低滲透油田注水采油開發(fā)技術(shù)研究

楊振策

（延長油田股份有限公司吳起采油廠，陜西 延安 717600）

低滲透油田在油田地質(zhì)中占了很重要的一部分，低滲透油田的滲透能力比較弱，需要對油田進(jìn)行壓裂改造才能進(jìn)行開采。地質(zhì)條件對油田的開采有一定的影響，不同的地質(zhì)巖石和地質(zhì)結(jié)構(gòu)都是石油開采影響因素，在一定程度上增加了石油開采的難度。注水采油技術(shù)是現(xiàn)階段低滲透油田開采的重要技術(shù)。由于低滲透油田的影響因素較多，要根據(jù)產(chǎn)生的不同問題進(jìn)行具體分析，對此，本文進(jìn)行了低滲透油田注水采油開發(fā)技術(shù)研究。

1 提取油田特征

某油田的存儲油層分為四個油層，在中間兩層的油層占有很大的油量比重。油層所處的深度在900～1400m 之間，呈條帶形狀[1,2]。測量出每層相隔的平均厚度為10m，油層厚度相對比較薄，且油層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的組成巖石分布不均勻。某油田為低滲透油田，它比一般的油田滲透率較低，滲透率在（9.8～49.5）×101/3μm2，油層孔隙度為10.5%，所以油層之間的連接性不強(qiáng)，在儲藏油田的地層中物理參數(shù)比較差，增加了采油開發(fā)難度。某油田呈現(xiàn)出來上油下水的分布特點(diǎn)，上面是油田部分，下面是油水部分。

野外開發(fā)環(huán)境中，其電源要求：220V、50Hz；工作溫度：20～25°C；環(huán)境濕度：40%～60%；驅(qū)替流速：0.05mL/min；圍壓條件：2MPa；濕度在40%～60%之間。

該油田具有很多鼻狀的地質(zhì)構(gòu)造，為油田的儲藏提供工了有利的環(huán)境。在進(jìn)行對油田的特性進(jìn)行分析后，制定相應(yīng)的開采計(jì)劃，制定井排方向、設(shè)置注水強(qiáng)度、最后完成分層注水實(shí)施采油開發(fā)。

2 制定井排方向

根據(jù)油田的特征，制定好井排的方向，根據(jù)油田裂縫的走向，制定好井排方向，巖層裂縫走向與井排方向呈22.5°的角度，根據(jù)這個基礎(chǔ)設(shè)置井網(wǎng)，使井排的方向與裂縫方向一致，在制定排井中相互交錯布置[3]。在排井中加密井密，如果加密井較少，很容易出現(xiàn)注水效果出現(xiàn)偏差，油井合理安排走向以及數(shù)量，使井排油井符合油藏的實(shí)際線狀注水，為后面注水提供基礎(chǔ)條件。

目前，在低滲透油田注水井中，常采用酸化法、壓裂法、表面活性劑增注法，近年來，低滲透油田注水采油開發(fā)過程中，菱形九點(diǎn)法注采技術(shù)得到了廣泛的研究和應(yīng)用。在進(jìn)行某油田井排布置時，考慮油層裂縫方向，制定一個菱形井排，采油井排與注水井排交叉排列。某油田為低滲透油田，在油層裂縫部位中，滲透力比其他部位較好，菱形井排在一定程度上擴(kuò)展了井距，當(dāng)角井的含水量較高時，可以把菱形井排轉(zhuǎn)換成矩形五點(diǎn)井排，隨時根據(jù)水含量進(jìn)行重新布局。如圖1 所示。

圖1 菱形九點(diǎn)法注采圖

根據(jù)圖1 可知：對油田調(diào)整為菱形九點(diǎn)法注采井網(wǎng)，在低滲透油田中，一定要采取偏扁形的面積的注采井網(wǎng)，可以有效提高低滲透油田開采量。

井排方向制定，就是井網(wǎng)的形成，根據(jù)裂縫大小加密井網(wǎng)密度。某油田在原來的基礎(chǔ)上采油效率不高，多井排重新制定，加密井網(wǎng)密度，從原來井網(wǎng)密度為15.3 口/km2到現(xiàn)在26 口/km2，加大井網(wǎng)密度，共增加70 口井排，根據(jù)加密前后對比，在同一時間內(nèi)，采油量增加了1000t，如表1 所示。

表1 某油田加密井網(wǎng)效果分析表

由表1 可知：對井排進(jìn)行方向布局，加密井排密度，提高了水驅(qū)控制程度，增加了實(shí)際采油量，提高了對低滲透油田有效開采程度。

3 設(shè)置注水強(qiáng)度

在井排設(shè)置完成后，需要根據(jù)井排方向進(jìn)行注水，在注水過程中要全程進(jìn)行監(jiān)測，及時對注水產(chǎn)生的壓力值進(jìn)行分析。在開采過程中我們不僅需要重視注水強(qiáng)度，還需要提高對水質(zhì)的重視，水質(zhì)的好壞會直接影響開采效果[4]。在采油過程中，我們會使用很多機(jī)器設(shè)備，但它們會在開采中產(chǎn)生復(fù)雜的成分，可能會對水質(zhì)產(chǎn)生污染，加大了水質(zhì)處理的難度[5，6]，因此，需要設(shè)置統(tǒng)一、高適用性的機(jī)器設(shè)備聯(lián)合應(yīng)用模式，如圖2 所示。

圖2 中，包括以下設(shè)備：

圖2 低滲透油田注水采油開發(fā)的機(jī)器設(shè)備聯(lián)合應(yīng)用模式

1）非金屬巖心夾持器：耐壓25MPa，耐溫80℃，采用無磁材料制造，用不含氫核的氟油給夾持器加圍壓以模擬地層壓力。

2）核磁共振儀：型號為MacroMR12-150HI，射頻脈沖頻率范圍為1～30MHz，磁場強(qiáng)度0.3±0.05T，脈沖精度為100ns，頻率控制精度為0.1Hz。

3）恒速恒壓泵、圍壓泵：雙泵連續(xù)流動流速范圍為0.01～17mL/min，壓力控制范圍為0～70MPa。

4）手搖泵、中間容器：均由江蘇華興生產(chǎn)。

在核磁共振測試中，考慮壓力梯度、滲透率和注入倍數(shù)的影響，分析了這些因素對微觀賦存狀態(tài)的影響，研究了其對賦存狀態(tài)的影響規(guī)律，即在某油田開采過程中，采用兩個井組，分別進(jìn)行高強(qiáng)度注水和低強(qiáng)度注水。對高強(qiáng)度注水測試進(jìn)行展開，注水強(qiáng)度達(dá)到6.3m3/dm,注采比值為7。根據(jù)油井周圍情況變化，觀察到油井受力效果比較快，但在一定程度上，油井的含水量逐漸上升，已經(jīng)造成口井水淹，在另一個井口實(shí)行低強(qiáng)度注水，對油田注采比進(jìn)行控制，把注水強(qiáng)度控制在1.45m3/dm，注采比值下降到1.75，注水壓力得到了有效的控制，壓力基本穩(wěn)定在18MPa，但感覺到油井受力效果不明顯。所以在注入過高強(qiáng)度或者過低強(qiáng)度注水時，都不利于油田的有效開發(fā)，為了保證某油田得到合理的注水強(qiáng)度，利用油層盈余率來進(jìn)行換算，可用下列公式進(jìn)行表示：

公式中：Rp 表示油層盈余率；Mi 表示累計(jì)注水量；Mp 表示累計(jì)產(chǎn)水量；Vp 表示累計(jì)產(chǎn)油量；Co 表示油層有效孔隙體積；Vb 表示體積換算系數(shù)?；诖斯娇梢杂行Q算出來注水強(qiáng)度達(dá)到多少時，油井受力效果明顯。根據(jù)上述方程，我們可以制定在不同壓力速度下注水比值的大小，在某油田不同壓力環(huán)境下，制定注采比值，如表2 所示。

表2 某油田不同壓力下注采比值

某油田地層壓力的不同，注水強(qiáng)度不一樣，所產(chǎn)生的注采值不同，根據(jù)對注采值的計(jì)算，得出合適的注水量，過高或者過低注水強(qiáng)度都不利于油田的開采，要根據(jù)巖層裂縫走向進(jìn)行注水，調(diào)整注水量，提高油田開采率。

4 分層注水法注水采油

分層注水法注水采油是低滲透油田采油的重要技術(shù)，它為油田的有效開采提供了技術(shù)保障，促進(jìn)了資源企業(yè)的發(fā)展[7～9]。注水壓力必須控制在壓裂壓力附近，不能超過壓裂壓力太大，以保證原地層中的微裂縫開度和微裂縫開度，形成新的微裂縫，提高儲層的吸水能力，如果壓裂壓力遠(yuǎn)高于壓裂壓力，原有的小裂縫會逐漸擴(kuò)展為大裂縫，由此產(chǎn)生的裂縫尺寸也較大，容易造成油井單層注水和含水上升，也有可能裂縫尺寸過大，導(dǎo)致油井破裂層間粗糙，與水層相連[10～12]，導(dǎo)致大量注入水流入水層，油井失效，因此，必須要對裂縫的走向進(jìn)行分析，裂縫走向具有多向性，根據(jù)裂縫走向進(jìn)行注水[13～16]。

對于不同的油層，該油田甚至在相鄰油層的不同位置都表現(xiàn)出不同的特征。油田開發(fā)受較大影響，由于滲透力度不同，注水量也有較大差異，但同一層油層由于巖石性質(zhì)不同，注水量也會不同，因此在油田開發(fā)中要分階段注水，每個階段的注水量都要嚴(yán)格控制，低滲透油田的分層程度不高，加快勘探裂縫走向的工期，對每一個油層分別進(jìn)行注水，并最終合理地控制油層的開發(fā)。分層注水實(shí)時監(jiān)測圖如圖3 所示。

圖3 分層注水實(shí)時監(jiān)測圖

根據(jù)圖3 分層注水實(shí)時監(jiān)測圖可以監(jiān)控到水的流量，以及在注水時油層壓力的變化。低滲油藏的孔隙結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和低滲透微細(xì)孔隙內(nèi)流體流動力學(xué)特性決定了其滲流規(guī)律，其中，超前注水、先注后采等注水開發(fā)方式，可有效地補(bǔ)充地層能量，避免壓敏效應(yīng)對開發(fā)的不利影響，并最終提高油田整體收益，減緩遞減速度，提高采收率。超前注水的初期，油田產(chǎn)油量是會明顯提高的，但由于地層壓力下降，會導(dǎo)致油田整體收益下降。

超前注水后，在一定時間內(nèi)，注水量基本不變，保持一定水平，超前注水的油井地層壓力將繼續(xù)上升，上升到一個臨界點(diǎn)，然后壓力值保持不變，不再有上升空間，為此，在油田開發(fā)初期，可以根據(jù)壓力大小有效調(diào)節(jié)注水流量。對分層注水進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，對油田開采條件提供保障，能夠獲取井下更多數(shù)據(jù)，提高分層效率，有效進(jìn)行石油開采。

3 結(jié)束語

在當(dāng)今社會，石油成為我們生活的必需品，國內(nèi)開采的油量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我們的需求。由于對我國石油開采力度不足，我們大量向國外進(jìn)口石油，使大量資金流入國外，所以加大對石油開采技術(shù)的研發(fā)，特別是有效對復(fù)雜地質(zhì)油田進(jìn)行開發(fā)，可以有效提高保證我們石油的開采量。為了使低滲透油田得到開發(fā)，研究注水采油開發(fā)技術(shù)尤為重要。本文研究中，對注水采油開發(fā)技術(shù)研究還不全面，在下一次研究中，將對注水采油技術(shù)進(jìn)行全面的分析，提出相應(yīng)的優(yōu)化方法，以期提升注水采油開發(fā)技術(shù)在低滲透油田中的應(yīng)用。