低滲油藏超前注水和井網優化方式研究

王霏

摘 要：低滲油藏具有儲層顆粒細小、孔喉細微、膠結物含量高等特征。由于流體賴以流動的孔喉細小，孔隙微觀結構影響程度大，孔隙介質與流體作用相對較強，因此，流體在低滲介質中的滲流規律不再遵循線性的達西公式。低滲透油氣藏分布廣泛，開發潛力巨大。目前，已投入開發的低滲油藏基本采用注水開發，由于低滲油藏特殊的滲流特征，采用常規注水方式開采的開發效果并不理想。研究人員根據低滲油藏的滲流特征對以往的注水方式進行了改善，開發效果明顯。

關鍵詞： 低滲油藏;滲流特征;注水方式;改善效果

1 低滲油藏滲流特征

國內有研究者發現，水或原油在低滲巖石孔隙中滲流時，由于巖石孔隙開度小（ ≤1 μm） ，比表面大，加劇了邊界層對油水滲流的影響。此時，只有附加一個壓力梯度才能破壞邊界層并使油水開始流動，該附加壓力梯度即為啟動壓力梯度。啟動壓力梯度的存在使得流體的滲流過程成為非達西滲流，有效壓力系統難以建立; 同時，由于低滲透油藏大多屬于應力敏感性油藏，隨著注入水的進入或地層流體的采出，地層巖石的有效覆壓將會發生變化，巖石發生形變，從而引起地層孔隙度和滲透率發生變化。由于這種變化的不可逆性，最終將會影響油藏的產能和開發效果。因此，啟動壓力梯度及應力敏感是低滲油藏最顯著的滲流特征。王道富等人對長慶低滲油藏某區塊 100 多塊巖心的室內實驗研究發現，低滲透油藏隨著滲透率的降低，地層流體的啟動壓力梯度急劇增加，兩者之間呈冪函數關系。巖心應力敏感系數與巖心初始滲透率在雙對數坐標下呈線性關系，而且對于低滲透油藏，應力敏感的影響顯著增加，只要存在壓力降，就會有滲透率的損失。李忠興等人根據非達西滲流試驗和壓力敏感試驗，建立了考慮啟動壓力梯度和巖石壓力敏感的數學模型，并給出了均值無限大油藏中一口井的產能預測公式，即為低滲透油藏滲流理論模型，為低滲油藏的開發提供了理論依據。

2 低滲透油藏注水開發要點

啟動壓力梯度及應力敏感導致低滲油藏的注水開發現狀不理想，采油速度和采收率較低。由前面分析可知，保持合理的地層壓力是低滲油藏開發的關鍵因素。依據變形介質的壓敏效應機理和非線性達西滲流理論，研究人員創建了以提高地層能量、克服啟動壓力、降低壓敏傷害、建立有效的驅替壓力系統的超前注水技術，同時，對于低滲油藏的儲層改造技術也有了新的要求。

2.1超前注水配套技術

超前注水技術能夠提高單井產量和最終采收率。王道富等人根據低滲透油藏非線性滲流數學模型，提出了在超前注水期運用保持合理地層壓力水平、注水壓力、注水強度和注水時機的開發技術，該技術在長慶等低滲透油田現場應用后取得較好的開發效果，單井產量提高15% ～20% 。

2.2低滲油藏儲層改造技術

低滲油田大多含有裂縫，通過儲層改造技術實現裂縫與基質的良好匹配，降低啟動壓力梯度和儲層壓敏傷害，建立注水滲流條件下的有效驅替不僅可以實現低滲油藏的有效開發，更是低滲油藏開發的關鍵。長慶油田針對低滲透厚油層采用了多級加砂壓裂技術，不僅保證了橫向上的深度改造，而且實現了縱向上的有效支撐，增產效果明顯。同時，為了提高橫向改造程度，還采用了直井水力射孔射流壓裂工藝技術，有效改善了平面和剖面滲流條件，與采用常規壓裂措施相比增產效果突出。王忍峰等人針對低滲儲層物性差、平面非均質性強等特點，提出了通過壓裂改造，形成主裂縫與次生裂縫相結合的裂縫系統儲層改造新思路，以降低油水滲流阻力，突破儲層非均質性的屏蔽影響，擴大油井的泄流面積，從而達到增產的目的。在西峰油田低滲區塊試驗的多裂縫壓裂工藝以該思路為技術路線，溝通了天然微裂縫和形成的新裂縫，擴大了水力壓裂泄流面積，增產效果良好。

3 低滲透油藏注空氣采油技術

低滲油藏由于儲層喉道極為細小，即使高壓注水也難以保持注采平衡，而且儲層極易受到注入流體的傷害。早在 20 世紀初，針對特低滲油藏提出了注氣開采技術，用以解決該類油藏注水開發有效壓力系統難以建立的問題。目前，我國許多油田都已進入中、高含水期，注水開發技術投入與經濟效益之間的矛盾日益突出。注空氣相比注 CO2、N2、煙道氣或烴類氣體開采低滲透輕質油油藏是一項富有創造性的提高采收率新技術。其來源廣闊，不受空間和地域限制，氣源最豐富，成本最廉價，而且空氣注入性強，對低滲油藏具有良好的適應性，因此，應用前景極為廣闊。注空氣驅油機理多且復雜，各種機理的相對重要性取決于油藏特性。低滲輕質油藏注空氣提高采收率的主要機理： 一是傳統的注氣效應; 二是注入的空氣與原油發生氧化作用，形成間接的煙道氣驅或氮氣驅。60 年代以來，美國人對空氣驅油技術做了大量室內實驗和數值模擬研究，并且現場進行了相應試驗，現場注空氣驅油配套技術逐漸完善。從 1967 年開始，美國的阿莫科石油開采公司及其他石油公司在美國南北 Dakota 州的Willston盆地實施了一些商業性規模的注空氣驅油項目。在這些項目中，空氣驅油藏由于注入能力特低，注水難度極大。從現場試驗情況來看，Amoco 石油公司實施的兩個試驗項目增油效果明顯，提高采收率 10%。目前，美國Williston 盆地東南部的 Coral Creek 油田進行了空氣驅先導性試驗，阿根廷的Barrancas油田進行了空氣驅可行性評價，印度尼西亞Handil油田進行了空氣驅先導性試驗。綜合分析各自的開發數據可以看出，空氣驅可以提高 14%～16% 的采收率。在油田進行了注空氣驅的現場試驗。其中，陜北吳旗延長油礦油藏深度為 1 920 m，油藏溫度為 53 ℃，滲透率區間 0.55×10-3～3.5×10-3μm2，試驗過程中未發生安全事故。為防止氣竄，后來空氣驅改為空氣泡沫驅。孫黎娟等人對低滲油藏注氣采油的可行性進行了研究。結果表明，對于低滲巖心，氣驅比水驅平均提高 3.8% 的采收率，而且注氣所需壓力遠遠低于注水壓力，注氣的最小合理井距也遠大于注水井合理井距。

總結國內外礦場經驗可以看出，無論從技術上還是經濟上，采用注空氣驅油都是成功的，項目均有較大的凈利潤回報，前景非常廣闊。油藏埋藏越深，溫度越高，實施注空氣驅油條件越好。

4 結語

（ 1） 啟動壓力梯度和應力敏感與地層滲透率之間均為冪函數關系，對低滲油藏的有效開發影響較大。在制定低滲油藏開發方案時，不僅要進行總體設計，還需要綜合考慮兩者各自的影響因素。（ 2） 超前注水技術有利于建立較高的壓力系統和注水滲流條件下的有效驅替，但現場應用要求嚴格，要根據油藏條件確定合理的超前注水壓力保持水平、注水壓力、注水強度和注水時間，以提高單井產能并減緩油田產能的綜合遞減率。（ 3） 儲層改造是低滲油藏開發的最根本技術之一，前置酸加砂壓裂技術、多級加砂壓裂技術、多裂縫壓裂技術等都為低滲油藏的開發開辟了新的途徑。（ 4） 注空氣驅油適應于各種類型油藏，也是目前挖掘低滲透油藏剩余儲量最廉價、最有發展前景的三次采油方法之一，能夠建立比注水更有效的壓力系統。我國空氣驅技術起步較晚，在吸收引進國外先進配套技術的同時，更要形成我國低滲油藏注空氣驅油技術的完整體系。

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