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超前注水技术在吴旗油田低渗透油藏开发中的应用

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超前 注水 技术 吴旗 油田 渗透 油藏 开发 中的 应用
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超 前 注 水 技 术 在 吴 旗 油 田 低 渗 透 油 藏 开 发 中 的 应 用 磊 1, 王 志 伟 1, 任 艳 子 2, 古 志 英 2(1. 西 安 石 油 大 学 , 陕 西 西 安   710065; 2. 辽 河 油 田 分 公 司 欢 喜 岭 采 油 厂 , 辽 宁 盘 锦   124114)摘   要 : 针 对 吴 旗 油 田 吴 93 区 块 低 渗 透 油 藏 递 减 快 、 稳 产 难 、 采 收 率 低 的 特 点 , 采 用 了 超 前 注 水 技术 开 发 。 在 油 藏 研 究 基 础 上 从 水 井 注 水 时 机 、 注 水 见 效 时 间 、 注 水 压 力 、 注 水 强 度 的 确 定 4 个 方 面 对 超 前注 水 技 术 措 施 进 行 了 阐 述 。 该 方 法 在 吴 旗 油 田 实 际 生 产 中 取 得 了 明 显 效 果 , 对 吴 旗 油 田 低 渗 及 特 低 渗 透油 藏 的 开 发 具 有 重 要 意 义 。 同 时 对 同 类 油 田 或 区 块 的 开 发 具 有 借 鉴 作 用 。关 键 词 : 低 渗 透 油 藏 ; 吴 旗 油 田 ; 超 前 注 水 ; 注 入 压 力 ; 油 田 开 发近 年 来 , 随 着 国 内 石 油 需 求 压 力 的 增 大 , 低 渗 透油 藏 的 勘 探 和 开 发 越 来 越 受 到 重 视 。 低 渗 透 油 藏 , 尤其 是 特 低 渗 透 油 藏 属 于 弹 塑 性 储 层 , 渗 流 阻 力 大 , 压力 传 导 能 力 差 , 油 井 自 然 产 能 低 。 区 块 投 产 后 , 地 层压 力 下 降 快 , 产 量 递 减 大 , 且 难 以 恢 复 . 为 了 提 高 低渗 透 油 田 开 发 效 果 , 近 年 开 展 了 许 多 针 对 低 渗 透 油藏 渗 流 机 理 的 研 究 , 并 尝 试 应 用 到 矿 场 实 践 中 , 超 前注 水 就 是 其 中 一 项 行 之 有 效 的 方 法 。1  超 前 注 水 开 发 原 理超 前 注 水 是 指 注 水 井 在 采 油 井 投 产 前 投 注 油 井投 产 时 其 泄 油 面 积 内 含 油 饱 和 度 不 低 于 原 始 含 油 饱和 度 , 地 层 压 力 高 于 原 始 地 层 压 力 并 建 立 起 有 效 驱替 系 统 的 一 种 注 采 方 式 [1 ]。低 渗 透 油 田 存 在 启 动 压 力 梯 度 , 渗 流 呈 “ 非 线性 ” 特 征 。 大 量 的 实 验 资 料 表 明 : 渗 透 率 越 小 , 非 达 西渗 流 特 征 越 明 显 。 当 渗 透 率 低 到 一 定 程 度 时 , 存 在 着启 动 压 力 梯 度 。 典 型 的 低 渗 透 非 达 西 渗 流 主 要 表 现为 : ① 存 在 着 不 为 零 的 启 动 压 力 梯 度 ; ② 当 压 力 梯 度大 于 启 动 压 力 梯 度 时 , 渗 流 速 度 与 压 力 梯 度 存 在 非线 性 关 系 [3 ]。 非 达 西 渗 流 过 程 可 以 用 图 1 进 行 描 述 :A 点 为 液 体 开 始 流 动 的 启 动 压 力 梯 度 ,段 为 液 体 流 速 呈 下 凹 型 增 加 的 实 测 曲 线 ,D E 线 段为 实 测 的 达 西 渗 流 直 线 。 D 点 为 由 曲 线 变 为 直 线 的临 界 压 力 梯 度 。 C 为 D E 直 线 延 伸 与 压 力 梯 度 坐 标 的交 点 , 通 常 称 为 拟 启 动 压 力 梯 度 。 直 线 (即 D E 线 )延长 线 (即 ) 不 通 过 坐 标 原 点 , 这 是 非 达 西 渗 流的 主 要 特 征 。图 1  低 渗 透 非 达 西 渗 流 特 征 曲 线从 国 内 外 超 前 注 水 所 取 得 的 认 识 来 看 , 超 前 注水 技 术 开 发 有 如 下 特 点 :① 可 建 立 有 效 的 压 力 驱 替 系 统 , 单 井 获 得 较 高的 产 量 。② 降 低 因 地 层 压 力 下 降 造 成 的 渗 透 率 伤 害 。③ 有 利 于 提 高 油 相 相 对 渗 透 率 。④ 超 前 注 水 有 利 于 提 高 最 终 采 收 率 。2  超 前 注 水 技 术 的 实 践 与 应 用2. 1  地 质 概 况吴 旗 油 田 位 于 最 为 宽 广 的 陕 北 斜 坡 中 部 。 该 斜坡 为 向 西 倾 斜 的 单 斜 构 造 , 斜 坡 上 构 造 活 动 十 分 微弱 , 地 层 产 状 平 缓 , 地 层 倾 角 0. 5° 左 右 , 平 均 坡 降 8 蒙 古 石 油 化 工                     2008 年 第 12 期  X 收 稿 日 期 : 2008- 02- 15作 者 简 介 : 陈 磊 (1981— ) , 男 , 河 南 南 阳 人 , 在 读 硕 士 , 从 事 油 气 田 开 发 方 面 研 究 。10m 由 于 压 实 作 用 , 斜 坡 上 发 育 一 系 列 由 东 向西 倾 没 的 低 幅 鼻 隆 构 造 。 沉 积 环 境 主 要 是 三 角 洲 前缘 沉 积 体 系 , 主 要 产 油 层 位 是 长 6 油 藏 。 孔 喉 组 合 以小 孔 细 喉 型 为 主 , 平 均 喉 道 半 径 1. 04空 气 渗 透率 0. 88× 10- 3。 原 始 地 层 压 力 14. 9M 地 饱 和压 差 小 , 为 5. 47M 油 藏 天 然 能 量 贫 乏 , 原 始 气 油比 较 高 , 原 始 驱 动 类 型 为 弹 性 溶 解 气 驱 , 是 一 个 “ 低渗 、 低 压 、 低 产 ” 的 油 藏 。2. 2  超 前 注 水 方 案 实 施① 超 前 注 水 时 机超 前 注 水 时 机 对 于 低 渗 透 油 藏 的 开 发 至 关 重要 , 注 水 时 间 过 长 或 过 短 都 不 利 于 油 藏 的 开 发 。 通 过对 同 步 注 水 、 超 前 1~ 7 个 月 8 个 方 案 的 模 拟 研 究 (见表 1) , 水 井 定 液 量 注 入 , 超 前 注 水 期 间 日 注 水 45m 3 天 , 油 井 开 始 生 产 时 注 水 井 日 注 水 量 降 为 30m 3 天 ,油 井 定 井 底 流 压 6. 5M 产 。表 1  模 拟 区 超 前 注 水 开 发 技 术 指 标 统 计 表注 水 时 间第 5 年 累计 产 油 量(104m 3)第 10 年 累 计产 油 量(104m 3)阶 段 累 计 产 油 量 (104m 3)第 5 年 第 10 年同 步 59. 236 92. 493 - 1 个 月 59. 904 92. 836 0. 668 0. 343超 前 2 个 月 60. 512 92. 900 0. 608 0. 063超 前 3 个 月 61. 091 93. 413 0. 579 0. 513超 前 4 个 月 61. 632 93. 545 0. 541 0. 133超 前 5 个 月 62. 166 93. 676 0. 533 0. 131超 前 6 个 月 62. 669 93. 898 0. 504 0. 221超 前 7 个 月 62. 989 94. 098 0. 474 0. 231模 拟 表 明 : 随 着 超 前 注 水 时 间 延 长 , 累 积 注 入 体积 增 大 , 单 井 产 量 不 是 呈 直 线 上 升 , 在 累 积 注 水 量 、地 层 压 力 达 到 一 定 水 平 时 , 单 井 产 量 增 幅 达 到 最 大 。可 以 看 出 , 超 前 注 水 可 以 提 高 区 块 初 始 产 液 产 油 量 。10 年 末 的 累 计 产 油 量 相 差 不 大 , 同 步 注 水 最 小 , 超前 7 个 月 最 大 , 综 合 比 较 超 前 注 水 3- 6 个 月 累 计 产油 量 增 幅 较 大 且 经 济 合 理 , 因 此 对 该 区 超 前 3- 6 个月 注 水 比 较 合 适 。② 注 水 见 效 时 间吴 93 井 区 长 6 油 藏 是 低 压 油 藏 , 由 于 低 渗 油 藏存 在 启 动 压 力 , 它 的 渗 流 规 律 表 现 为 非 达 西 渗 流 , 考虑 这 种 因 素 的 影 响 , 注 水 见 效 时 间 (注 入 压 力 能 波 及到 的 时 间 )由 下 列 公 式 表 示 :t= 1. 1292. 4431)式 中 : t— 见 效 时 间 , d;U— 孔 隙 度 , % ;地 层 油 的 粘 度 ,m s;C t— 流 体 综 合 压 缩 系 数 , 1 M — 油 层 有 效 厚 度 ,m ;Q w— 注 水 量 ,m 3 d;原 油 极 限 剪 切 应 力 , g ;K— 有 效 渗 透 率 , 10- 3d— 距 离 ,m。图 2  不 同 注 入 量 、 不 同 距 离 与 见 效 时 间 理 论 关 系 曲 线将 吴 93 井 区 长 6 油 藏 基 础 数 据 代 入 (1)式 , 计 算出 不 同 注 入 量 、 不 同 距 离 与 见 效 时 间 的 理 论 关 系 图版 (图 2)。 由 此 图 版 , 就 可 以 查 的 不 同 注 入 量 不 同 井距 条 件 下 , 超 前 注 水 的 见 效 时 间 。③ 超 前 注 水 压 力注 水 压 力 主 要 受 地 层 破 裂 压 力 的 限 制 , 根 据 开发 经 验 , 一 般 注 水 井 最 大 流 压 以 不 超 过 地 层 破 裂 压力 的 90% 为 准 , 以 免 地 层 破 裂 造 成 注 入 水 沿 裂 缝 窜流 。 考 虑 到 油 管 摩 擦 压 力 以 及 水 嘴 压 力 损 失 , 注 水 井井 口 压 力 可 由 下 式 计 算 :Pw f+ P t+ Pm 2)式 中 : 水 井 最 高 注 入 压 力 ,M w 水 井 井 底 压 力 ,M 管 摩 擦 压 力 损 失 ,M m 嘴 压 力 损 失 ,M - 注 水 井 深 度 ,m。④ 注 水 强 度 的 确 定合 理 注 水 强 度 是 超 前 注 水 技 术 中 最 难 确 定 的 ,从 理 论 上 , 我 们 只 能 确 定 最 大 注 水 强 度 。 在 考 虑 启 动18  2008 年 第 12 期           陈 磊 等   超 前 注 水 技 术 在 吴 旗 油 田 低 渗 透 油 藏 开 发 中 的 应 用压 力 梯 度 影 响 时 , 注 水 井 注 水 强 度 公 式 为 :Q 0. 5429K [ ( + K(0. 610 A - ]w [ 610 A - 34 ]式 中 ,Q 注 水 量 ,m 3 d;H - 有 效 厚 度 ,m ; 效 渗 透 率 , 10- 3; 层 平 均 压 力 ,M H - 注 水 压 力 ,M - 启 动 压 力 梯 度 ,M Pa m ; 油 、 水 的 体 积 系 数 ; 注 入 水 粘 度 ,m s; 井 眼 半 径 ,m ;A - 泄 油 面 积 ,m 2。根 据 确 定 的 最 大 注 入 压 力 , 可 以 确 定 注 水 井 的最 大 注 水 强 度 。 但 从 微 观 角 度 讲 , 对 于 亲 水 油 层 , 注水 速 度 低 , 有 利 于 充 分 发 挥 油 水 前 缘 后 的 水 由 高 渗层 向 低 渗 层 的 吸 渗 作 用 , 从 而 提 高 了 体 积 波 及 系 数 ,从 这 点 来 说 , 注 水 速 度 慢 一 点 好 。⑤ 实 施 效 果为 加 快 吴 旗 油 田 未 动 用 储 量 的 有 效 开 发 , 进 一步 提 高 单 井 产 量 , 改 善 特 低 渗 油 藏 的 开 发 效 果 , 针 对低 渗 、 低 压 、 低 产 油 藏 的 特 点 , 同 时 根 据 盆 地 内 三 叠系 低 渗 油 藏 的 开 发 经 验 , 结 合 吴 93 井 区 长 6 油 层 特点 , 采 用 菱 形 反 九 点 面 积 注 水 方 式 , 2006 年 在 吴 93井 区 南 部 采 用 矩 形 井 网 开 展 超 前 注 水 开 发 试 验 。 通过 实 施 先 注 后 采 , 可 保 持 较 高 的 地 层 压 力 及 有 效 的生 产 压 差 , 从 而 更 有 效 地 挖 掘 油 井 的 生 产 能 力 。 产 量由 初 期 的 4. 68t d 上 升 到 半 年 后 的 6. 77t d, 含 水 在初 期 低 , 随 着 注 水 时 间 的 延 长 , 含 水 升 高 ,。 目 前 稳 定产 量 4. 2t d 左 右 。3  结 论311  超 前 注 水 可 以 保 持 流 体 较 好 的 渗 流 状 态 ; 有 效提 高 注 入 水 波 及 体 积 ; 建 立 有 效 的 驱 替 压 力 系 统 , 单井 获 得 较 高 产 量 ; 降 低 初 期 含 水 ; 提 高 最 终 采 收 率 。312  超 前 注 水 要 结 合 区 块 的 地 应 力 方 向 进 行 实 施 ,避 免 裂 缝 水 淹 。313  超 前 注 水 压 力 水 平 应 保 持 在 原 始 地 层 压 力 的110% 左 右 , 超 前 注 水 时 机 一 般 提 前 3- 6 个 月 , 注 水井 压 力 不 超 过 破 裂 压 力 的 90% , 注 水 强 度 和 累 计 注水 量 应 视 油 藏 具 体 情 况 而 定 。[参 考 文 献 ][ 1 ]  王 瑞 飞 等 , 利 用 超 前 注 水 技 术 开 发 低 渗 透 油 田[J ]1 断 块 油 气 田 , 2003, 10 (3) , 43~ 45.[ 2 ]  何 更 生 · 油 层 物 理 [M ]1 北 京 : 石 油 工 业 出 版社 , 1994, 24~ 24.[ 3 ]  李 中 锋 等 1 低 渗 透 储 层 非 达 西 渗 流 机 理 探 讨[J ]1 特 种 油 气 藏 , 2005, 12 (2) , 35~ 38.[ 4 ]  马 福 军 等 1 新 立 油 田 低 渗 透 油 藏 超 前 注 水 技术 实 践 与 应 用 [J ]1 特 种 油 气 藏 , 2005, 12 (3) ,47~ wa in in ir he i o N L A N G Z h R i, h . Co X i’an sh un X i’10065, i, Ch . T xp lo ry e O 124114, Ch In w of p r, w in in b he w o on in th is m of w in in of of w in e n p p re of w in p in of w in T h is m ob an t in o il p T he w in of T he of in en t m ay gu en t of o o r b w o In W o A w in In p O en 蒙 古 石 油 化 工                     2008 年 第 12 期  
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