加強水平井注水技術 提高油氣藏產量

曹勇

摘 要：水平井注水技術在挖掘油氣藏開發潛能，增加油氣開采經濟效益方面作用顯著。實際工作中，部分油氣田缺乏對水平井注水技術適用條件的正確認識，影響了水平井注水技術的進一步推廣。文章圍繞水平井注水技術影響因素問題進行討論，總結出水平井注水技術適用條件，并對水平井注水技術應用效果比較好的油氣藏類型進行歸納。

關鍵詞：水平井；注水；油氣藏；儲層條件；適用范圍

引言

隨著我國經濟發展水平的日益提升，以石油為代表的能源需求量逐年增加。我國石油總儲量約為940億噸，其中可開采量為160億噸，加強石油開采能力，提高石油開采水平，對于保障我國經濟社會持續穩定健康發展具有舉足輕重的重大意義。在現有的石油開采諸多技術中，作為新興油氣田增產技術的水平井注水技術，具有增加水驅波及系數和注水效率、提高油氣田壓力水平和最終采出程度的優點，能夠大幅提升油氣田經濟效益，因此獲得了廣泛的推廣與應用。但在實際工作中，水平井注水技術的使用并非一帆風順。部分使用水平井注水技術的國內外油氣田，不但沒有增加產量，反而使得儲層受到破壞，給油氣田開采工作帶來重大負面影響。其根本原因，是開采單位對水平井注水技術的認識和理解不夠深入，沒能清楚把握水平井注水技術的應用條件，在不適合使用水平井注水技術的儲層地質環境和流體條件下使用了該技術，從而導致開采的失敗。加強油氣田水平井注水技術應用的研究與探討，對于推廣水平井注水技術，推動我國油氣田開采事業迅速發展具有重要的現實意義。

1 水平井注水技術應用影響因素研究

經過長期實踐，我們可以知道，水平井注水技術的應用效果受油層厚度的影響很大，油層厚度越大，水平井注水效果越差。具體來說，有以下幾方面的因素制約著水平井注水的效果。

（1）流度比。隨著流速比增加，水平井注水增產峰值不斷下降，與此同時，水平井注水穩定增產期變得更長，增產情況整體趨于平緩。

（2）油層非均質性。在非均質油藏，水平注水井和生產井間的位置關系對于水平井注水效果有著重要影響。當二者在同一方向時效果最好。否則效果就差。

（3）垂向滲透率。隨著垂向滲透率的增加，水平井注采效果越來越好。為保障水平井注采效果，就必須采用不同的組合方式，以適應不同的垂向滲透率條件。一般來說，直井組合適用于較低的垂向滲透率，水平井組合適用于高垂向滲透率。

（4）井距。在所有井距下，水平井方案均比直井方案好。所有井距下的，增油峰值不差上下，隨著井距的增大，增油期更長。

（5）注采井在油層厚度上的位置。水平井注采效果和水平井在油層中的位置沒有明顯聯系，但由于油層非均質性的影響，水平注采井安排在油層厚度方向上效果最好。

2 水平井注水開發的儲層條件研究

水平井注水技術是否適用于某個油氣藏，是有一定先決條件的。這些條件包括：儲層滲透率、油氣層厚度、水平滲透率與垂直滲透率的比值（kh/kv）、地層均質性、井網密度和韻律性。在實際工作中，可以通過采取某些措施減少或消除上述某些因素的影響，但有些影響因素無法避免。下面著重對地層因素進行說明。

（1）油氣藏厚度。由于水平井注水效果受儲層厚度影響，一定范圍內，儲層厚度越大，水平井注水效果越差。所以水平井注水技術一般應用于油氣層厚度較小的油氣藏，不能用于厚度較大的油氣藏。大量研究數據顯示，隨著油氣層厚度增加，水平井注水效果下降，與直井注水越來越接近，當油氣層厚度達到50m時，水平井注水效果與直井注水效果趨于一致。

（2）非滲透夾層。由于非滲透夾層會導致驅油效果大幅下降，降低水平井注采效果，所以在開采含有非滲透夾層的油氣儲層時，使用水平井注水技術要非常小心。

（3）滲透率大小。儲層滲透率是水平井注水技術是否使用的一個重要影響因素。一般來說，使用水平井注水的儲層，其地層滲透率應位于l×10-3μm2和100×10-3μm2之間。滲透率高于100×10-3μm2，會導致油氣藏過早見水和水淹，滲透率低于l×10-3μm2注水對儲層影響微弱，達不到增加產能的目的。此外，如果儲層縱向滲透率呈規律性變化，或者水平滲透率與垂直滲透率的比值較小，則也不適合使用水平井注水技術。這是因為在這種情況下，水會向高滲透區域流動，從而導致水驅的波及系數大為降低。而非均質的儲層滲透率對于水平井注水技術的應用也具有制約作用。在實際工作中要特別注意，防止使用不當帶來的油氣井過早見水和油氣藏水淹。

3 水平井注水開發的流體性質分析

地層流體的物理性能對于油氣藏能否應用水平井注水技術也有著重要影響。流度比是表征地層原油稠度的一個物理量。相關研究表明，水平井注水技術效果受流度比影響很大。以某油藏為例，該油藏面積1.62×105m2，按照五點法布置水平井注采井網。對不同流度比下的采出和注入的孔隙體積倍數進行測量。試驗結果顯示，當流度比為0.3時，注水效果最佳，最后采收率幾乎達到100%，當流度比為4時，注水效果一般，最后采收率略低于50%。經過長期實踐總結，我們得出這樣一個流度比和注水效果間的規律。即流度比越大，采出孔隙體積越小，流度比越小，采出孔隙體積越大。所以，要采用水平井注水技術，油氣藏的流度必須低于某個定值，這樣才能保證注采效果。而且在這個定值以下，流度比越小，水平井注水的作用就會越大。

4 可用水平井注水開發的油氣藏總結

通過長期的分析研究和實踐檢驗，作者對適用水平井注水技術的油氣藏類型進行了初步總結。下面逐一介紹，以幫助我國油氣開采企業更好地選擇開采技術。

（1）裂縫性油氣藏。斷裂力學和彈性力學理論相關研究表明，地層深度達682m以上時，裂縫類型多數為垂直防偽裂縫。由于裂縫方向和分布上的差異，使得直井鉆探難以鉆遇天然裂縫，注水也不可能對其進行波及。但如果采用水平井注水技術，卻可以形成較多的多重裂縫，由于穿透了很多地層裂縫，注水產生的開發效果大幅提升，水驅波及系數增加，油氣井產量提升，開采經濟效益增幅明顯。所以，開采裂縫性油氣藏應采用水平井注水技術。

（2）薄層油氣藏。從上文討論可知，較薄的油氣藏可以使用水平井注水技術開采。由于水平井注水技術的注入和采出長度基本上無限，對比直井注水啟動壓力和注水壓力高、注水能力差、隨著注水時間的延長注采矛盾加劇，甚至注不進去水、容易發生指進等缺點，水平井注水技術性能優越，經濟效益突出。

（3）枯竭油氣藏或中后期油氣田。現階段我國油田多數已經進入了開發的中后期，地層壓力下降，待采油氣所在儲層的滲透率降低。在這種形勢下，很多油田才用了酸化壓裂、聚合物驅、蒸汽驅等二次開采和三次開采增產技術。但這些技術普遍存有成本高，操作難度大等缺點，難以在小型油田推廣。為妥善解決這個問題，分支水平井注水技術被開發出來。該技術具有成本低廉、操作簡單的優點，通過水平井把老油井連接到新生產井上注水驅替的方法，有效地實現了老井新開發，附加經濟效益明顯。

5 結束語

通過上述水平井注水技術的分析和討論，對水平井注水技術適用的地質環境和流體條件有了比較清晰的認識，明確了水平井注水技術在薄層油藏、相對均質、流度較小條件下的適用性。總結出裂縫性油氣藏、薄層油氣藏、枯竭油氣藏及中后期油氣田等適用水平井注水技術的油氣藏類型。

參考文獻

[1]凌宗發.水平井注水技術應用研究[Z].中國石油勘探研究院研究生部，2005.

[2]楊海穎.水平井優化注水[J].世界石油工業，1996，3（12）：15-17.