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摘要详情
196 / 2021-06-13 16:46:29
大压差快速压驱注水开发在牛庄油田N区块的应用
低渗透油藏,压驱注水开发,人工水体,水驱前缘
致密砂岩油气理论与技术
全文录用
大压差快速压驱注水开发在牛庄油田N区块的应用
武继强 吴伟 徐效平 郭勤涛 任泽樱
摘要：低渗透油藏储量品味差，普遍存在启动压力高、注入难度大的问题，导致地层压降大、地层亏空严重，地层压力保持率低。传统注水开发模式不能适应此类油藏经济有效开发的需要，亟待探索新的有效开发模式，大幅度提高注入能力，改善开发效果。创新提出采用大压差快速压驱注水开发方式，变注不进水为有效注水、高效注水，形成大压差快速压驱注水开发技术，在牛庄油田N区块开展应用，大排量水的快速注水提高了地层压力系数，改善了储层岩石物理性质，提升了采油速度，实现了低效区块高效开发。
1 引言
低渗透油藏以薄互层滩坝砂、特低渗为主，开发至今普遍存在启动压力高、注入难度大的问题，导致地层压降大、地层亏空严重。低渗透油藏水驱面临水井“欠注、注不进”、油井“采不出”等问题。牛庄油田N区块为中孔、特低渗、常温、异常高压岩性油藏。储层埋深约3200m，空气渗透率约1~9mD，其孔喉半径平均值为0.39μm，孔喉细小。因此常规压裂注水开发油井受效程度低，产量递减快。传统注水开发模式不能适应此类油藏经济有效开发的需要，亟待探索新的有效开发模式。
2 大压差快速注水开发机理
创新提出采用大压差快速压驱注水开发方式，在特低渗透油田牛庄油田N区块通过大压差快速注水，短时间大幅度增注，改善低效区块开发效果。
2.1 低压注水向高压注水的转变
低渗油藏高压注水一直是油田增产、稳产的重要措施，低渗油藏的微观及宏观地质特征决定了注水方式须采取高压注水的方式进行有效开发。由于低渗油藏的储层物性相对较差，渗流阻力相对较高，且存在一定的启动压力，大排量高压注水有助于改善渗流阻力较高及启动压力协同引起的“注不进”的问题，亦有助于克服毛管力效应即贾敏效应，改善“采不出”的问题，整体上有效改善低渗透油藏开发难题，在注入端和采出端全面提升注水开发效果。
2.2 小排量慢速注水向大排量快速注水的转变
在油藏的开发过程中，由于油气不断地被开采到地面，地层亏空，通过大排量注水能短时间内及时补充地层能量，相较于传统注水开发方式，有效缩短见效期；在低渗油藏大排量高压注水开发过程中，注水井附近储层被有效激活，处于膨胀状态，储层微宏观物性（孔喉半径、渗透率及孔隙度等）均得到改善，进一步提升注水开发的效果；短时间大排量高压注入的水在注水井附近形成“人工水体”，在有效补充地层能量的同时亦缩小了现有注采井之间的井距，加强了注采井之间的联系；短时间大排量高压注入大量外来流体有助于地层油水关系的重新展布，在“人工水体”外围形成富集的环形油带。
2.3 同步注采向注采耦合的转变
异步注采是指一种注采不同步的渗吸采油开发方式，即注水井注入时采油井停产，采油井开采时注水井停注。压驱注水开发过程中通过注采不同步的开发方式，即能通过注水补充地层能量，实现注采井间的有效驱替，又能充分发挥井筒附近裂缝网络的渗吸采油作用。
3 . 大压差快速注水实践与效果
通过“大压差+注采耦合”压驱试验，扩大波及体积，建立有效驱替，实现低渗油藏经济有效开发。大压差快速注水四个段塞累注6.0万方。通过测吸水指示曲线，在第一段塞注水时，随着注水量的增加，启动压力增加；在第二段塞、第三段塞注水时，启动压力基本保持稳定；第四段塞注水，启动压力略有上升。通过视吸水指示曲线，在第一段塞注水时，随着注水量的增加，地层吸水能力增加；在第二段塞注水时，地层吸水能力有所下降；第三、第四段塞地层吸水能力较平稳。压驱开发前开油井1口，日液1.3t/d，日油1.0t/d，含水23.0%，压驱开发后牛21-斜4井组井组开油井4口，日液15.3t/d，日油6.4t/d，含水55.4%，峰值日增油8.0吨。监测井压力由28MPa恢复至38MPa。
图1 牛庄油田N区块注入情况曲线 图2 牛庄油田N区块日度生产曲线
4 . 大压差快速注水理论认识
图3 牛庄油田N区块连通图 图4牛庄油田N区块水驱前沿计算 图5 牛庄油田N区块压缩系数图版
牛庄油田N区块从连井剖面、渗透率分布等可以看出，以注水井为中心，砂体厚度及渗透率等变得越来越低，物性短时间大排量的注入水无法及时向外围进行运移，在注水井近井附近形成锥形的存水区，压力快速提高。
结合油藏工程方案和牛庄油田N区块监测井的压力监测等数据，反推N区块岩石物理参数，其岩石可缩性较强，大量的注入水储存在以注水井为圆心、半径为175米左右的锥形存水区内。相应的弹性能被有效存储起来。由于储层物性原因，弹性能缓慢释放，大量的补充的弹性能仍聚集在注水井周围。使得油井避免了快速注水水淹，能够有效增产。
5. 结论和认识
本文基于牛庄油田N区块储层物性和开发状况实现大压差快速注水应用，深入研究压驱注水开发动态规律基，得到如下结论：
（1）注水压力的增加导致储层孔隙压力的增大，从而降低储层的有效应力，使得岩石骨架发生弹性变形，孔隙体积变大，增加注入压力对注水井的近井地带渗透率有一定改善，可增加单井吸水能力。
（2）特低渗储层存在非线性渗流特征，当注入压力较低时，流体在岩心中流动速度随压力梯度的变化很小，注入水很难进入地层；当压力梯度较大时，渗流速度与压力梯度的关系呈近似的直线关系，较高的注入压力和注入排量使得特低渗透储层注水能够见效。
（3）压驱注水在牛庄油田N区块注水井和生产井之间，形成了一个以注水井为圆心锥形存水区，形成了高压油藏，同时避免了油井快速注水水淹，实现了有效注水开发。
作者简介:武继强，男，1989年1月，山东聊城人，工程师，主要研究方向为油气田开发规划，东营市东营区，胜利油田东胜公司，257000，wujiqiang.slyt@sinopec.com。
武继强 吴伟 徐效平 郭勤涛 任泽樱
摘要：低渗透油藏储量品味差，普遍存在启动压力高、注入难度大的问题，导致地层压降大、地层亏空严重，地层压力保持率低。传统注水开发模式不能适应此类油藏经济有效开发的需要，亟待探索新的有效开发模式，大幅度提高注入能力，改善开发效果。创新提出采用大压差快速压驱注水开发方式，变注不进水为有效注水、高效注水，形成大压差快速压驱注水开发技术，在牛庄油田N区块开展应用，大排量水的快速注水提高了地层压力系数，改善了储层岩石物理性质，提升了采油速度，实现了低效区块高效开发。
1 引言
低渗透油藏以薄互层滩坝砂、特低渗为主，开发至今普遍存在启动压力高、注入难度大的问题，导致地层压降大、地层亏空严重。低渗透油藏水驱面临水井“欠注、注不进”、油井“采不出”等问题。牛庄油田N区块为中孔、特低渗、常温、异常高压岩性油藏。储层埋深约3200m，空气渗透率约1~9mD，其孔喉半径平均值为0.39μm，孔喉细小。因此常规压裂注水开发油井受效程度低，产量递减快。传统注水开发模式不能适应此类油藏经济有效开发的需要，亟待探索新的有效开发模式。
2 大压差快速注水开发机理
创新提出采用大压差快速压驱注水开发方式，在特低渗透油田牛庄油田N区块通过大压差快速注水，短时间大幅度增注，改善低效区块开发效果。
2.1 低压注水向高压注水的转变
低渗油藏高压注水一直是油田增产、稳产的重要措施，低渗油藏的微观及宏观地质特征决定了注水方式须采取高压注水的方式进行有效开发。由于低渗油藏的储层物性相对较差，渗流阻力相对较高，且存在一定的启动压力，大排量高压注水有助于改善渗流阻力较高及启动压力协同引起的“注不进”的问题，亦有助于克服毛管力效应即贾敏效应，改善“采不出”的问题，整体上有效改善低渗透油藏开发难题，在注入端和采出端全面提升注水开发效果。
2.2 小排量慢速注水向大排量快速注水的转变
在油藏的开发过程中，由于油气不断地被开采到地面，地层亏空，通过大排量注水能短时间内及时补充地层能量，相较于传统注水开发方式，有效缩短见效期；在低渗油藏大排量高压注水开发过程中，注水井附近储层被有效激活，处于膨胀状态，储层微宏观物性（孔喉半径、渗透率及孔隙度等）均得到改善，进一步提升注水开发的效果；短时间大排量高压注入的水在注水井附近形成“人工水体”，在有效补充地层能量的同时亦缩小了现有注采井之间的井距，加强了注采井之间的联系；短时间大排量高压注入大量外来流体有助于地层油水关系的重新展布，在“人工水体”外围形成富集的环形油带。
2.3 同步注采向注采耦合的转变
异步注采是指一种注采不同步的渗吸采油开发方式，即注水井注入时采油井停产，采油井开采时注水井停注。压驱注水开发过程中通过注采不同步的开发方式，即能通过注水补充地层能量，实现注采井间的有效驱替，又能充分发挥井筒附近裂缝网络的渗吸采油作用。
3 . 大压差快速注水实践与效果
通过“大压差+注采耦合”压驱试验，扩大波及体积，建立有效驱替，实现低渗油藏经济有效开发。大压差快速注水四个段塞累注6.0万方。通过测吸水指示曲线，在第一段塞注水时，随着注水量的增加，启动压力增加；在第二段塞、第三段塞注水时，启动压力基本保持稳定；第四段塞注水，启动压力略有上升。通过视吸水指示曲线，在第一段塞注水时，随着注水量的增加，地层吸水能力增加；在第二段塞注水时，地层吸水能力有所下降；第三、第四段塞地层吸水能力较平稳。压驱开发前开油井1口，日液1.3t/d，日油1.0t/d，含水23.0%，压驱开发后牛21-斜4井组井组开油井4口，日液15.3t/d，日油6.4t/d，含水55.4%，峰值日增油8.0吨。监测井压力由28MPa恢复至38MPa。
图1 牛庄油田N区块注入情况曲线 图2 牛庄油田N区块日度生产曲线
4 . 大压差快速注水理论认识
图3 牛庄油田N区块连通图 图4牛庄油田N区块水驱前沿计算 图5 牛庄油田N区块压缩系数图版
牛庄油田N区块从连井剖面、渗透率分布等可以看出，以注水井为中心，砂体厚度及渗透率等变得越来越低，物性短时间大排量的注入水无法及时向外围进行运移，在注水井近井附近形成锥形的存水区，压力快速提高。
结合油藏工程方案和牛庄油田N区块监测井的压力监测等数据，反推N区块岩石物理参数，其岩石可缩性较强，大量的注入水储存在以注水井为圆心、半径为175米左右的锥形存水区内。相应的弹性能被有效存储起来。由于储层物性原因，弹性能缓慢释放，大量的补充的弹性能仍聚集在注水井周围。使得油井避免了快速注水水淹，能够有效增产。
5. 结论和认识
本文基于牛庄油田N区块储层物性和开发状况实现大压差快速注水应用，深入研究压驱注水开发动态规律基，得到如下结论：
（1）注水压力的增加导致储层孔隙压力的增大，从而降低储层的有效应力，使得岩石骨架发生弹性变形，孔隙体积变大，增加注入压力对注水井的近井地带渗透率有一定改善，可增加单井吸水能力。
（2）特低渗储层存在非线性渗流特征，当注入压力较低时，流体在岩心中流动速度随压力梯度的变化很小，注入水很难进入地层；当压力梯度较大时，渗流速度与压力梯度的关系呈近似的直线关系，较高的注入压力和注入排量使得特低渗透储层注水能够见效。
（3）压驱注水在牛庄油田N区块注水井和生产井之间，形成了一个以注水井为圆心锥形存水区，形成了高压油藏，同时避免了油井快速注水水淹，实现了有效注水开发。
作者简介:武继强，男，1989年1月，山东聊城人，工程师，主要研究方向为油气田开发规划，东营市东营区，胜利油田东胜公司，257000，wujiqiang.slyt@sinopec.com。