井樓八區(qū)H3Ⅳ53層合理注水強(qiáng)度評估

李思民，王倩倩，魏 艷，劉逸盛

（1.成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川成都 610059；2.中國石油大學(xué)（華東），山東青島 266580）

井樓油田八區(qū)H3Ⅳ53層根據(jù)儲層地質(zhì)特征可劃分南北區(qū)塊。南部區(qū)塊平均孔隙度25.1%，平均滲透率1.12×103μm2，北部區(qū)塊平均孔隙度，平均滲透率22.73%，平均滲透率 0.6×103μm2。根據(jù)孔隙度、滲透率相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，H3Ⅳ53層連片性較好，非均質(zhì)性較弱，適合儲層注水開發(fā)。根據(jù)井樓八區(qū)注入水水質(zhì)分析，當(dāng)前井口注水礦化度較高，含油及機(jī)械雜質(zhì)超標(biāo)，已經(jīng)有部分水井出現(xiàn)注不進(jìn)現(xiàn)象。在現(xiàn)有的儲層狀況和注入水水質(zhì)基礎(chǔ)上，合理調(diào)整注水強(qiáng)度，是當(dāng)前解決注水問題優(yōu)先考慮的方法之一。本次研究，通過劃分注水強(qiáng)度等級，優(yōu)選合理注水強(qiáng)度計(jì)算方法，提出合理注水建議，以便達(dá)到既不傷害儲層又能提高水驅(qū)油效率的最終目的。

1 井樓八區(qū)H3Ⅳ53層物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)26口資料井物性分析統(tǒng)計(jì)，孔隙度分布范圍在17.06%～36.67%，孔隙度主要分布在20%～34%，平均值為26.66%；滲透率分布范圍在0.066×103μm2～5.579×103μm2，滲透率主要分布區(qū)間在 0.1×103μm2～10×103μm2，平均值為 1.399×103μm2，（見圖1，圖2，圖3）。

經(jīng)分析，孔隙度與滲透率有較好的相關(guān)關(guān)系，數(shù)據(jù)回歸結(jié)果表明，孔滲關(guān)系為K=0.0036×e0.204×Φ，相關(guān)系數(shù)為0.849 6。

孔隙度與滲透率良好的正相關(guān)關(guān)系說明，儲層孔隙度類型較為單一，發(fā)育粒間孔隙，裂縫不發(fā)育或影響較小。綜合評價(jià)，H3Ⅳ53層儲層物性較好，有利于注水開發(fā)。

2 井樓八區(qū)H3Ⅳ53層注入水水質(zhì)分析

2.1 注入水礦化度分析

井樓八區(qū)當(dāng)前注水井，H3Ⅳ53層有31口。據(jù)現(xiàn)場水質(zhì)礦化度化驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)（見表1）。

表1 井樓八區(qū)H3Ⅳ53層水礦化度檢測結(jié)果表

據(jù)統(tǒng)計(jì)，井樓八區(qū)油田儲層水質(zhì)礦化度最小值不低于1 899.30 mg/L，而最大值高達(dá)10 703.64 mg/L，平均礦化度約6 509.60 mg/L，因此，就水質(zhì)礦化度而言，井樓八區(qū)地層水屬于中等偏高礦化度水質(zhì)。經(jīng)現(xiàn)場分析可知，是由于輸水管線嚴(yán)重腐蝕，管線內(nèi)部結(jié)垢嚴(yán)重，成倍增加注入水離子濃度。

2.2 注入水機(jī)械雜質(zhì)、含油濃度分析

參照相關(guān)水質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[1]，井樓油田八區(qū)注水站水質(zhì)油珠含量符合注水要求，機(jī)雜含量超標(biāo)。H3Ⅳ53層注水井井口含油、懸浮物均嚴(yán)重超標(biāo)（見表2，表3）。

綜上所述，井樓八區(qū)注入水水質(zhì)不符合儲層注視要求，對儲層造成一定傷害，嚴(yán)重影響注水開發(fā)效果。在現(xiàn)有的注水條件下，調(diào)整合理注水強(qiáng)度是保護(hù)儲層，提高采收率的最為重要的改善措施。

3 合理注水強(qiáng)度

目前，油藏合理注水強(qiáng)度的確定方法主要有：（1）注采平衡油藏?cái)?shù)值模擬法[2，3]；（2）傳統(tǒng)采油速度法[4，5]；（3）儲層巖石毛管力曲線法[6]；（4）壓力因素法[7]；（5）經(jīng)驗(yàn)公式法；（6）注采井距法[4]。根據(jù)研究區(qū)的實(shí)際情況選取以下幾種方法進(jìn)行研究。

3.1 合理注水強(qiáng)度計(jì)算

3.1.1 傳統(tǒng)采油速度法 井樓八區(qū)H3Ⅳ53層不含邊底水，可運(yùn)用傳統(tǒng)的采油速度方法求解。注水強(qiáng)度與采油速度的關(guān)系式為（即單井注水強(qiáng)度）：

式中：qi-注水量，m3；h-注水層厚度，m；V-采油速度，%；A-油藏含油面積，km2；So-含油飽和度，%；fw-綜合含水，小數(shù)；Φ-孔隙度，%；n-注水井?dāng)?shù)。

計(jì)算結(jié)果（見表4）。

利用采油速度方法確定注水強(qiáng)度考慮的是注水層段的有效厚度,對于薄差油層注水強(qiáng)度的確定存在較大的誤差，同時(shí)得到的是單井平均注水強(qiáng)度值。由于H3Ⅳ53層油層較薄，傳統(tǒng)采油速度法計(jì)算不適用此區(qū)塊注水強(qiáng)度計(jì)算，表中數(shù)據(jù)僅供參考。

3.1.2 經(jīng)驗(yàn)公式法 經(jīng)驗(yàn)公式如下：

式中：Qi/h－注水強(qiáng)度；Ql－平均單井日注水量；Bo－原油體積系數(shù)；Bw－水的體積系數(shù)；fw－含水率。

由于H3Ⅳ53層油層較薄且注采井較少，不可再細(xì)分，故僅對H3Ⅳ53層注采井進(jìn)行南北區(qū)塊合理注水強(qiáng)度計(jì)算（見表5）。

經(jīng)驗(yàn)公式來源于常規(guī)砂巖油藏的的計(jì)算實(shí)例，公式僅考慮到油、水體積系數(shù)和區(qū)塊井日產(chǎn)液量，適用于儲層物性較好、油層較厚，生產(chǎn)較為穩(wěn)定的均質(zhì)性油藏，其計(jì)算結(jié)果偏保守。井樓八區(qū)H3Ⅳ53層南北部儲層物性差異較大，且油層較薄，尤其北部區(qū)塊生產(chǎn)狀況不穩(wěn)定，此處運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)公司計(jì)算結(jié)果較為貼近井樓八區(qū)合理注水強(qiáng)度值，但仍不夠十分準(zhǔn)確，僅作參考。

表2 井樓八區(qū)H3Ⅳ53層注入水含油、機(jī)械雜質(zhì)抽檢結(jié)果表

表3 井樓八區(qū)H3Ⅳ53層注入水含油、機(jī)械雜質(zhì)抽檢結(jié)果表

表4 井樓八區(qū)合理注水強(qiáng)度參數(shù)表－采油速度法

表5 井樓八區(qū)合理注水強(qiáng)度參數(shù)表-經(jīng)驗(yàn)公式法

表6 井樓八區(qū)合理注水強(qiáng)度參數(shù)表-注采井距法

表7 井樓八區(qū)H3Ⅳ53層當(dāng)前注采狀況

表8 井樓八區(qū)H3Ⅳ53層注水調(diào)整狀況對比

3.1.3 注采井距法 注水強(qiáng)度與注采井距的關(guān)系式為：

式中：m-注采比，無因次；Pwf-采油井井底流壓，MPa；Pj-注水井井底流壓，MPa；Rwo-注采井距，m；Rw-注水井井徑，m；Kw-水相滲透率，%；qi/h-合理注水強(qiáng)度，（m3/d·m）。

將井樓八區(qū)H3Ⅳ53層相關(guān)數(shù)據(jù)（見表6）。

注采井距法是普通砂巖油藏常用的合理注水強(qiáng)度計(jì)算方法，有機(jī)的結(jié)合了井樓八區(qū)井距、注采井井底流壓等參數(shù)，對于合理注水強(qiáng)度的計(jì)算提供準(zhǔn)確的理論依據(jù)。結(jié)合油田現(xiàn)場注水強(qiáng)度，綜合比較幾種合理注水強(qiáng)度計(jì)算方法和使用條件，注采井距法計(jì)算結(jié)果最為合適。由上表可知，井樓八區(qū)H3Ⅳ53層南部區(qū)塊合理注水強(qiáng)度分別是12.31 m3/（d·m），北部區(qū)塊合理注水強(qiáng)度分別是9.26 m3/（d·m）。南部區(qū)塊注水強(qiáng)度均高于北部區(qū)塊，這也符合南部儲層物性好、產(chǎn)液量高、注水強(qiáng)度大，北部受儲層物性、注入水水質(zhì)影響而注水強(qiáng)度稍低的情況。

3.2 合理注水強(qiáng)度分析

3.2.1 實(shí)際注水強(qiáng)度與合理注水強(qiáng)度對比分析 從當(dāng)前現(xiàn)場注采情況可知，井樓八區(qū)H3Ⅳ53層當(dāng)前注水狀況整體基本滿足注水要求，但部分注水井注水強(qiáng)度仍調(diào)整，現(xiàn)將區(qū)塊當(dāng)前注水強(qiáng)度與合理注水強(qiáng)度做對比，相關(guān)參數(shù)（見表7，表8）。

由表7，表8可知，當(dāng)前注水強(qiáng)度低于合理注水強(qiáng)度，仍有上調(diào)空間。H3Ⅳ53南部區(qū)塊注水基本滿足注采要求，北部區(qū)塊單井平均日注水量仍可增加5～6噸。然而現(xiàn)場北部區(qū)塊注水情況較差，出現(xiàn)注不進(jìn)、無法增加單井注水量的情況。分析認(rèn)為，北部區(qū)塊儲層物性差，注水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，長時(shí)間注入超標(biāo)污水導(dǎo)致孔喉堵塞，是注水受效較差，注不進(jìn)的主要原因。另一方面是因?yàn)楝F(xiàn)場提供的注水井和采油井井底流壓相關(guān)數(shù)據(jù)存在一定誤差，這也是造成計(jì)算結(jié)果偏差的影響因素。

3.2.2 實(shí)際注水強(qiáng)度與合理注水強(qiáng)度對比分析 （見表 9）。

通過表9對比可知，H3Ⅳ53層注水強(qiáng)度需要做相應(yīng)的調(diào)整，南部區(qū)塊部分注水井需要上調(diào)注水強(qiáng)度，北部區(qū)塊則多數(shù)需要下調(diào)注水強(qiáng)度。其中，L828井為2011年10月轉(zhuǎn)注H3Ⅳ53層、L838井是2012年2月轉(zhuǎn)注H3Ⅳ53層，臨井生產(chǎn)時(shí)間長，該井注水時(shí)間短，在當(dāng)前注水壓力下，可以適當(dāng)提高注水強(qiáng)度。根據(jù)上述分析和油田實(shí)際生產(chǎn)情況，參照油田相關(guān)劃分標(biāo)準(zhǔn)，將當(dāng)前注水強(qiáng)度進(jìn)行等級劃分（見表10）。

表9 H3Ⅳ53單井合理注水強(qiáng)度與當(dāng)前注水強(qiáng)度對比表

表10 當(dāng)前注水強(qiáng)度等級劃分

由表10統(tǒng)計(jì)可知，井樓八區(qū)北部區(qū)塊只有約14.29%的注水井注水強(qiáng)度大于12 m3/（m·d），而南部1/2以上注水井注水強(qiáng)度大于12 m3/（m·d），說明南部區(qū)塊注水強(qiáng)度明顯好于北部注水強(qiáng)度。綜觀整個(gè)區(qū)塊，約1/2注水井注水強(qiáng)度低于8 m3/（m·d），屬于低效注水井，在注水方案中需要結(jié)合水質(zhì)情況作出相應(yīng)注水調(diào)整。綜上所述，注采井距法確定的井樓八區(qū)H3Ⅳ53層合理注水強(qiáng)度最為合適。H3Ⅳ53層南部合理注水強(qiáng)度為12.31 m3/（m·d），注水強(qiáng)度屬于較好級別，當(dāng)前注水強(qiáng)度基本符合要求。而H3Ⅳ53層北部合理注水強(qiáng)度為9.26 m3/（m·d），目前超過半數(shù)的注水井注水強(qiáng)度小于8 m3/（m·d），因此，北部還有適當(dāng)提高注水強(qiáng)度的空間。

3.2.3 地層破裂壓力下的單井最大注水量 單井合理注水強(qiáng)度不僅需要滿足當(dāng)前注水需要，而且要滿足合理注水強(qiáng)度下的注水量不能超過地層破裂壓力下的最大注水量要求，否則容易造成地層破裂，造成水竄或者生產(chǎn)井附近注水突進(jìn)等復(fù)雜情況。參照井樓八區(qū)以往地層壓力數(shù)據(jù)，現(xiàn)求各單井破裂壓力下的最大注水量過程如下。

根據(jù)系數(shù)指數(shù)公式：吸水指數(shù)＝日注水量/（井底流壓-地層靜壓）

在保滿足當(dāng)前吸水指數(shù)的條件下：

破裂壓力下的最大注水量＝吸水指數(shù)×（地層破裂壓力-地層靜壓）

地層靜壓：P＝5.09 MPa。

將表11，表12進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，做當(dāng)前注水狀況與破裂壓力下的最大注水狀況對比（見表13）。

由表13可知，井樓八區(qū)當(dāng)前整體注水狀況相對穩(wěn)定，H3Ⅳ53層當(dāng)前注水強(qiáng)度和注水量基本接近注水極限，上調(diào)空間較小，結(jié)合預(yù)測合理注水強(qiáng)度，在現(xiàn)場調(diào)配時(shí)應(yīng)注意上調(diào)幅度，避免超過最大注水限制導(dǎo)致地層破裂或注水管柱的破裂。

4 結(jié)論

（1）井樓八區(qū)H3Ⅳ53層儲層物性較好，南部平均孔隙度滲透率好于北部，儲層物性對北部注水開發(fā)影響較大。

（2）H3Ⅳ53層注入水水質(zhì)礦化度偏高，含油及機(jī)械雜質(zhì)超標(biāo)，對儲層孔隙度、滲透率造成一定的傷害，直接影響注水開發(fā)效果。

（3）在現(xiàn)有的儲層物性及注入水水質(zhì)等條件下，綜合比較多種合理注水強(qiáng)度計(jì)算方法最終得出，注采井距法適合本區(qū)塊合理注水強(qiáng)度確定。所預(yù)測的合理注水強(qiáng)度符合現(xiàn)場注水要求，且在不超過地層破裂壓力的條件下，滿足最大注水要求。

表11 樓八區(qū)南部區(qū)塊破裂壓力下的最大注水量

表12 樓八區(qū)北部區(qū)塊破裂壓力下的最大注水量

表13 樓八區(qū)當(dāng)前注水狀況與最大允許注水狀況對比表

對比當(dāng)前注水強(qiáng)度和預(yù)測的合理注水強(qiáng)度，南部區(qū)塊注水現(xiàn)狀基本滿足注水需求，北部區(qū)塊注水強(qiáng)度相比之下仍有較大上升空間。但由于注入水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，北部儲層物性較差，故當(dāng)前注水條件下，北部區(qū)塊注水強(qiáng)度僅能做單井微調(diào)，以免造成儲層深度破壞，甚至壓裂地層。

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