申 健，周文勝，潘 岳，姚 澤，沙雁紅

(1.中海油研究總院，北京 100028；2.海洋石油高效開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100028)

0 引 言

海上注水開(kāi)發(fā)油田比例和產(chǎn)量逐年增長(zhǎng)，“十二五”以后，注水油田年產(chǎn)量貢獻(xiàn)已超過(guò)海上油田總產(chǎn)量的60%。渤海區(qū)域60%的油田已實(shí)施注水開(kāi)發(fā)，貢獻(xiàn)了80%以上的產(chǎn)量。經(jīng)過(guò)幾十年的開(kāi)發(fā)，渤海油田已經(jīng)逐步進(jìn)入中高含水階段，加之大井距、多層系合采，地下油水分布更趨復(fù)雜。由于地層條件、井網(wǎng)和注采工藝等影響，注水開(kāi)發(fā)油田吸水和產(chǎn)液能力的變化也不同，在開(kāi)發(fā)中后期會(huì)出現(xiàn)注供不上采的情況，即出現(xiàn)注采系統(tǒng)不完善的局面[1]。前人對(duì)陸地油田注水井吸水能力方面進(jìn)行過(guò)大量研究，對(duì)于海上油田這方面研究甚少，尤其是注水井吸水能力下降對(duì)油田采出程度的影響幾乎無(wú)涉及。文中從吸水能力變化規(guī)律出發(fā)，分析影響因素，并研究渤海油田吸水能力下降對(duì)采出程度的影響。

1 渤海油田吸水能力影響因素

理論研究表明，注水井吸水能力隨含水的升高而逐漸增強(qiáng)，含水率越高，吸水能力增加越快[2-8]。但實(shí)際情況并非全部如此，有相當(dāng)一部分油田吸水能力隨含水升高而降低。隨著注水時(shí)間的延長(zhǎng)，長(zhǎng)慶油田北三區(qū)63%的注水井吸水能力呈下降趨勢(shì)[9]；吉林新立油田在注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，有18%的注水井吸水能力下降；勝利油田勝陀、樁西等各油田開(kāi)發(fā)中也存在不同程度的欠注問(wèn)題[10-11]。截至2016年年底，與投產(chǎn)初期相比，渤海29個(gè)注水開(kāi)發(fā)油田中有超過(guò)60%的注水油田吸水能力有不同程度的下降，且變化趨勢(shì)不一，注水時(shí)間越長(zhǎng)，吸水能力下降越嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)大量的調(diào)研及油田實(shí)例分析，結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，得出渤海油田注水井吸水能力下降的因素主要有水質(zhì)問(wèn)題，地層壓力下降導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率降低，現(xiàn)場(chǎng)注水流程的腐蝕、結(jié)垢、洗井頻次低，調(diào)剖作業(yè)失敗等。

1.1 水質(zhì)問(wèn)題

海上油田注水水源受限、平臺(tái)水處理設(shè)施局限以及水質(zhì)[12-13]處理難度大等問(wèn)題，導(dǎo)致渤海油田吸水能力下降。將油田水質(zhì)指標(biāo)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比(表1)，渤海S油田固體懸浮物含量為19 mg/L，粒徑為3.3 μm，含油量為37 mg/L，綜合評(píng)判結(jié)果為第五級(jí)。雖然S油田水質(zhì)各指標(biāo)均可達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，但固懸物含量和含油量2個(gè)指標(biāo)仍處于較低水平，有較大改善空間。實(shí)際上，不同儲(chǔ)層條件對(duì)水質(zhì)級(jí)別的要求也有很大差別，滲透率較低油田對(duì)水質(zhì)要求更為嚴(yán)格。為提升海上注水開(kāi)發(fā)油田吸水能力，需加強(qiáng)儲(chǔ)層條件與水質(zhì)適應(yīng)性方面的研究，進(jìn)一步提升和改善海上注水油田的水質(zhì)水平。

表1 S油田水質(zhì)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

1.2 地層壓力下降導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率降低

油田實(shí)際生產(chǎn)中注水不及時(shí)或排液時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，引起地層壓力下降，造成儲(chǔ)層壓實(shí)、滲透率降低，影響注水井吸水能力。如蓬萊P油田，經(jīng)過(guò)水井停注和油井泄壓導(dǎo)致儲(chǔ)層壓實(shí)，逐漸形成“欠注—壓實(shí)—欠注”惡性循環(huán)。通過(guò)物理模擬地層壓力下降(注水不及時(shí))再上升(恢復(fù)注水)的過(guò)程中，儲(chǔ)層滲透率的變化[14]。研究發(fā)現(xiàn)，疏松砂巖由于膠結(jié)物含量低、膠結(jié)程度差，孔隙度和滲透率會(huì)隨壓實(shí)作用的增大而降低。在油田地層壓力下降過(guò)程中，地層滲透率下降的同時(shí)，吸水能力發(fā)生大幅度的下降。地層壓力恢復(fù)以后，儲(chǔ)層物性基本得不到恢復(fù)，導(dǎo)致“欠注—壓實(shí)—欠注”的事實(shí)，嚴(yán)重影響油田開(kāi)發(fā)效果。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)注水流程的腐蝕、結(jié)垢

通過(guò)調(diào)研、分析現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)報(bào)告可知，現(xiàn)場(chǎng)部分罐體、管線(xiàn)、閥體存在腐蝕甚至報(bào)廢，管線(xiàn)結(jié)垢影響注水輸送量，造成注水堵塞，導(dǎo)致注水能力下降。建議開(kāi)展腐蝕、結(jié)垢檢測(cè)，從流程、藥劑共同出發(fā)控制腐蝕、結(jié)垢的發(fā)生或惡化，并做好對(duì)海上各平臺(tái)注水腐蝕結(jié)垢趨勢(shì)的預(yù)測(cè)工作。

1.4 洗井頻次低、調(diào)剖作業(yè)失敗

由于海上操作難度大、造價(jià)高等問(wèn)題而無(wú)法定期洗井，造成井筒不清潔，井內(nèi)的污物隨注入水帶入地層造成堵塞。分析渤海S油田H1井的洗井效果可知，洗井作業(yè)后吸水指數(shù)由15 m3/(d·MPa)上升至25 m3/(d·MPa)，并維持71 d才遞減到原水平，吸水能力得到很大改善。措施、調(diào)剖作業(yè)失敗也可導(dǎo)致吸水能力的大幅下降。例如歧口Q11、遼東J2井，調(diào)剖失敗后導(dǎo)致儲(chǔ)層不吸水，通過(guò)酸化才有一定程度的改善。

2 渤海油田吸水能力下降對(duì)采出程度影響

注水井吸水能力的下降，引起了注入壓力的提高以及注水量的下降，嚴(yán)重影響了注水油田的開(kāi)發(fā)效果。當(dāng)前，由于海上油田注水井注入壓力不能超過(guò)油藏破裂壓力的限制，導(dǎo)致注水井注入量持續(xù)下降，注水油田通過(guò)增加注水井?dāng)?shù)來(lái)滿(mǎn)足油田注入量的需求，導(dǎo)致油田投資成本大幅增加。

2.1 注水井吸水能力下降對(duì)開(kāi)發(fā)效果的影響

海上油田生產(chǎn)實(shí)踐表明，注水井吸水能力下降對(duì)開(kāi)發(fā)的影響主要體現(xiàn)在：液量降低，影響產(chǎn)油量。需多打注水井以彌補(bǔ)注水量的不足，增加投資。基于此制訂研究思路：假設(shè)油田注采比為1:1，注采井?dāng)?shù)比保持不變。計(jì)算因注水井吸水能力下降造成的產(chǎn)液量下降，再根據(jù)含水率折算影響的產(chǎn)油量。以3種不同下降程度典型油田為例，研究注水井吸水能力下降對(duì)油田采出程度的影響。

2.1.1 吸水能力下降超過(guò)70%的油田

L4油田吸水能力下降對(duì)開(kāi)發(fā)效果的影響見(jiàn)圖1。截至2016年年底，油田含水率為78%，采出程度為24%。油田平均吸水能力下降了72%，造成產(chǎn)油量減少43×104m3，相當(dāng)于石油地質(zhì)儲(chǔ)量的4.10%，占目前采出程度的17%。

圖1L4油田吸水能力下降對(duì)開(kāi)發(fā)效果的影響

2.1.2 吸水能力下降為50%～70%的油田

B28油田吸水能力下降對(duì)開(kāi)發(fā)效果的影響見(jiàn)圖2。截至2016年年底，B28油田含水率為51%，采出程度為5.5%。油田平均吸水能力下降了63%，造成產(chǎn)油量減少6.8×104m3，相當(dāng)于石油地質(zhì)儲(chǔ)量的0.90%，占目前采出程度的16.4%。

2.1.3 吸水能力下降小于50%的油田

B25油田吸水能力下降對(duì)開(kāi)發(fā)效果的影響見(jiàn)圖3。截至2016年年底，B25油田含水率為78%，采出程度為12.1%。油田平均吸水能力下降了42%，造成產(chǎn)油量減少91×104m3，相當(dāng)于石油地質(zhì)儲(chǔ)量的0.74%，占目前采出程度的6.1%。

圖2B28油田吸水能力下降對(duì)開(kāi)發(fā)效果的影響

圖3B25油田吸水能力下降對(duì)開(kāi)發(fā)效果的影響

2.2 吸水能力下降對(duì)采收程度影響圖版

將渤海油田注水井平均吸水能力下降的油田，按不同下降程度分3類(lèi)(大于70%、50%～70%、小于50%)，計(jì)算由于注水井吸水能力下降對(duì)油田采出程度造成的影響。通過(guò)分析3類(lèi)典型油田數(shù)據(jù)(圖1—3)，得到了渤海油田吸水能力下降對(duì)采出程度影響圖版(圖4)。由圖4可知，吸水能力下降程度對(duì)油田采出程度的影響是指數(shù)級(jí)的，即吸水能力下降幅度越大，對(duì)采出程度影響就越大。

已知油田目前的石油地質(zhì)儲(chǔ)量、采出程度和吸水能力下降程度，通過(guò)圖版就可以得出由于吸水能力下降所影響的采出程度和產(chǎn)油量，反之，根據(jù)油田吸水能力提升程度，也可計(jì)算油田的產(chǎn)量潛力。

3 實(shí)例驗(yàn)證

渤海BZ油田位于渤海南部海域，屬淺水三角洲沉積的復(fù)雜斷塊油藏。油田探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量為3 289.5×104m3，平均孔隙度為34.1%，平均滲透率為3 789.0×10-3μm2，地層原油黏度為5.4～37.7 mPa·s，屬高孔、高滲、低黏油藏。油田于2010年實(shí)施開(kāi)發(fā)，同年注水，目前有開(kāi)發(fā)井34口，其中油井23口，注水井11口。截至2016年年底，油田采出程度為9.4%，綜合含水為74.6%。經(jīng)過(guò)6 a的注水開(kāi)發(fā)，油田平均單井視吸水指數(shù)為41.9 m3/(d·MPa)，較初始吸水能力下降了40%。由吸水能力下降對(duì)采出程度影響圖版可知，吸水能力下降了40%，相當(dāng)于影響了采出程度的7.6%，最終導(dǎo)致產(chǎn)油量減少23.5×104m3。

圖4渤海油田吸水能力下降對(duì)采出程度影響圖版

BZ油田于2010年投產(chǎn)油井20口，年產(chǎn)量為53.1×104m3/a，截至2016年年底，20口井實(shí)際年產(chǎn)量為30.7×104m3/a，產(chǎn)油量減少了22.4×104m3/a。與圖版所得結(jié)果23.5×104m3/a的絕對(duì)誤差為1.1×104m3/a，相對(duì)誤差為4.9%，滿(mǎn)足工程需求。

4 結(jié) 論

(1) 通過(guò)研究渤海油田29個(gè)注水開(kāi)發(fā)油田吸水能力，與投產(chǎn)初期相比，超過(guò)60%的注水油田吸水能力有不同程度的下降，且變化趨勢(shì)不一，注水時(shí)間越長(zhǎng)，吸水能力下降越嚴(yán)重。導(dǎo)致渤海注水油田注水井吸水能力下降的4類(lèi)主要影響因素為：水質(zhì)問(wèn)題，地層壓力下降導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率降低，現(xiàn)場(chǎng)注水流程的腐蝕、結(jié)垢、洗井頻次低，調(diào)剖作業(yè)失敗。

(2) 利用油藏工程方法，量化了注水井吸水能力下降對(duì)油田開(kāi)發(fā)效果的影響程度，提出了渤海油田吸水能力下降對(duì)采出程度影響圖版，經(jīng)實(shí)踐證實(shí)，其結(jié)果滿(mǎn)足工程需求。研究成果可為油田后續(xù)注水方案調(diào)整提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。

[1] 申健，周文勝，潘岳，等.考慮變表皮影響的海上油田吸水能力預(yù)測(cè)新方法[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2017，17(22)：57-62.

[2] 李穎川.采油工程[M].北京：石油工業(yè)出版社，2006:212-216.

[3] 郭萬(wàn)奎，王杰，苗豐裕，等.油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中吸水指數(shù)變化規(guī)律研究[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1994，18(3)：30-33.

[4] 王陶，朱衛(wèi)紅，楊勝來(lái)，等.用相對(duì)滲透率曲線(xiàn)建立水平井采液、吸水指數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式[J].新疆石油地質(zhì)，2009，30(2):235-237.

[5] 柴世超.綏中36-1油田試驗(yàn)區(qū)注水井吸水能力分析及稠油油田注水模式初探[J].中國(guó)海上油氣，2004，16(1)：29-31.

[6] 彭太祥，石建設(shè)，顧文溶，等.注水井雙層同步測(cè)調(diào)一體化技術(shù)[J].大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2018，37(1)：94-97.

[7] 李明軍，楊志興，馬勇新.兩相滲流阻力法在轉(zhuǎn)注井吸水能力研究中的應(yīng)用[J].斷塊油氣田，2012,19(6)：740-742.

[8] 劉宇,張迎春,李紅英,等.產(chǎn)液、吸水指數(shù)預(yù)測(cè)方法及其在SZ36-1油田的應(yīng)用[J].特種油氣藏,2008,15(1):62-64,107.

[9] 李福軍，沈延偉，盧二付，等.北三區(qū)注水井吸水能力變化規(guī)律研究[J].石油化工應(yīng)用，2014,33(11)：1-6.

[10] 張本艷，張繼超，涂文利.勝利油田注水現(xiàn)狀及對(duì)儲(chǔ)集層的影響[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2007,34(3)：364-368.

[11] 王紅艷，張萍.注水水質(zhì)對(duì)勝陀油田注水井吸水能力的影響[J].油氣采收率技術(shù)，1997,4(3)：57-62.

[12] 張洪軍.注水水質(zhì)對(duì)儲(chǔ)層滲流物性及油藏開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)指標(biāo)的影響研究[D].成都:西南石油學(xué)院，2003.

[13] GARBUTT C F.Innovativetreatingprocessesallowsteam flooding with poor quality oilfield water[J].Journal of Petroleum Technology,1997,50(1):82-84.

[14] 周文勝,熊鈺,徐宏光,等.疏松砂巖再壓實(shí)作用下的物性及滲流特性[J].石油鉆探技術(shù),2015,43(4):118.