注聚井區壓力與影響區域預測

史建勇

（中國石油大慶鉆探工程公司鉆井二公司，黑龍江大慶163413）

1 注聚后壓力分析技術應用前景

儲層物性的顯著變化，導致了鉆關降壓時壓力下降嚴重不均衡，油層壓力預測難度增加。調整井壓力預測對鉆井施工有重要影響，預測不準確會造成工程復雜發生，一是延長鉆井周期而增加成本；二是油層壓力高相應的需要提高鉆井液密度，也增大了油層污染，均不利于油田開發。

低滲層的注水井鉆關后井口壓力下降緩慢，在區塊鉆井設計規定的鉆關時間內難以達到開鉆標準；有些井放溢流后關井恢復的穩定壓力也難以達到鉆關標準，在鉆井施工過程中相關的待鉆井多發生油氣顯示和固后管外冒。個別區塊這種特點尤為明顯。這種現象是由油層物性差、滲透率低、長期高壓注水所致。

注水井井口穩定壓力與地層壓力關系是調整井鉆前壓力預測的重要依據，在目前施工條件下，地層壓力是影響固井質量、鉆井安全和鉆井成本的主要因素之一，地層壓力預測與鉆關注水井降壓規律密切相關。由于注水井井口壓力是地層壓力的最直接反映，所以研究注水井降壓規律可以總結出油層降壓規律，確立合理的鉆關時間和壓力值，為鉆前壓力預測提供可靠的依據。以往研究都是針對油層注水進行的，還沒有適合水驅、聚驅開發、三元化學驅并存的壓力分析技術，隨著油田深入開發，這種情況正不斷增多，對混合區壓力預測及鉆井液密度設計技術研究迫切需要，因此該技術具有廣闊的發展應用前景。

2 注聚后降壓規律

油藏壓力系統的壓力補充、分布、傳遞及變化規律對壓力研究具有重要作用。聚合物流體的滲流屬于非達西滲流，油層中的壓力傳遞、壓力分布不能按傳統滲流的達西定律進行計算和預測。

油層的壓力傳導和油水滲流，受油層物性、流體性質等影響。啟動壓力與油層滲透率等參數值有一定關系。不同滲透率會產生不同的啟動壓力，其中關系十分復雜。引入啟動壓力，模糊處理滲透率變化、厚度變化等地質條件，充分考慮了實際油層的非均質性，特別是多井、多層同時開采時的許多特性，建立了非均質、不對稱布井聚合物驅壓力分布預測模型，研究注聚復雜區域的壓力變化規律注水井、采油井口壓力的變化規律，結合斷層發育情況，應用可取得試驗數據研究降壓變化規律與異常高壓層的關系，將油層啟動壓力梯度與降壓規律相結合，研究注聚復雜區域的壓力變化規律，從而確定異常高壓層的影響范圍。

聚合物的粘度、濃度、化學驅機理十分復雜，人們對其中的許多基礎性問題仍缺乏足夠的認識。聚合物溶液在多孔介質中衰竭層效應和粘彈性效應的表現、表征方法、影響因素及變化規律。通過聚合物溶液在不同模型中的驅油實驗，研究了聚合物溶液的衰竭層效應和粘彈性效應對驅油效率和波及系數的作用機理和作用程度。建立了單個注采井的聚合物驅壓力預測模型，研究了一口注入井對應一口采出井的壓力變化情況，確定了注采井之間的壓力分布、產量與井底流壓之間的對應關系，從而形成了以壓力為中心建立聚合物驅油數學模型的理論思想。

聚合物降低了油水界面張力，使地層流體流動性增強，降低了界面粘度，使有效孔隙半徑及孔隙長度相應增大注水井鉆關后井口壓力與地層壓力的變化可以分為快速降壓階段、壓力平衡階段、緩慢降壓階段、穩定降壓階段。

注聚井降壓與微相及沉積環境有關，與聚合物的濃度有關。注聚井穩定壓力與時間的關系是制定鉆關方案中一個重要因素。影響鉆關時間的兩個主要參數是地層滲透率和邊緣壓力。滲透率越低，泄壓時間越長。邊緣壓力越高，降壓所需時間越長。聚驅注入井在關井后由于聚合物具有一定的粘度，在油層中以乳化液的形式流動，在鉆關降壓時井口聚合物在油層壓力場中從高勢能向低勢能區流動，在流動過程中容易形成段塞，堵塞孔隙，形成油墻，井口剩余壓力暫時升高。當壓力達到一定值時，油墻被破壞，孔隙暢通，井口剩余壓力開始降低，這種情況反復出現，這樣井口剩余壓力容易出現波動，并且隨著鉆關時間的延長，井口剩余壓力在波動中逐漸降低。降壓速度同時與油層孔隙度、滲透率有關。

從圖1可以看出，在L區塊，由于SⅡ3小層的各項地質參數都比PⅠ2小層低，SⅡ3小層降壓需要更長的時間，壓力降低趨勢緩慢。同時與注水井網相同聚驅井網鉆關降壓也受鉆關距離、鉆關時間及井口壓力的標準的影響。一般上返注聚井在關井0～5d 是快速降壓階段，5～10d 為壓力穩定階段，10d 以后出現壓力波動。

圖1 L區塊注聚井穩定壓力與時間關系圖

對于高滲透地層，一般鉆關時間的計算只需要第一階段，這時井口壓力基本保持不變。對于高滲透層一般只需計算降至平衡點的時間，以保持高滲層的地層壓力。

從圖2 中可以看出，當注聚井井口壓力穩定后，其壓力值要低于地層壓力，同時地層壓力與降壓時間和距注聚井的距離有關。當注聚井井口壓力降至邊緣壓力以前，井口壓力高于地層壓力，當注水井井口壓力降至低于邊緣壓力以后，井口壓力低于地層壓力。可以根據泄壓時間確定地層壓力分布規律，再根據距注聚井的距離確定地層壓力。

圖2 L區塊注聚井降壓規律圖

3 壓力影響區域確定

在注入時在靜態連通面積內，以單井為中心，根據預測的油層壓力分布，可以確定出不同方向上壓力極高點的坐標，壓力極高點坐標連線，得到單井動態條件下的控制面積。考慮到各種調整措施前后壓力場的變化，在不同時間壓力極高點連線將隨之而變，則確定單井動態控制面積時，用壓力極高點變化范圍的中間點。

當作用外力超過極限動切力造成的阻力時，液體開始流動。即注入井需要超過啟動壓力時才開始注入。根據隨機選擇的聚合物驅油井壓力與產量預測結果分析，該方法具有較高的預測精度，可以較全面地反映實際生產過程中的復雜因素，預測不同生產階段的油井流入動態在長期注聚條件下，油層的壓力關系趨于穩定，當注壓等條件發生變化，會引起周圍壓力的改變。

根據以往對聚驅研究成果可知，由于聚驅降低了儲層的滲透率，因此認為聚驅注采是需要考慮啟動壓力梯度的滲流。

石油大學郝斐等人做啟動壓力梯度—壓力曲線如圖3所示。

由圖3可以看出啟動壓力梯度越小，近井地帶地層壓力下降速度越慢，但壓力波及的范圍大；反之啟動壓力梯度越大，近井地帶地層壓力下降速度越快，但壓力波及的范圍就越小。

圖3 啟動壓力梯度對地層壓力分布影響圖

實驗數據也表明，巖芯滲透率越小,啟動壓力梯度越大，滲流的非線性程度越強,滲流能力越弱。

因此注聚后，油層滲透率降低，啟動壓力梯度大，采油井壓力波及范圍小，注水井影響范圍大，注采井間高壓區域增大。

綜合以上研究認為：砂體變窄區域、砂體厚度變化區域、斷層遮擋注采不完善區域與注采比大于1的區域疊合的，距離注聚井80m范圍，均預測為高壓區。

該區注聚層物性表現為低滲儲層特征，儲層壓力預測也近似于低滲儲層壓力預測方法，但略有不同。

低滲儲層壓力一般與注入井井口壓力預測相差比較大。在注入井附近，會發生層間竄流，即高壓層流體進入低壓層，這樣注入井井口剩余壓力反映的是所有射開層位的綜合壓力，最高小層壓力被層間竄流所抵消，井口剩余壓力反映減小。最高地層壓力與注入井井口剩余壓力預測值相差2～4MPa。

4 實鉆應用

N2區聚驅井注采層位是P一組1～4小層，這幾個小層的物性相近，注聚后物性變化也相近，因此層間串流作用比較小，根據已鉆井完井檢測結果看，注入井井口剩余壓力計算地層壓力比實際地層壓力低0.5～1MPa。

因此該區將聚驅注入井井口剩余壓力計算所得壓力系數附加0.5～11MPa 為待鉆50 口井預測注聚層地層壓力。

4.1 鉆前壓降方法

注聚井放溢一段時間關井后，井口壓力迅速回升，與放溢前的井口壓力相近，表現出低滲透油層降壓性質。所以短期放溢流降壓效果有限。

放溢流泄壓一般是針對中滲透地層、注聚井排井及注采不平衡井區，效果非常顯著。對低滲油層，取得的效果并不明顯。

由于HSE 管理要求，導致一些中高滲巖性憋壓區無法通過放溢泄壓，需要5口待鉆井采用原井眼泄壓方式（原井眼泄壓是指在裝有井控設備的裸眼井下套管完井前，通過人為降低鉆井液密度至鉆井液柱壓力低于高壓層壓力，使部分高壓層孔隙流體進入井筒，以達到使高壓層泄壓目的的一種方法）。

4.2 鉆井液密度確定

在該井區使用稍低于預測油層壓力系數的鉆井液比重，以便鉆進時地層高壓流體進入井筒，達到類似采出井的降壓效果，完井時提高鉆井液密度，平衡地層壓力，保證測井、下套管、固井等工序的安全施工。

鉆井液使用密度應在地層坍塌壓力系數和高壓層地層孔隙壓力系數之間，低于坍塌壓力系數會造成井壁失穩，高于高壓層孔隙壓力則無法實現泄壓。5口采用原井眼泄壓方式，待鉆井鉆開高壓層的鉆井液比重控制低于高壓層壓力系數0.10～0.25之間。

4.3 實際施工完井壓力檢測表明，準確率達到了96%

個別高壓層出現在目前預測不到的位置，與巖相、砂體分布、注采比等均沒有相關性，分析認為與聚合物分子量與儲層孔喉匹配情況有關，儲層孔喉數值平面分布特征與高壓區域的相關性有待于進一步研究。

5 結論

在長期高效注水及后期注聚作用下，鉆井條件地質更加復雜，由于聚合物的特性，容易單線推進，在斷層及滲透率變化條件下，容易造成局部高壓。高壓層的出現導致高密度施工，及斷層的廣泛分布，引發井漏的可能性增大。

聚合物在注入過程中，由于吸附和捕集作用，在巖芯中滯留，降低了巖石的滲透率，會加劇注入壓力上升和注入量降低的趨勢。低滲透儲層由于孔喉微細，流體在滲流過程中受到巖石孔壁與流體固、液界面上的表面分子力的強烈作用，因此需要一個啟動壓差，才能使流體開始流動。使低滲透儲層中的流體開始流動的最低壓力稱為啟動壓力。將油層啟動壓力梯度與降壓規律相結合，研究注聚復雜區域的壓力變化規律，從而指導新鉆井區塊的鉆井生產。

通過對注水井、采油井口壓力的變化規律研究及連通關系的分析，確定其降壓規律，通過精細地質分析，結合斷層、套損分布區域及小層砂體分布情況確定異常高壓層的分布范圍，指導待鉆井的鉆井液密度設計，從而減少油氣水浸等復雜情況的發生。通過注水井放溢、原井眼泄壓技術，保證優質高效地完成異常高壓區塊的鉆井生產。

模糊處理滲透率變化、厚度變化等地質條件，結合斷層發育情況，應用可取得試驗數據研究降壓變化規律與異常高壓層的關系，將油層啟動壓力梯度與降壓規律相結合，通過對注水井、采油井口壓力的變化規律研究及連通關系的分析，研究注聚復雜區域的壓力變化規律，確定其降壓規律，并通過精細地質分析確定異常高壓層的影響范圍，通過注聚井井口放溢及原井眼泄壓技術措施，指導鉆井液密度的設計，減少油氣水浸及井漏等復雜事故的發生，減少對鉆井的影響從而指導鉆井生產，實現優質高效鉆井。