野豬峁特低滲油藏注水參數設計

代曉旭，薛賽紅，何敏俠，李夢勤，李相方

（1.延長油田股份有限公司七里村采油廠，陜西延安 717199；2.中國石油大學（北京）石油工程學院，北京 102249）

1 油藏概況

七里村油田是中國陸上開發最早的油田，位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡的東部，主要含油層位為延長組長6油層組，儲層埋藏淺為200～850m[1-3]。野豬峁區塊為彈性-溶解氣驅巖性油藏，儲層油水分異不明顯，為油水混儲，巖性以灰色細粒長石砂巖為主，原始壓力系數約0.93，原始壓力為3.5～6.5MPa，平均壓力為5.0MPa，平均溫度為30℃[4-5]。

野豬峁儲層的孔隙度最大值為14.36%，最小值為2.1%，平均值為8.71%；滲透率最大值為7.53×10-3μm2，最小值為0.013×10-3μm2，平均值為1.32×10-3μm2。原油具有低密度（0.83g/cm3）、低黏度（50 ℃條件下4.44mPa.s）、低凝固點（7.5 ℃）、低飽和壓力（平均1.77MPa）、低體積系數（平均1.074）、低壓縮系數（平均9.0×10-4MPa）等特點。地層水為CaCl2型，平均礦化度為61 837mg/L。

野豬峁長6儲層相對潤濕指數為0.17～0.44，為弱親水儲層。該儲層為弱速敏（速敏指數0.10～0.28）、弱水敏（水敏指數0.06～0.09）、弱-無鹽敏、弱堿敏（堿敏指數0.12～0.20）、極強酸敏（酸敏指數0.52～0.61）。

野豬峁區域自1988年正式投入開發，于2002年建成注水站陸續注水開發。目前，注水站日處理能力為400m3，水源為清水，該區有注水井88口，受益井360口，水驅控制面積13.13km2，水驅控制儲量704.95×104t，采出程度7.76%。原始地層壓力2.63MPa，目前地層壓力1.63MPa。平均單井日注水量4m3左右，平均單井日產受注入水影響較大，單井日產油0.27t，月產能力約在3 000t，平均含水率由2018年的30%上升至48%，含水上升較快。

2 啟動壓力梯度對水驅的影響

國內外的許多研究表明，當儲層滲透率低到一定程度后，其滲流特征不符合達西定律，即驅動壓力梯度較小時，儲層液體不能流動，只有驅動壓力梯度達到一定值后，液體才開始流動，這時的驅動壓力梯度叫啟動壓力梯度，考慮啟動壓力梯度與不考慮啟動壓力梯度對最后的模擬結果有較大影響。

2.1 不考慮啟動壓力梯度對驅替效率的影響

低強度注水過程中，注水井與采油井之間的壓差較小，驅替作用弱，前期采油速度慢，累積采油量低，但主流線上滲流速度低，驅替前緣推進更加均勻，與高強度注水相比，它見水慢，含水上升慢，后期水驅波及面積比高強度注水高，最終的采收率也更高。與之相對應的是注水強度比較高時，注水井與采油井之間的壓差大，驅替作用強，前期采油速度高，累積采油量高，但主流線上滲流速度也更大，驅替前緣推進的速度更快，與低強度注水相比，它見水早，含水上升快，達到100%之后產油量降為0（見圖1～圖2）。

圖1 低強度注水水驅前緣特征圖

圖2 高強度注水水驅前緣特征圖

2.2 考慮啟動壓力梯度時低強度注水對驅油效率的影響

在低強度注水的過程中，考慮啟動壓力梯度，采油井遠端（注采井中間的位置）壓力梯度小，不容易建立有效驅替（壓力梯度大于啟動壓力梯度），所以累計采油量比不考慮啟動壓力梯度低。啟動壓力梯度引起的壓力損失對注采井之間主流線上滲流速度的影響比其他流線小，注入水更容易沿著主流線推進，更早見水，含水上升得更快，見圖3。

圖3 生產過程中波及面積與啟動壓力梯度的關系

3 注水參數設計

根據野豬峁的地質參數，建立相應的數值模型，如圖4，基本網格數為43×43×9=16 641，模型縱向上分為9層，從最上層到最下層，基質滲透率分別是5×10-3μm2、4×10-3μm2、3×10-3μm2、3×10-3μm2、3×10-3μm2、3×10-3μm2、3×10-3μm2、2×10-3μm2、1×10-3μm2，中間三層是壓裂調整層，在第5層設置裂縫，根據野豬峁的壓裂特征，裂縫設置成了水平縫，在壓裂區域進行網格加密，裂縫的滲透率設置成200×10-3μm2，如圖5，中間井是注入井，Prod1-Prod8是采油井。原始含油飽和度為0.55，束縛水飽和度為0.45，原始地層壓力設為5MPa，地層溫度為30 ℃。

圖4 七里村低滲油藏數值模型圖

圖5 中間層滲透率示意圖

本文模擬了不同注入速度條件下累計產油量和含水率的隨時間變化的關系曲線（見圖6），可以發現在生產早期，注入量越高，累計產量越高；但隨著生產時間的增加，高強度注水的累計產油量不再增加，說明此時生產井發生了水淹，含水率上升到100%，產量降為0；且注水強度越大，水淹越早發生。注水強度低，生產壓差比較低，受到啟動壓力梯度的影響比較大，啟動壓力梯度引起的壓力損失占總生產壓差的比重大，驅替更加困難，采收率比較低；隨著注水強度的提高，啟動壓力梯度的影響減弱，采油量、采收率增加，但是當注水強度超過一定范圍，生產壓差過高，主流線上容易水竄，采收率反而降低（見圖7）。

圖6 注入量與累計產油量關系曲線

通過圖7可以看出，對于非均質儲層，考慮啟動壓力梯度時，驅替速度不是越大越好，而是存在一個最佳的驅替速度8m3/d，驅替速度過低或者過高都不利于提高油田的開發效果。非均質儲層層間干擾嚴重，滲透率越低的層滲流阻力越大，只有當驅替速度達到一定值后，才能克服滲流阻力，使滲透率小的層成為有效的滲流通道，否則，如果驅替速度太小，就只有高滲透層的油被驅替出來，而低滲透層注入水的波及少，大部分剩余油都停留在儲層內，另一方面，在合理注入速度范圍內加大驅替速度意味著提高壓力梯度，較高的壓力梯度在水驅開始階段提高驅油效率的同時能有效抑制孔隙中毛管力作用，使更多的驅替液進入微小孔隙，擴大了微觀波及體積。

圖7 驅替速度與采收率的關系

4 結語

1）野豬峁油藏長6儲層埋藏淺、物性差、地層壓力衰竭嚴重，為典型淺埋藏、低壓、低溫、低孔、特低滲巖性油藏。單井產量低，含水上升快，開發難度大。

2）通過分析注水強度與啟動壓力梯度的關系。發現注水強度低，生產壓差比較低，受到啟動壓力梯度的影響比較大，啟動壓力梯度引起的壓力損失占總生產壓差的比重大，驅替更加困難，采收率比較低；隨著注水強度的提高，啟動壓力梯度的影響減弱，采油量、采收率增加，但是當注水強度超過一定范圍，生產壓差過高，主流線上容易水竄，采收率反而降低。

3）基于非均質數值模型模擬研究，認為注入速度為8m3/d時，野豬峁區塊的水驅開發效果最佳。