增壓注水井層縫啟動界限研究及應用

袁學生，劉道杰，張國勤，朱春艷，李迎輝，張 昕

（中國石油冀東油田分公司，河北唐山 063200）

南堡陸地深層低滲透油藏通常具有層多、天然能量弱的特點，開發過程中主要依靠注水方式補充地層能量，以期獲得更高的采收率。然而，受儲層應力敏感性、水質、黏土礦物含量及速敏等因素影響，水井通常在地層微破裂壓力水平下注水[1-5]。對于多層注水籠統注水井，在提高注水壓力的過程中，測試注水指示曲線的注入量與注水壓力通常不是一條直線，而是存在一個明顯的“拐點”，這個“拐點”是啟動了新吸水層，還是原吸水層出現了微裂縫？難以利用現有資料進行判別。而對該“拐點”的準確判別直接影響到水井下步調控措施的制定，甚至影響到整個低滲油藏的開發效果，因而，需研究一種能夠準確判別水井啟動新層還是產生微裂縫的方法。筆者以南堡陸地深層低滲油藏籠統注水指示曲線及分層指示曲線為研究對象，利用統計學方法，建立了低滲油藏注水井層縫啟動判別新方法，能夠方便地確定某區塊層縫啟動界限。

1 深層注水過程存在的主要問題

南堡陸地深層為復雜斷塊層狀巖性構造油藏，開發層系為沙河街組，油藏埋深3 200 m～3 800 m，儲層物性表現為中、低滲透、特低滲交互發育。油藏在開發過程中，主要表現為油井低液量、供液差等特點，水井通過增壓注水，實現了注上水的目的，但也存在以下兩方面的問題：

（1）縱向上注水井段長，注水層數多，單層吸水啟動壓力與吸水能力受物性差異與層間壓力水平差異等諸多因素影響難以有效確定，致使分注井層段組合不合理，分注后段內吸水層單一，剖面吸水比例低，水驅儲量動用程度低，部分儲層未得到有效水驅動用。統計42口水井吸水剖面資料顯示：吸水層數占射孔注水層數的41.5%，吸水厚度占射孔注水厚度的44.6%。

圖1 高94-53注水指示曲線

（2）低滲、特低滲儲層注水啟動壓力高，吸水能力差。統計31口水井低滲注水層段，平均注水啟動壓力29.5 MPa，吸水指數 0.5 m3/MPa～2.3 m3/MPa，通過不斷提高注入壓力會引起地層破裂，破裂狀態下注水水線易沿裂縫延伸方向推進，造成孔隙驅油效果差，注水波及面積小形成剩余油區，導致最終采收率降低。

因此，需要研究一種方法，用于判識水井增注后是啟動了新層吸水還是高壓致使地層產生微裂縫，為下步編制注水調整方案提供依據。

2 注水井層縫啟動界限研究

注水指示曲線是反映水井注入壓力與注入量之間的關系曲線，曲線能夠準確反映出地層注水啟動壓力與吸水指數等重要參數，理論上曲線應該為一條直線段，但開發過程中測試注水指示曲線通常不是一條直線，而是存在一個明顯的“拐點”，拐點把曲線分為斜率不同的兩段，拐點后曲線斜率均向注入量X坐標軸偏轉，說明吸水能力增強，吸水指數增大，指示曲線產生“拐點”原因可分為兩種類型。

多層合注水井各小層之間注水啟動壓力不同，指示曲線測試過程中隨著注入壓力的提升，啟動新層吸水打破了原吸水層注入壓力與注入量之間的平衡狀態，造成吸水指數增大，曲線向X坐標軸偏轉。通過測試指示曲線在“拐點”前后不同注入壓力狀態下吸水剖面得到證實。G94-53水井籠統注水27.8 m/9層，注水指示曲線拐點前曲線斜率為0.037 6，拐點前注水30.8 MPa壓力下吸水剖面測井資料顯示吸水層9.8米/3層，拐點后曲線斜率為0.020 4，拐點后31.3 MPa注水壓力下吸水剖面測井資料顯示新增吸水層15.6 m/5層，測試結果顯示啟動2個新層吸水（見圖1，圖2）。

圖2 高94-53注水指示拐點前后吸水剖面圖

低滲、特低滲透儲層吸水能力差，注水啟動壓力與地層破裂壓力接近，指示曲線測試過程中注水壓力可能超過地層破裂壓力導致地層井筒附近產生微裂縫，裂縫導流能力遠遠大于孔隙基質滲流能力，造成吸水能力增強[6，7]，指示曲線出現“拐點”。為驗證這一觀點，通過測試單層指示曲線“拐點”前后壓降試井資料來證實“拐點”后是否產生微裂縫。高32-34井通過管柱細分5段單層注水試驗，成功錄取不同壓力下壓力降落試井資料。其中第2、3、4段拐點前壓降試井資料顯示為徑向流特征，第2、5段拐點后壓降試井資料顯示線性流特征[8-10]（見圖3，圖4），資料證實地層產生破裂是造成指示曲線出現拐點原因。

多層合注水井提高注入壓力后啟動新層吸水或儲層破裂產生微裂縫注水指示曲線均會出現明顯拐點，為準確區分兩種情況，有效指導水井調控，引入吸水層、縫啟動界限判定因子曲線拐點偏轉角度α（見圖5），計算公式為：

圖3 高32-34單層指數曲線

圖4 高32-34單層試井雙對數曲線圖

通過礦場統計分析并結合測井、試井資料綜合驗證，提高注入壓力啟動新吸水層與地層破裂產生微裂縫，曲線偏轉角度α存在一定差異，以偏轉角度10°作為本地區判斷吸水層、裂縫啟動界限，偏轉角度大于10°地層微破裂，偏轉角度小于10°啟動新層吸水（見表1）。

3 層縫啟動界限在注采調控中的應用

3.1 優化分層注水方案

通過分層指示曲線結合吸水剖面測井資料分析層間矛盾，評價目前分注方式合理性，指導水井實施針對性細分或者分注層段重組，并通過測試調整、投堵提壓注水以及強吸水層淺調剖，有效提高水井縱向吸水比例[11-13]。通過實施25口水井綜合調整措施，剖面動用狀況明顯改善，措施后水井吸水層數比例由36.4%提高到47.6%，有效提高水驅動用儲量26.4×104t，井組綜合含水由85.4%下降到78.3%，階段增油 0.52×104t。

圖5 注水指示曲線偏轉角示意圖

表1 注水指示曲線地層破裂與啟動新層拐點前后曲線偏轉角度統計表

3.2 指導低滲儲層間歇注水

低滲儲層高壓注水易產生微裂縫，水驅油過程中注入水首先沿著阻力較小的裂縫推進，水驅油停止后，注入水在毛管力的作用下，通過自吸進入基質孔隙介質中，油、水重新分布，裂縫中的水和基質孔隙介質中的油產生交換，把基質中的油置換至裂縫中流動，再次加壓水驅油時，裂縫中的油又被驅出，因此，采用間歇注水可以改善其注水開發效果[14]。通過指示曲線研究確定低滲儲層破裂壓力指導實施間歇注水32井次，15井次油井受效明顯改善，綜合含水由86.4%下降到65.3%，下降21.1%。

4 結論與建議

通過分層段、分單層注水指示曲線測試結合測井、試井資料，研究確定增壓注水井層、縫啟動界限新方法可有效判別儲層注水狀態，并及時進行注水井方案優化與調整，該方法方便直觀且現場應用效果良好，對提高注水質量、提高油層動用程度具有重要的指導意義。