低滲透油藏壓驅注水開發技術研究

樊 超，李三山，李 璐，王亞男

（西安石油大學石油工程學院，陜西西安 710065）

2019 年國內石油消耗6.96×108t，進口總量達5.05×108t，對外依存度高達72.7%，石油供給安全形勢嚴峻，因此，大力提升石油產量對保障國家能源安全至關重要[1-3]。隨著油氣勘探開發理論發展及技術進步，越來越多的低滲、特低滲油藏投入開發。注水提高采收率被普遍認為是低滲油藏提高采收率行之有效的方式之一[4，5]。在注水開發方面，超前注水、同步/異步注水、周期注水、分層注水等一系列技術被廣泛應用，有效提升注水開發效果[6-12]。但目前低滲透油藏注水開發“注不進、采不出”問題嚴重，如勝利油田N 區塊。傳統注水開發模式不能適應此類油藏經濟有效開發的需要，亟待探索新的有效開發模式，大幅度提高注入能力，改善開發效果。

本文以勝利油田N 區塊為研究對象基于目標區塊的靜態和動態資料，建立了壓驅注水油藏數值模型，進行歷史擬合及關鍵技術參數優化研究。本研究為壓驅注水開發提供了重要的技術支撐和理論指導。

1 壓驅開發機理

勝利油田N 井區現場試采資料表明，采用天然能量開發，地層壓力下降較快，產量遞減速度快，采收率下降。根據相鄰區塊儲層的開發經驗，該目標區塊應采用注水開發補充地層能量，但是由于該油藏的滲透率低，孔隙度小，啟動壓力梯度較高以及注入難度大等問題，傳統的注水開發已經不再適應此油藏，因此，在此基礎上提出了“壓驅+異步注水”相結合的開發方式。

1.1 壓驅注水

壓驅注水技術，又稱為大壓差不對稱耦合注水技術，通過利用大排量、高壓泵注設備，以高于極限壓力的泵注壓力，短期泵注大量水，用關井、燜井、壓力驅散的方式，為井組對應油井提供能量，提高井組開發效果。在油藏開發過程中，隨著油氣生產的進行，地層能量會釋放出來出現地層能量虧空，通過壓驅高壓注入大量的水能快速補充地層能量。在低滲油藏壓驅注水開發過程中，注入井附近壓力較高，接近破裂壓力，孔隙空間膨脹，儲層的彈性能被有效儲存起來，注入井附近儲層物性有所改善。由于壓驅注水注入了大量高壓流體，增大了注入流體滲濾距離，擴大波及體積，剩余油重新分布。同時，在較大的壓差作用下減小了注采距離，有利建立有效驅替。由于注入井壓力的大幅度提高，油水井間壓差得以大幅度提高，泄油半徑增大，技術極限井距得以增加。

1.2 異步注水

異步注采是周期注水方法的一種，即“注時不采，采時不注”。其異步注采過程示意圖（見圖1）。

圖1 異步注采過程示意圖[13]

當注水井注水時關閉采油井，防止注入水沿裂縫竄流，由于水的注入，地層能量得到補充。此時，地層壓力升高，有利于裂縫開啟和微裂縫的連通，提升巖石滲透性。基于注水壓差和毛細管壓力的雙重作用，部分注入水由于滲吸作用滲透到特低滲油層和較深的含油孔隙中，也增加了波及范圍。在燜井階段注水井與采油井均關閉，建立新的壓力場，更有效地發揮滲吸作用。原油從基質流入裂縫，因重力分異作用，原油會在油水界面緩慢凝聚，直至達到新的平衡。重力分異結束后，在驅替壓差的作用下，裂縫中的原油將會流入油井。顯然，在常規周期注水發生水淹水竄的情況下，異步注水已成為提高采收率的有效方法[14]。

2 數值模擬

2.1 油藏模型

本文以勝利油田N 區塊為研究對象，采用CMG油藏模擬器建立了一個三維均質壓驅注水油藏數值模型以對壓驅注水機理及關鍵技術參數進行優化研究。該油藏數值模型長、寬、高分別為1 450 m×1 750 m×4.5 m。油層頂部深度為3 200 m，油層厚度為4.5 m。在目標區塊壓驅先導試驗過程中，第一階段壓驅累積注水量6.0×104m3。數值模型中所使用的油藏參數（見表1）。

表1 油藏模型基礎參數

2.2 歷史擬合

為了使建立的壓驅注水數值模型能反映地下實際情況，使動態預測結果盡可能地準確，需要在油藏模擬全過程中進行必要的歷史擬合，其主要目的就是驗證和完善油藏模型。綜合運用油藏工程方法和數值模擬等技術方法，定性解釋及定量分析試驗區生產動態特征，為后續關鍵技術參數優化提供指導。

根據實際數據可知在模擬時間內的累計產水量為319.4 m3，累計產油量為275.5 m3，經過數值模擬軟件歷史擬合出來的累計產液量為602.89 m3，累計產水量為327.39 m3，累計產油量275.5 m3。在歷史擬合過程中，采用定油生產的工作制度，產油量能夠100%擬合實際生產數據，累計產水量誤差為2.4%，達到擬合精度要求，該模型可用于后續注入量優化設計研究。

2.3 注入量優化設計

隨著油田開發進行，地層壓力逐漸下降，是一個能量消耗的過程。注水是補充地層能量和確保油田高產穩產最重要的措施之一，合理的注水量保障了油田開發所必須的地層壓力，從而為采油井提供驅油動力。本文在距離前期第一階段注入結束6 個月的基礎上設計了4 組模擬方案，并基于相同的工作制度（注入3 天燜井3 天）模擬生產一年，以累產油量作為目標函數，對第二階段注入的注入量進行優化研究。具體的注入量方案設計（見表2，圖2）。

圖2 不同注入量累計產油量

從各方案模擬結果可以看出第二階段的注入中，在工作制度相同的條件下注水量越小，生產效果越好。在第一階段已經注入了大量的水（6.0×104m3），在后期注入過程中若注入量過大，會加速注入水向生產井竄流，導致生產井水淹，嚴重影響開發效果。所以在后期的注入過程中，無需補充大量的驅替介質，而是需要持續及時補充地層能量，為生產井提供動力。

3 結論

本文以勝利油田N 區塊為研究對象，基于目標區塊儲層相關參數，建立了壓驅注水油藏數值模型，有效擬合實際生產動態數據，對壓驅注水開發機理及關鍵工藝參數進行深入研究，為后續該技術在生產中應用提供科學的指導依據。基于以上研究得到如下結論：

（1）壓驅開發能為地層快速補能，且注入過程中使得注入井附近儲層物性有所改善。由于壓驅注水注入的大量高壓流體，增大了注入流體滲濾距離，擴大波及體積，剩余油重新分布，同時減小了注采距離，有利于建立有效驅替。

（2）基于擬合后的模型就第二階段壓驅注入的注入量進行敏感性分析及優選，研究表明在工作制度相同的條件下注水量越小，生產效果越好。