低滲油藏超前注水和井網(wǎng)優(yōu)化方式研究

王霏

摘 要：低滲油藏具有儲(chǔ)層顆粒細(xì)小、孔喉細(xì)微、膠結(jié)物含量高等特征。由于流體賴(lài)以流動(dòng)的孔喉細(xì)小，孔隙微觀結(jié)構(gòu)影響程度大，孔隙介質(zhì)與流體作用相對(duì)較強(qiáng)，因此，流體在低滲介質(zhì)中的滲流規(guī)律不再遵循線性的達(dá)西公式。低滲透油氣藏分布廣泛，開(kāi)發(fā)潛力巨大。目前，已投入開(kāi)發(fā)的低滲油藏基本采用注水開(kāi)發(fā)，由于低滲油藏特殊的滲流特征，采用常規(guī)注水方式開(kāi)采的開(kāi)發(fā)效果并不理想。研究人員根據(jù)低滲油藏的滲流特征對(duì)以往的注水方式進(jìn)行了改善，開(kāi)發(fā)效果明顯。

關(guān)鍵詞： 低滲油藏;滲流特征;注水方式;改善效果

1 低滲油藏滲流特征

國(guó)內(nèi)有研究者發(fā)現(xiàn)，水或原油在低滲巖石孔隙中滲流時(shí)，由于巖石孔隙開(kāi)度?。?≤1 μm） ，比表面大，加劇了邊界層對(duì)油水滲流的影響。此時(shí)，只有附加一個(gè)壓力梯度才能破壞邊界層并使油水開(kāi)始流動(dòng)，該附加壓力梯度即為啟動(dòng)壓力梯度。啟動(dòng)壓力梯度的存在使得流體的滲流過(guò)程成為非達(dá)西滲流，有效壓力系統(tǒng)難以建立; 同時(shí)，由于低滲透油藏大多屬于應(yīng)力敏感性油藏，隨著注入水的進(jìn)入或地層流體的采出，地層巖石的有效覆壓將會(huì)發(fā)生變化，巖石發(fā)生形變，從而引起地層孔隙度和滲透率發(fā)生變化。由于這種變化的不可逆性，最終將會(huì)影響油藏的產(chǎn)能和開(kāi)發(fā)效果。因此，啟動(dòng)壓力梯度及應(yīng)力敏感是低滲油藏最顯著的滲流特征。王道富等人對(duì)長(zhǎng)慶低滲油藏某區(qū)塊 100 多塊巖心的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，低滲透油藏隨著滲透率的降低，地層流體的啟動(dòng)壓力梯度急劇增加，兩者之間呈冪函數(shù)關(guān)系。巖心應(yīng)力敏感系數(shù)與巖心初始滲透率在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下呈線性關(guān)系，而且對(duì)于低滲透油藏，應(yīng)力敏感的影響顯著增加，只要存在壓力降，就會(huì)有滲透率的損失。李忠興等人根據(jù)非達(dá)西滲流試驗(yàn)和壓力敏感試驗(yàn)，建立了考慮啟動(dòng)壓力梯度和巖石壓力敏感的數(shù)學(xué)模型，并給出了均值無(wú)限大油藏中一口井的產(chǎn)能預(yù)測(cè)公式，即為低滲透油藏滲流理論模型，為低滲油藏的開(kāi)發(fā)提供了理論依據(jù)。

2 低滲透油藏注水開(kāi)發(fā)要點(diǎn)

啟動(dòng)壓力梯度及應(yīng)力敏感導(dǎo)致低滲油藏的注水開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀不理想，采油速度和采收率較低。由前面分析可知，保持合理的地層壓力是低滲油藏開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵因素。依據(jù)變形介質(zhì)的壓敏效應(yīng)機(jī)理和非線性達(dá)西滲流理論，研究人員創(chuàng)建了以提高地層能量、克服啟動(dòng)壓力、降低壓敏傷害、建立有效的驅(qū)替壓力系統(tǒng)的超前注水技術(shù)，同時(shí)，對(duì)于低滲油藏的儲(chǔ)層改造技術(shù)也有了新的要求。

2.1超前注水配套技術(shù)

超前注水技術(shù)能夠提高單井產(chǎn)量和最終采收率。王道富等人根據(jù)低滲透油藏非線性滲流數(shù)學(xué)模型，提出了在超前注水期運(yùn)用保持合理地層壓力水平、注水壓力、注水強(qiáng)度和注水時(shí)機(jī)的開(kāi)發(fā)技術(shù)，該技術(shù)在長(zhǎng)慶等低滲透油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后取得較好的開(kāi)發(fā)效果，單井產(chǎn)量提高15% ～20% 。

2.2低滲油藏儲(chǔ)層改造技術(shù)

低滲油田大多含有裂縫，通過(guò)儲(chǔ)層改造技術(shù)實(shí)現(xiàn)裂縫與基質(zhì)的良好匹配，降低啟動(dòng)壓力梯度和儲(chǔ)層壓敏傷害，建立注水滲流條件下的有效驅(qū)替不僅可以實(shí)現(xiàn)低滲油藏的有效開(kāi)發(fā)，更是低滲油藏開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。長(zhǎng)慶油田針對(duì)低滲透厚油層采用了多級(jí)加砂壓裂技術(shù)，不僅保證了橫向上的深度改造，而且實(shí)現(xiàn)了縱向上的有效支撐，增產(chǎn)效果明顯。同時(shí)，為了提高橫向改造程度，還采用了直井水力射孔射流壓裂工藝技術(shù)，有效改善了平面和剖面滲流條件，與采用常規(guī)壓裂措施相比增產(chǎn)效果突出。王忍峰等人針對(duì)低滲儲(chǔ)層物性差、平面非均質(zhì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，提出了通過(guò)壓裂改造，形成主裂縫與次生裂縫相結(jié)合的裂縫系統(tǒng)儲(chǔ)層改造新思路，以降低油水滲流阻力，突破儲(chǔ)層非均質(zhì)性的屏蔽影響，擴(kuò)大油井的泄流面積，從而達(dá)到增產(chǎn)的目的。在西峰油田低滲區(qū)塊試驗(yàn)的多裂縫壓裂工藝以該思路為技術(shù)路線，溝通了天然微裂縫和形成的新裂縫，擴(kuò)大了水力壓裂泄流面積，增產(chǎn)效果良好。

3 低滲透油藏注空氣采油技術(shù)

低滲油藏由于儲(chǔ)層喉道極為細(xì)小，即使高壓注水也難以保持注采平衡，而且儲(chǔ)層極易受到注入流體的傷害。早在 20 世紀(jì)初，針對(duì)特低滲油藏提出了注氣開(kāi)采技術(shù)，用以解決該類(lèi)油藏注水開(kāi)發(fā)有效壓力系統(tǒng)難以建立的問(wèn)題。目前，我國(guó)許多油田都已進(jìn)入中、高含水期，注水開(kāi)發(fā)技術(shù)投入與經(jīng)濟(jì)效益之間的矛盾日益突出。注空氣相比注 CO2、N2、煙道氣或烴類(lèi)氣體開(kāi)采低滲透輕質(zhì)油油藏是一項(xiàng)富有創(chuàng)造性的提高采收率新技術(shù)。其來(lái)源廣闊，不受空間和地域限制，氣源最豐富，成本最廉價(jià)，而且空氣注入性強(qiáng)，對(duì)低滲油藏具有良好的適應(yīng)性，因此，應(yīng)用前景極為廣闊。注空氣驅(qū)油機(jī)理多且復(fù)雜，各種機(jī)理的相對(duì)重要性取決于油藏特性。低滲輕質(zhì)油藏注空氣提高采收率的主要機(jī)理： 一是傳統(tǒng)的注氣效應(yīng); 二是注入的空氣與原油發(fā)生氧化作用，形成間接的煙道氣驅(qū)或氮?dú)怛?qū)。60 年代以來(lái)，美國(guó)人對(duì)空氣驅(qū)油技術(shù)做了大量室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究，并且現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了相應(yīng)試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)注空氣驅(qū)油配套技術(shù)逐漸完善。從 1967 年開(kāi)始，美國(guó)的阿莫科石油開(kāi)采公司及其他石油公司在美國(guó)南北 Dakota 州的Willston盆地實(shí)施了一些商業(yè)性規(guī)模的注空氣驅(qū)油項(xiàng)目。在這些項(xiàng)目中，空氣驅(qū)油藏由于注入能力特低，注水難度極大。從現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況來(lái)看，Amoco 石油公司實(shí)施的兩個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目增油效果明顯，提高采收率 10%。目前，美國(guó)Williston 盆地東南部的 Coral Creek 油田進(jìn)行了空氣驅(qū)先導(dǎo)性試驗(yàn)，阿根廷的Barrancas油田進(jìn)行了空氣驅(qū)可行性評(píng)價(jià)，印度尼西亞Handil油田進(jìn)行了空氣驅(qū)先導(dǎo)性試驗(yàn)。綜合分析各自的開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)可以看出，空氣驅(qū)可以提高 14%～16% 的采收率。在油田進(jìn)行了注空氣驅(qū)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。其中，陜北吳旗延長(zhǎng)油礦油藏深度為 1 920 m，油藏溫度為 53 ℃，滲透率區(qū)間 0.55×10-3～3.5×10-3μm2，試驗(yàn)過(guò)程中未發(fā)生安全事故。為防止氣竄，后來(lái)空氣驅(qū)改為空氣泡沫驅(qū)。孫黎娟等人對(duì)低滲油藏注氣采油的可行性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，對(duì)于低滲巖心，氣驅(qū)比水驅(qū)平均提高 3.8% 的采收率，而且注氣所需壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于注水壓力，注氣的最小合理井距也遠(yuǎn)大于注水井合理井距。

總結(jié)國(guó)內(nèi)外礦場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)可以看出，無(wú)論從技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上，采用注空氣驅(qū)油都是成功的，項(xiàng)目均有較大的凈利潤(rùn)回報(bào)，前景非常廣闊。油藏埋藏越深，溫度越高，實(shí)施注空氣驅(qū)油條件越好。

4 結(jié)語(yǔ)

（ 1） 啟動(dòng)壓力梯度和應(yīng)力敏感與地層滲透率之間均為冪函數(shù)關(guān)系，對(duì)低滲油藏的有效開(kāi)發(fā)影響較大。在制定低滲油藏開(kāi)發(fā)方案時(shí)，不僅要進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，還需要綜合考慮兩者各自的影響因素。（ 2） 超前注水技術(shù)有利于建立較高的壓力系統(tǒng)和注水滲流條件下的有效驅(qū)替，但現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用要求嚴(yán)格，要根據(jù)油藏條件確定合理的超前注水壓力保持水平、注水壓力、注水強(qiáng)度和注水時(shí)間，以提高單井產(chǎn)能并減緩油田產(chǎn)能的綜合遞減率。（ 3） 儲(chǔ)層改造是低滲油藏開(kāi)發(fā)的最根本技術(shù)之一，前置酸加砂壓裂技術(shù)、多級(jí)加砂壓裂技術(shù)、多裂縫壓裂技術(shù)等都為低滲油藏的開(kāi)發(fā)開(kāi)辟了新的途徑。（ 4） 注空氣驅(qū)油適應(yīng)于各種類(lèi)型油藏，也是目前挖掘低滲透油藏剩余儲(chǔ)量最廉價(jià)、最有發(fā)展前景的三次采油方法之一，能夠建立比注水更有效的壓力系統(tǒng)。我國(guó)空氣驅(qū)技術(shù)起步較晚，在吸收引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)配套技術(shù)的同時(shí)，更要形成我國(guó)低滲油藏注空氣驅(qū)油技術(shù)的完整體系。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂潔.低滲油藏高效采[J].中國(guó)石油石化，2010，（ 13） ：54 - 57.

[2]王小琳，武平倉(cāng)，韓亞萍，等.西峰油田長(zhǎng) 8 層注水現(xiàn)狀及投注措施效果[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2018，35（ 3） ：344 - 348.

[3]楊正明，于榮澤，蘇致新，等.特低滲透油藏非線性滲流數(shù)值模擬[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2019，37（ 1） ： 94 -98.