江苏油田复杂断块低渗透油藏压驱研究与实践

蔡新明，黄艳梅，金忠康

（1.中国石化江苏油田分公司勘探开发研究院，江苏扬州 225009；2.中国石化江苏油田分公司采油二厂，江苏金湖 211600）

江苏油田地质储量以低渗透油藏为主，占比54.5%，采出程度只有17.3%，其中特低渗油藏地质储量占比9.0%，采出程度只有6.1%。由于储层物性极差，油井需要压裂投产，压裂缝易水窜，注入水无效循环，常规注水开发难以建立有效驱替系统，导致水井“欠注、注不进”、油井“采不出”等问题［1-4］。压驱注水技术与常规压裂技术［5］不同，通过采用大排量、高压泵注设备，以高于地层破裂压力的泵注压力，短期、连续地向地层内泵入大量水，补充地层能量，提高油井产能，从而改善水驱开发效果。目前，压驱注水技术已在胜利油田、大庆油田得到广泛的应用［6、7］。本文根据压驱开发的机理和特点，优选H59 井区开展压驱现场试验，探索老区挖潜提效新路径。

1 压驱机理

压驱快速注水，近井储层孔隙压力增加，迫使岩石发生微破裂，同时开启天然裂缝，形成微裂缝带［8］。通过压驱形成高压力场，促进小孔隙低渗带吸水。常规注水为纺锤状波及，压驱形成压裂缝，形成拟水平井，改变了常规压差下的油水运动规律，提高了波及系数［9-10］。通过提高注入压力，形成拟水平井注水。一方面提高了注采压差，另一方面减小了注采井距，有利于建立有效驱替。

2 压驱数值模拟研究

利用cmg 软件，对H59 井区的9 口井（其中2 口注水井、7 口采油井）进行压驱数值模拟研究。针对压驱及低渗透油藏特点，主要对造缝机理、渗吸机理、压敏效应进行模拟。

2.1 造缝机理的模拟

通过网格细分模拟人工压裂造缝，利用区块以前压裂井的裂缝监测资料，确定压驱时的裂缝方向、裂缝高度等裂缝参数，模拟油藏压力达到一定数值时生成裂缝（或者裂缝开启）。

（1）通过微地震人工裂缝监测技术确定裂缝的主要展布方向，根据裂缝的方向确定网格的走向。

（2）通过压裂井的压裂曲线、地层压力（孔隙压力）、岩石抗拉强度计算最大最小应力［11］。计算公式为：

式中，σH为最大主应力，MPa；σh为最小主应力，MPa；pf为破裂压力，MPa；pp为地层压力，MPa；St为岩石抗拉，MPa。

（3）压驱裂缝的描述。首先根据周围井的裂缝监测资料确定裂缝的方向，然后通过网格定义压驱裂缝的半长、方位、开启压力等。当地层应力超过岩石的破裂压力时，裂缝就会开启。

2.2 渗吸机理的模拟

压驱过程既存在水驱油也存在油驱水，需要驱替、渗吸两条相渗曲线（见图1）。驱替相渗曲线通过水驱油试验获得，渗吸相渗曲线通过压汞曲线计算求得（见图2）。

图1 进汞退汞毛管力曲线

图2 驱替渗吸相渗曲线

2.3 压敏效应的模拟

在开发过程中，尤其是低渗储层随着地层压力逐渐下降，地层岩石受到压缩，岩石中的微小孔道闭合，从而引起渗透率的降低，影响地下油水运动规律。

地层压力上升使初始闭合状态的微裂缝开启，渗透率增加，压力降低后渗透率降低。因此需要在数模中考虑压敏效应。通过岩石分区，描述不同储层渗透率随压力的变化，精细刻画压敏效应。通过室内试验（见图3），建立渗透率随压力变化的关系曲线。

图3 渗透率随压力变化曲线

3 压驱选井

根据压驱注水的机理及江苏油田复杂断块低渗透油藏特点，确定压驱选井规则：①区块封闭、内部断层不发育的井区，防止注入水无效扩散；②能量不足、采出程度低、有压驱的物质基础；③砂体发育，注采连通性好；④应力各向异性应小于0.3，当应力各向异性大于0.3 时，易形成单缝，导致暴性水淹；⑤主应力方向与注采方向具有较大夹角，油井压裂裂缝方向与注采方向基本一致的井区不适宜压驱；⑥地面供水管网、水源充足；⑦井筒无破损，固井质量合格，无管外窜。

4 压驱注入参数研究

4.1 注入总量优化

根据物质平衡法推导，注水量与地层压力的关系如下：

式中，Wi为累计注水量，104m3；Wp为累计产水量，104m3；Np为累计产油量，104t；Bw为地层水体积系数；N为地质储量，104t；Boi为原始原油体积系数，小数；Bo为原油体积系数，小数；Ct为综合压缩系数，小数。

通过公式（2），计算注水量与地层压力的关系（见图4），地层破裂压力对应的注水量为总注入量。通过公式（1）计算H59-1 井区破裂压力为41.1 MPa，确定H59-1 井的压驱注入量为3×104m3。为防止水窜，根据井组动态变化，边注边观察，分周期逐级追加注入。

图4 H59-1井注水量与地层压力的关系

4.2 注入速度优化

注入排量越大，方向性指进越明显，注入速度越大，驱替效果就越强，水驱波及体积越小，不利于注水吞吐，采收率随之降低（见图5）。为确保压驱形成的微破裂带集中于注入目的层，避免水窜，在满足注入的条件下，应适当控制施工排量，注入速度控制在600 m3/d以下。

图5 注入速度对采收率的影响

4.3 注入压力优化

压驱时的井底压力与破裂压力应接近，避免生产主裂缝。根据破裂压力、液柱压力、不同排量时的摩阻压力计算施工压力（见表1）。同时考虑套管抗压及施工时间，注水施工限压50 MPa。

表1 不同注入排量下施工压力预测

5 现场应用

在数值模拟、物质平衡分析的基础上，针对每口井编写压驱注入设计方案，开展压驱注水试验，取得了一定的效果。

自2021 年以来，江苏油田开展了11 井次压驱注水试验，覆盖地质储量208.96×104t，累计注入15.75×104m3，累计增油3 261t（见表2）。

表2 压驱井组实施情况

6 结论与建议

（1）压驱注水能够实现注水井短期内大量注入、形成近井裂缝带，既能有效实现增注，也有利于后期转入常规注水。

（2）在数值模拟、物质平衡分析的基础上，优化了注入量、注入速度，成功指导了压驱矿场实施，为复杂断块低渗透油藏改善开发效果提供了新思路。

（3）较大排量压驱易造成水窜，对于江苏油田复杂断块低渗透油藏不适用，下步现场试验应采取小排量、微压驱方案。

（4）建议对压驱裂缝的扩展进行更深入研究，以精准指导矿场施工。