體積改造油藏注水吞吐有效補充地層能量開發的新方式

王建華 韓華峰 劉姣姣

延長油田股份有限公司富縣采油廠 陜西延安 727500

1 開發機理和模型分析

油藏注水吞吐基本工作原理為，吸滲產油機理，主要呈現為基質孔隙和裂縫間，或基質大小孔隙間實際流體交換，一般壓裂僅處于井筒周圍區域內形成一定數量的裂縫，注水吞吐處于油田正式開發中做以輔助。油藏體積發生改造后，井筒周圍區域產生較為復雜的裂縫網絡系統，針對基質與實際裂縫接觸面積逐步增大，兩者內部所含有的流體交換速度、數量均變化，吸滲能力持續性提高[1]。

體積改造油藏注水吞吐一個完整周期需歷經多個環節，可將其劃分為注水期、悶井期、回抽期（圖1）。

圖1 體積改造油藏注水吞吐過程基質和裂縫壓力變化

注水期（不穩定補充地層能量階段）：針對體積改造油井而言，其長時間實施開采活動，超過衰竭后能量大幅度降低，其內部自身滲透率顯著提升，但基質滲透率較低，注入水通常初期進入裂縫內，其內部壓力突發性升高，裂縫內注入水處于裂縫與基質間形成較大壓差，促使其進入基質，最初進入基質高滲透區域內，隨著基質量壓力逐步增高，該階段作為補穩定性補充地層能量階段。

悶井期（滲吸產油階段）：該過程中已經終止注水，前期注入大量水處于裂縫和基質間形成較大的壓力，保證其最終入駐整個基質，裂縫壓力隨著不斷降低，基質壓力持續性升高，隨著時間的推移兩者壓力處于均衡性。親水性的油藏處于裂縫內將大量水資源注入，導致其內部壓力突發增高，其持續性入駐基質孔隙內，積極凸顯吸滲能效和作用，以滲吸生產油水的方式和形成機理，體積改造基質滲吸速度計算公式見式（1）和式（2）。

從整個計算公式獲知，數值的增加，表明滲吸實際作用強化，驅動距離縮小，與之相吻合的驅動壓差減少，最終實際產油量增多。體積改造將地層進行打碎，處于井筒周圍產生多個復雜的網絡系統，為后續滲吸產油奠定良好的基礎。

回抽期（不穩定驅替階段）：該階段油井開展回采操作，內部流體以相應的裂縫為核心途徑實施開采，雷鋒壓力實際降低耗損時間較短，基質內部壓力降低耗損時間較長，快速進入裂縫內通過井筒被采出。后期隨著開采活動的實施，整個產液量減少，裂縫壓力隨之降低，最終處于均衡狀態。該過程中將驅替作用為主，因其實際壓差缺乏可靠性、穩定性，整個流體從裂縫向井筒及基質量向裂縫的驅替，均作為不穩定的過程。可將不穩定過程劃分為兩個階段，其中一個為油井初期生產，但因裂縫滲透率較高，裂縫內流體優先選擇入駐井筒；另外一個階段是待油井生產保持一定時間周期后，隨著裂縫內壓力降低，致使整個基質、裂縫間壓力存在較大的差距，所以從壓力較低方轉變至較高方，發生基質流體向裂縫發生的竄流計算公式見式（3）。

處于不穩定驅替過程中，隨著油藏流體被持續性開采，油藏含油飽和度處于動態化波動，基質油相對滲透率及基質與裂縫壓力，隨著時間的波動持續性變更。

2 理論計算分析

具體實踐過程中，結合開發井型的不同，體積改造油藏注水吞吐方式不一，通常涵蓋兩種方式，即水平井體積壓裂注水吞吐、直井縫網壓裂注水吞吐，不同方式的選取最終開采效益存在差異性。選取專業的計算公式，分析整個注水吞吐開發成效，結合我國油藏流體自身特征，布設與之相吻合的模型，設定相應的參數，其參數不僅包含地層原油年度、溶解汽油比，而且涵蓋水平井水平段長度、控制地質存儲量等，整個油藏衰竭開采3a 后，逐步進行注水吞吐，以2a 為周期進行吞吐一次，水平井實際注水周期為2 個月，針對不同壓力系數，油藏注水吞吐10d 實際開采和衰竭開采比值保持在2∶1, 顯示選取體積改造的技術和方法，對整個油藏階段實際開采效果尤為凸顯[2]。

3 體積改造油藏注水吞吐有效補充地層能量開發主控因素分析

3.1 儲層滲透率

通過合理化確定不同儲層實際滲透率，科學掌握注水吞吐真實產油劑量，積極確定儲層滲透率與注水吞吐開采間關系（圖2）可獲知，常規下儲層實際滲透率不超過20md 時，其滲透率與注水吞吐量成正比，隨著滲透率的提高，其注水吞吐采出程度增加。伴隨儲層滲透率的提高，開采程度增長幅度持續性降低，主要因儲層滲透率升高，導致其毛管壓力降低，注水吞吐整體成效不佳，待其滲透率升高至特定數值時固定。通過上述分析可表明，儲層滲透率不同程度干擾整個注水吞吐開發效果，但對其產生干擾較少，所以儲層滲透率并非是核心控制因素。

圖2 儲層滲透率與注水吞吐采出程度關系

3.2 裂縫發育程度

利用形狀因素有助于高質量分析裂縫、基質具體切割水平，結合形狀因素與整個注水吞吐實際開采程度相互間的關系做好精細化分析，形狀因子與裂隙發育程度成正相關，隨著形狀因子的增大，其裂縫發育水平較高，最終注水吞吐采出水平較高。確保其他變量固定狀況下，形狀因子與多個指標、因素存在聯動性，通常實踐中形狀因子小于1.0，表明滲吸產出油水發展入駐重要的環節，注水實際吞吐采油量速度降低，以此顯示裂縫實際發展程度對滲吸量產生的影響較為突出，作為一類主控因素。

3.3 儲層濕潤性

儲層濕潤性作為一類宏觀表現，最直觀的特征主要處于滲透曲線上，油與水相對滲透曲線銜接點含水飽和度接近于50%，儲層濕潤度臨近中性，超過50%儲層親水性提高，反之親油性提高。通過理論和實驗室研究結果表明，儲層潤濕性對注水吞吐實際效果干擾較為凸顯，作為主控因素[3]。

3.4 含油飽和度

含油飽和度與注水吞吐采出程度關系可獲知，兩者呈現為對數增加的關系，其中從圖中分析掌握，含油飽和度從40%增加至60%時，注水吞吐量實際增長幅度超過1倍，含油飽和度持續性升高時，井控存儲量加大，但其實際開采增長幅度降低。

4 實踐案例分析

4.1 水平井注水吞吐

某油田作為一類親水性油藏，含油飽和度約為60%，該油井主要是處于2019 年選取體積壓裂注水吞吐試驗，該油井選取體積改造技術和方法后，初期實際產油量約為14.9t/ d，主要耗損實際開采22 月后，實際產油量為3.8t/ d，注水12d 累計實際注水量為2133m3，保持悶井時長為1 月，產油量恢復最大數值為8.2t/ d，1a 后實際產油量穩定于3t/ d；與注水井同一個井組內油井選取體積改造方式，從初期產油量14.1t/ d，降低至5.2t/ d,在其內部注水停產，保持悶井10 天后，實際產油量最大可恢復至12.2t/ d，1a 后實際產油量可穩定保持于6t/ d。通過實踐結果表明，該油井實際選取注水吞吐方式后，油水井實際產油量顯著提高，分析產油實際主控因素，整個研究區域內有利的地質因素包含選取體積改造方式后，進一步產生較為復雜的裂縫，導致整個裂縫、基質間流體交換范圍較大；儲層潤濕性顯著增加，判定其為親水，為后續吸滲開采提供助力。

4.2 直井注水吞吐

充分按照油井實際開采狀況，通過對直井選取體積改造和優化成功案例較少，積極選取注水井先完成注水，最終進行開采。如以某油井為例進行現場試驗，該油井從初期發現至今開采時間周期較長，1994 年選取一般壓裂的方式最終實際產油量為1.1t/ d, 對其確保投產后持續性10 月轉變為注水井，注水周期約保持11a，由于整個井網做好調整和改造調整為油井反抽，內部含水率顯著下降，單井產油量最大可處于8.5t/ d，于2014 年年底實際積累產油量共計9600t，遠超過同區域內油井實際產出量。

為分析注水井轉采開發原理，構建相應的模型，結合歷史實踐數據比對2 種狀況：其一，設定井筒周圍僅擁有正式投產過程中的壓裂裂縫，最終計算結果顯示，轉抽后該井實際產油量降低，含水率較高，難以獲取較佳的產油量，實際開采效果不佳。其二，轉采井長時間通過高壓注水過程中，隨著地層自身壓力持續性增加，壓裂周圍形成大量次裂縫，最終實際壓裂效果與選用體積壓裂方式成果較為相似。由此顯示，針對注水井而言選取較高壓力注水實踐中，產生多個次生裂縫實際轉采過程中引發的危害轉變為優勢，顯著增強油藏滲吸產油能力，有利于提升單井產油量，降低含水率。注水吞吐理論和實踐結果表明，其自身具有一定的可行性，主控因素有利區域內成效尤為顯著，相對注氣等媒介，注水吞吐周圍產生的成本較低，經濟性優良，最終投資整體收益較高，作為當下及未來最具發展潛力的體積改造油藏補充地層能量開發新方式。

5 結語

隨著近年來油田開發向更深層次發展，對其開采技術提出新的要求和挑戰，超低滲透和致密油油藏注水開發受滲透阻力高，但體積改造產生的復雜裂隙，為注水吞吐滲吸產油提供便捷，確保基質與裂縫間實際面積增大，顯著提高滲吸產油作用。通過理論和實踐分析，有必要掌握其實際開發和應用過程中主控因素，科學、合理使用該開發方式，以便于提高實際產油量，獲取較佳的經濟效益。