縫洞型碳酸鹽巖油藏注水開發研究

李溢龍，吳鋒，楊強，趙陽

（西南石油大學“油氣藏地質及開發工程”國家重點實驗室，四川成都610500）

縫洞型碳酸鹽巖油藏注水開發研究

李溢龍，吳鋒，楊強，趙陽

（西南石油大學“油氣藏地質及開發工程”國家重點實驗室，四川成都610500）

縫洞型碳酸鹽巖油藏具有埋藏深、非均質性強、開發難度大等特點，國內對此類油藏的開發主要采用注水方式。礦場上根據縫洞之間的連通情況將儲集體劃分為單井縫洞單元和多井縫洞單元。本文分別對這兩種縫洞單元在注水開發過程中需要考慮的開發原理、注水時機、選井原則等方面的內容進行了歸納和總結。對油田上采用注水方式開發此類型油藏具有指導意義。

縫洞；碳酸鹽巖油藏；注水開發；縫洞單元

在世界已發現的油氣藏中，碳酸鹽巖油氣藏占據著重要的位置，然而在已發現的碳酸鹽巖油藏中，縫洞型油藏占有30%以上的比例［1，2］。縫洞型碳酸鹽巖油藏儲集空間主要是以大型洞穴為主，其次為裂縫、溶蝕孔隙和溶蝕孔洞。裂縫為其主要的滲流通道，流體在儲集空間中的流動近似于管流，基質基本不具有儲滲能力。目前，對于此類油藏通常采用注水方式對其進行開發。油田上根據縫洞之間的連通情況，將縫洞儲集體劃分為單井縫洞單元和多井縫洞單元。本文分別對這兩種縫洞單元的注水開發方式進行歸納、研究。

1　單井縫洞單元注水開發

1.1注水開發原理

此類油藏在生產初期依靠天然能量自然開采，隨著生產時間的增加，天然能量逐漸減弱，最后無法使原油自噴采出，此時，通過生產井向油藏注入水體，注水完畢后關井。在關井過程中，一是利用重力分異原理，油水置換，油水界面上升；二是水體進入油藏儲集空間，增加地層壓力，對地層能量進行補充。待油水充分置換后，再開井生產，如此經過多輪次的注水替油，逐步提高原油的采出程度［3］。

1.2注水開發步驟

單井縫洞單元的注水開發步驟為：注水、關井、采油。由這3個階段形成一個周期［4］，經過多輪次的注水替油，逐步提高油藏采收率。

（1）注水階段。油井靠天然能量開采后，地層能量下降，油井供液不足，必須提高地層能量才能繼續開采。隨著水體的注入，地層壓力逐漸升高，由于注入水體對原油的驅替作用，縫洞儲集空間中流體的飽和度也重新分布。

（2）關井階段。此過程中地層壓力重新分布，形成新的壓力場。縫洞型碳酸鹽巖油藏儲滲空間以縫、洞為主，油水在其間的流動近似于管流，在重力分異作用下，油水能夠在較短的時間內發生置換。注入的水體置換至儲集體的底部形成次生底水，從而使油水界面上升，推動原油向井筒處運移。

（3）采油階段。由于在關井階段油水并不能實現完全的置換，因此開采初期含水較高，隨著開采的進行，含水率將逐漸下降，然后再上升，而產油量將是一個先上升再逐漸下降的過程。

1.3注水時機

實施注水替油的時機對注水提高采收率非常重要。對單井縫洞單元進行開采時，首先要盡可能地利用天然能量進行開采，地層壓力逐漸下降，直到地層壓力不足以維持正常機抽生產的時候再進行注水。如此，合理的開發模式為：自噴-轉抽-深抽，直至供液不足，再開展注水替油［5，6］。

1.4注水選井原則

（1）巖溶地貌特征選擇：優先選擇巖溶高地或巖溶斜坡、垂向分帶為垂向滲濾溶蝕帶或潛流巖溶帶的油井［7］。

（2）儲集體類型選擇：優先選擇溶洞型儲集體，此類儲集體在鉆井過程中會遇到放空、漏失或溢流等情況，在地震圖上的串珠結構明顯、反射強。

（3）高低部位選擇：優先選擇位于溶洞高部位、進山深度較小的井位。

（4）選擇水體能量較弱、長期低含水或者不含水的油井。

（5）選擇原油密度、粘度較小的油井。

（6）選擇投產后產量、油壓、套壓一直處于下降趨勢，且經常出現供液不足關井，定容特征明顯的油井。

（7）油井生產后期表現能量不足，產量遞減快。

1.5注水替油技術參數

（1）日注水量應該控制在油井生產初期日產液量的2～4倍。

（2）油井所處儲集體類型不同，注水周期及注采比也會有所不同［3］。

（3）在注水替油的第1個周期，周期注采比應控制在0.25～0.50；對于溶洞型儲集體，油井早期注采比應控制在1.0～2.0；中后期控制在0.5～1.0；對于裂縫性儲集體，油井早期注采比應控制在0.8～1.5；中后期控制在0.3～0.8［8］。

（4）溶洞型儲集體油井前期可適當提高注水速度，裂縫性儲集體油井注水速度不宜過高；注水壓力應低于井口承壓能力和地層破裂壓力。

（5）合理關井時間為關井后壓力平穩或者先下降然后上升至平穩的時間。

（6）注水替油后，開井生產的產液量不應高于注水前正常生產時的產液量。

2　多井縫洞單元注水開發

2.1注水開發原理

根據注水井段在儲集空間中的位置，注水驅替主要有兩種方式［9］：一是橫向驅替，注水井段的位置與采油井的位置相當，注入的水沿著滲流通道流動，驅動剩余油向采油井流動，此驅替過程中容易發生水竄；二是縱向驅替，注水井段的位置低于采油井的位置，注入的水在儲集空間的低部位，形成次生底水或者進入底水，補充地層能量，油水界面也隨之抬升，達到縱向驅油的目的。

2.2注水方式

根據油藏幾何形態、油藏儲層類型、油藏范圍大小、驅動類型、油藏物性以及油層的非均質性來確定縫洞型碳酸鹽巖油藏的注水方式。目前，此類油藏注水方式主要有兩種：穩定注水和不穩定注水［10］。

2.2.1穩定注水穩定注水分為邊部注水和內部注水。邊部注水包括邊緣注水、邊外注水等。其中邊緣注水適用于油層物性和連通性好的背斜、邊底水不活躍的油藏。而邊外注水適用于含水區和含油區之間滲透性較好，不存在斷層或低滲透帶的油藏。內部注水多用于不規則油藏或高粘、低滲而較均值和溶解氣驅、彈性驅油藏及孔隙型油藏。它包括面積注水、行列切割注水、環狀注水、軸部注水和點狀注水等。

2.2.2不穩定注水不穩定注水主要包括間歇注水和脈沖注水。間歇注水一般注水4～5個月，然后停注2～3個月。脈沖注水一般注水4～7天，然后采液9～22天。

2.3注采方式

在注水開發過程中，注水井應為儲集體發育程度較差的井，生產井為儲集體發育程度較好的井。現階段主要的注采方式為：縫注洞采，縫注孔洞采，小洞注大洞采。在注采高低部位方式上主要以低注高采為主。低注高采有兩層含義：一是同層縫洞體內，選擇吸水井段位置較低的井注水，補充儲集體能量，抑制底水錐進；二是多層縫洞體內，對下層縫洞體注水，充分動用層間的剩余油［11，12］。

2.4注水時機

根據室內實驗和礦場試驗研究認為［10］，油藏經過一段時間合理的衰竭式開采后，早注水比晚注水好。早注水可使開發系統靈活，易于后期調整。在油層壓力接近或稍高于飽和壓力時對油藏進行注水效果最好，如此便可保持原油性質，有利于提高采收率。

縫洞型儲集體注水時機為油藏壓力衰竭到原始油藏壓力的80%～90%時，孔洞型儲集體注水時機為油藏壓力衰竭到原始油藏壓力的90%以前，裂縫型儲集體的注水時機相對于前面兩類儲集體要早［12］。

2.5注水政策

（1）動靜結合：首先根據礦場資料建立地質模型，要明確縫洞型油藏連通關系的不確定性和復雜性，其次充分考慮儲集體之間連通方式的多樣性，對各個單元內的井組進行細分，然后以井組為目標，實施差異化注水。

（2）單元整體溫和注水：縫洞型碳酸鹽巖油藏巖溶縫洞系統為主要的儲集空間，由于后期成巖作用等導致連通關系復雜，注水后動態響應不明顯的井也有可能是連通的，應對整個單元進行溫和注水，注采比控制在0.8～1.2，以防止底水快速錐進，實現平穩開發。

（3）周期注水：單元井組進行周期注水時，為防止水竄，注水量要以對應井的采液量為標準，注采比控制在0.5～1，并根據對應井的生產動態進行適當的調整。

（4）整注整壓：隨著地層能量的補充，油水界面不斷上升，易形成水流通道，導致水竄，并且連續的注水也會導致水淹，為避免水竄，同時補充地層能量，實施以井組為單位的整注整壓的注水開發政策。

2.6選井原則

（1）注水井儲層發育應位于縫洞單元儲集體的低部位，主要的吸水層段應該低于該縫洞單元中生產井層段的深度，如此便既能補充能量，也可防止水竄，達到縱向穩定驅替的目的［9］。

（2）注水井應盡量使用高含水低效、無潛力可挖的井進行轉注。

（3）轉注的井在前期生產時的生產壓差應該比較小、采油指數比較高，如此便能更好地保證注水實施效果。

3　結語

本人根據前人的研究成果及礦產生產的經驗，總結出針對縫洞型碳鹽巖油藏注水開發的幾點認識：

（1）由于縫洞型碳酸鹽巖儲集空間的特殊性，目前，注水開發仍然是開發此類油藏的主要方式。

（2）根據儲集體之間的連通情況，實現縫洞單元的劃分。對于不同的縫洞單元實施不同的注水方式。

（3）根據選井原則，選擇油藏注水開發的最佳注水井。

（4）根據油藏能量及儲集體類型，選擇合適的注水時機。

（5）以儲集體發育情況和生產情況為基礎，制定相應的注水壓差、注水速度等技術參數。

［1］Michel Halbouty（著）.夏義平，等（譯）.世界巨型油氣田［M］.北京：石油工業出版社，2007∶5-16.

［2］ALSHARHAN A S，Nairn a EM.Sedimeniary basins and petroleum geology of the middle east［M］.Amsterdam∶Elsevier Seienee，1997∶1-32.

［3］楊旭，楊迎春，廖志勇.塔河縫洞型油藏注水替油開發效果評價［J］.新疆石油天然氣，2010，6（2）∶59-64.

［4］羅娟，陳小凡，涂興萬，等.塔河縫洞型油藏單井注水替油機理研究［J］.石油地質與工程，2007，21（2）：52-54.

［5］郭素華，趙海洋，等.縫洞型碳酸鹽巖油藏注水替油技術研究與應用［J］.石油地質與工程，2008，22（5）：118-120.

［6］屈丹龍，等.塔河油田八區奧陶系地質分析及注水開發研究［D］.北京：中國石油大學，2010.

［7］谷雨，宋玉龍，鄭偉濤，等.縫洞型油藏注水替油選井技術研究［J］.內江科技，2012，（11）∶136-137.

［8］榮元帥，黃詠梅，劉學利，等.塔河油田縫洞型油藏單井注水替油技術研究［J］.石油鉆探技術，2008，36（4）∶57-60.

［9］許強，等.塔河四區縫洞單元注水開發技術政策及效果分析［J］.新疆石油天然氣，2008，44（4）∶77-80.

［10］杜蕭笙.縫洞型碳酸鹽巖油藏主體開發方式研究［D］.中國科學院，滲流流體力學研究所，2009.

［11］馬旭杰，劉培亮，何長江.塔河油田縫洞型油藏注水開發模式［J］.新疆石油地質，2011，32（1）∶63-65.

［12］榮元帥，劉學利，楊敏.塔河油田碳酸鹽巖縫洞型油藏多井縫洞單元注水開發方式［J］.石油與天然氣地質，2010，31（1）∶28-32.

The research of water injection development for fractured-vuggy carbonate reservoir

LI Yilong，WU Feng，YANG Qiang，ZHAO Yang
（State Key Laboratory of Oil-Gas Reservoir Geology and Exploitation，Southwest Petroleum University，Chengdu Sichuan 610500，China）

The characteristics of fractured-vuggy reservoir are buried very deep，strong heterogeneity，difficult to develop，and so on.At present，the main method to develop this kind of reservoir is water injection.In the actual production，according to the connection between the fracture and vuggy，the reservoir is divided to two kinds，units of single well and units of multi-well.In this paper，the main factors which should be considered are induced and summarized.It contains development principle，the time of water injection，the principle of selecting well，and so on.This paper is of a guiding significance to develop this kind of reservoir with the method of water injection in the process of practical production.

fractured-vuggy；carbonate reservoir；water injection development；unit of fractured-vuggy

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.05.007

TE357.6

A

1673-5285（2015）05-0032-04

2015－03-26

國家自然科學基金“三維大變化尺度縫洞型碳酸鹽巖油藏流體流動規律及流-固耦合綜合模擬研究”資助，項目編號：51374181。

李溢龍，男（1989-），在讀碩士研究生，主要從事油氣藏滲流力學和數值模擬研究工作。