCPV。

因此，当水源充足时，考虑设计注入泡沫液HCPV数和注水HCPV数远大于注入氮气HCPV数。注泡沫液+注水用以补充地层能量，注氮气目的是调驱。根据上述方法，得到设计注入参数如图1所示，每个注入周期推荐注水段塞0.05HCPV、注气段塞0.01PV，同时推荐第一个注入周期注入适量泡沫驱，以降低注入压力。

图1 水源充足时氮气与泡沫液+水交替注入量设计及段塞分布示意图

2 水源不足氮气泡沫驱氮气与水交替注入参数设计方法

当水源不足、气源充足时，需要充分发挥注入气对补充地层能量的作用，同时注入适量水用于调驱，减缓气窜。因此，设计注入参数如图2所示，注入量设计仍为在五个交替注入周期内，总注入量为1个注采井间有效波及HCPV，即每个周期的总注入体积推荐为0.06HCPV，其中注气段塞0.05HCPV、注水段塞0.01HCPV。此时采用较长的注气段塞发挥二次采油作用，并推荐较高的注气强度，以补充地层能量，进而提高产油量，改善开发效果。同时采用较短的注水段塞，主要是为了调节可能发生的气窜。

图2 水源不足时氮气与水交替注入量设计及段塞分布示意图

3 水源不足氮气泡沫驱氮气与泡沫液交替注入参数设计方法

当水源不足时，可以考虑氮气泡沫驱氮气与泡沫液+水交替注入，也可以考虑氮气泡沫驱氮气与泡沫液交替注入，其中的区别主要在于注入水还是泡沫液。相比于注水，注入泡沫液一方面可以更好地实现地层发泡，另一方面可以减小注入压力，因此当注入井注水压力较高时，可以选择注入泡沫液。从开发效果看，泡沫液作用略好于注水，但成本稍高。当注入井注入压力较高时，设计了氮气与泡沫液交替注入参数，注入参数设计如图3所示，每个注入周期推荐注气段塞0.05HCPV、注泡沫液段塞0.01HCPV。

图3 水源不足时氮气与泡沫液+水交替注入量设计及段塞分布示意图

4 SJH 区块低含水区氮气泡沫驱参数设计及效果预测

SJH区块储层平面上连通性较好，储层纵向上多层，油藏埋藏浅，压裂多为水平缝，储层平均渗透率属于致密油藏，储层层间、层内、平面与微观四个尺度非均质性强。目标区块综合含水率相对不算太高，低含水井较多，但是也有一些井含水率增加较快，低产井数量较多。虽然SJH区块注水时间较长，但是依然存在地层能量不足情况。基于目标区块地质油藏、地层能量、生产动态及注入流体资源等特点，开展氮气泡沫驱开发方式应该充分发挥其三次采油的调驱作用，同时也兼有补充地层能量的二次采油的任务，据此设计和优化注入参数。

根据SJH区块油藏参数可以计算，当注采井距150m，孔隙度0.083，初始含油饱和度0.615，有效厚度为5m，则一个五点井网单元HCPV的数值为3088m3，有效波及HCPV的数值为1019m3。进而可以根据油井注水、注气能力，计算出每个周期注水、注气时间。另外需要注意的是，注入气要考虑地下体积，注入井近井地带注入压力7～8MPa下，体积系数约0.013。

延长东部各采油厂注水资源相对缺乏、气体资源需要视情况购买，考虑到SJH区块注水资源与注气资源现状，目前设计了两个方案，在实际氮气泡沫驱开发参数设计时可根据流体资源实际情况进行优化。

在水源充足、气源不足条件下，SJH低含水区泡沫驱注入参数设计如表1所示。方案设计以注水为主要驱替及补充能量介质，注气用于调节水窜。考虑到泡沫驱注入量推荐使用较高的注入强度，大部分井注入压力相对较高，因此每个周期设计注氮气1个月、注泡沫液1个月、注水4个月。

表1 水源充足、气源不足情况下SJH低含水区泡沫驱注入参数设计

通过进行数值模拟，在水源充足、气源不足条件下，氮气与泡沫液+水交替注入方案与水驱方案相比，实施泡沫驱后，日产油量有所回升，并且明显高于水驱开发，区块日产油量提高了4.1方/天，预测十年累产油量比水驱提高了22%，此注入参数下的泡沫驱开发效果预计较好。

在水源不足、气源充足条件下，SJH低含水区泡沫驱注入参数设计如表2所示。此方案以注氮气为主要驱替及补充能量介质，考虑到泡沫驱注入量推荐使用较高的注入强度，大部分井注入压力相对较高，因此每个周期设计注氮气5个月、注泡沫液或水1个月，其中泡沫液和水可以在不同周期交替。

表2 水源不足、气源充足情况下 SJH低含水区泡沫驱注入参数设计

通过进行数值模拟，在水源不足、气源充足条件下，氮气与泡沫液+水交替注入方案与水驱方案相比，实施泡沫驱后，日产油量有所回升，并且明显高于水驱开发，区块日产油量提高了4.4m3/d，预测十年累产油量比水驱提高了25%，此注入参数下的泡沫驱开发效果预计也较好。

上述两个方案表明，所设计的氮气泡沫驱注入参数在SJH区块具有良好的适应性，可用于指导氮气泡沫驱方案设计。

5 结束语

针对延长油田SJH区块低含水油井地层压力低、能量供给不足等特点，分别设计了水源充足及水源不足条件下的氮气泡沫驱注入参数，充分发挥氮气泡沫驱调驱的三次采油作用，同时充分发挥氮气泡沫驱补充地层能量的二次采油作用。

根据油藏实际参数，对SJH区块低含水区进行了泡沫驱方案设计，考虑了水源充足和水源不足两种情况，预测实施泡沫驱效果均较好，十年累产油量比水驱方案提高了22%～25%。