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摘 要:在低渗、特低渗油田的开发过程中要面临着油层自然产能较低、采收率低、启动压差和驱替压力梯度较大等低压、低渗、低产的特点,需要采取经济有效的注水开发,本文主要从面临的问题出发,分析增压注水的原理,讨论低渗油田的提压注水开发的效果。
关键词:低渗 增压注水 渗透
大庆西部外围地区特低渗透油层具有埋藏深、厚度薄、砂体零散的特点,注水开发的特低渗透油田注水井吸水能力差、难以有效开发动用的实际,在搞清该区块微观特征的基础上,为确保特低渗透储层达到建立有效驱替,可采用单井增压注水试验,实现特低渗透储层有效驱替。改善了吸水状况,缓解了层间矛盾,储层动用程度得到提高。随注水压力升高降低,注水波及区范围随之升高、降低,增压注水能够有效地提高波及系数,并提高采收率,改善特低渗透油藏的开发效果,为特低渗透油田的开发提供了借鉴意义
一、低渗油田开发中面临的问题分析
低滲和特低渗油田的概念是相对的,随着时间的推移,技术条件和资源状况发生的改变而改变。中国石油天然气集团公司相关标准对低渗油田的分类标准主要有以下三类:油层平均渗透率在
到
之间为一般低渗透油田,平均渗透率在
到
之间的为特低渗透油田,平均渗透率小于
的为超低渗透油田。
低渗油田的地质特征主要表现为构造背景平缓,油层分布较为稳定,存在水平成岩缝和构造应力缝,但在地层条件下为闭合状态,储层的孔喉为细微,物性较差,原始地层压力低,地饱压差小,天然能量不足。在低渗、特低渗油田的开发过程中要面临的主要问题是油层自然产能较低;自然能量开采递减大,采收率低;天然微裂缝的存在加大了注水开发的难度;启动压差和驱替压力梯度较大;部分井见效缓慢,地层压力分布不均衡。针对这些低压、低渗、低产的特点就需要采取经济有效的注水开发,结合自身的情况开展精细注水。本文主要讨论低渗油田的提压注水开发的效果。
二、增压注水的原理分析
1.增大注采压差建立有效驱替
启动压力梯度和毛细管压力的存在是特低渗透油田难以开发的主要原因之一。在特低渗透油藏的开发中,应采取提高驱替压力梯度或减小启动压力梯度以及降低毛细管压力的措施。在现有的井网条件下,注采井间建立有效驱替有两种方式,一种方法是通过加密或压裂方式缩短井距;另一种方法是通过增压方式增大注采压差。通过论证加密在经济效益上不可行,压裂效果不明显,于是开展增压试验,增大注采压差,提高驱替压力梯度。
低渗透油藏非达西渗流方程:
式中,Q为油井产液量,m3/d;h为有效厚度,m;μ为原油粘度,mPa.s;PH和Pf分别为驱动压力、流动压力,MPa;λ为启动压力梯度,MPa/m;r为驱动半径,m;rw为井筒半径,m;c为单位换算系数;k为渗透率,μm2 。
有效驱动距离就是在油层连通的条件下,在一定驱动力下能驱动的距离,对于注采井间,当Q=0时其驱动距离为极限距离(设r≈r-rw),即:
式中表明,低渗透储层极限井距距离与驱动压力成正比,与启动压力梯度成反比。
根据拟油层渗透率与启动压力梯度计算公式得到λ和K,从而获得启动压力梯度,以此来确定注采井距,保证足够的注采压差来建立有效驱替。
2.增压注水提高波及系数
为了在水驱后进一步提高原油采出程度,人们相继提出了提高波及系数和提高洗油效率等提高采收率方法。目前在特低渗透油田物性较差的层不能有效动用,甚至有些区域水体波及不到,导致油田开采时间短,采收率较低,所以改善特低渗透油藏的注水开发效果的主要途径仍然是提高注入水的波及系数,从根本上说,利用增压使近井地带裂缝开启改善吸水剖面,扩大纵向波及系数,使注入水尽量波及到较差的油层;在平面上,增压后注水影响的区域能够扩展到低渗透区,从而从整体上改善注水开发效果,最终达到增大注入水波及体积、提高水驱采收率的目的。因此,提高储层的动用程度,扩大水体的波及范围即提高采收率。
2.1波及系数的计算
目前为止,对于均匀井网的面积波及系数的研究,多是根据在各种简化模型下,用理论方法和实验方法所获得的研究成果。根据B?丹尼洛夫和PM·卡茨研究结果,得到面积注水系统运动前缘微分方程的解,可以确定见水时面积波及系数 。
面积波及系数计算公式为
式中,EA为面积波及系数;d为井排间距离,m;a为沿井排井间距离,m;M为水(驱替剂)与油的流度比;μo为油的粘度,mPa·S;μw为水的粘度,mPa·s;Kro为油的相对渗透率,μm2 ; Krw为水的相对渗透率,μm2;Swc为束缚水饱和度。
当M>1,d/a>1时,对于均匀油层,反九点注水系统而言,见水时的面积波及系数可以写为
说明井网的波及系数主要取决于水油流度比,水油流度比越小,注水波及面积越大。
2.2多孔介质中原油的粘度计算
在多孔介质中原油的粘度与多孔的介质性质和原油性质有关 。可用下式表示: 式中, μ为多孔介质中原油的粘度,mPa·s;A为边界原油体积与原油总体积之比;K为渗透率,μm2;μ1为边界原油的平均粘度,mPa·s;μ2为体相原油的粘度,mPa·S;L为多孔介质的长度,m;△p为介质两端压差。
由上式可知,孔道中原油的粘度并不是一个常数,它是与体相原油性质、多孔介质的性质和驱动压力梯度有关的一个函数。通过整理渗流实验的资料,可以得到流体的粘度随压力梯度的增加而减小。
三、现场应用
筛选试验对象后进行现场应用分析,在进行增压后,注水井吸水能力得到提高,,油水井问能够建立有效驱替。注水压力由21.3 MPa增加到22.9 MPa,日注水量由0m3增加到30m3,受效井日产油1.0 t上升到1.5t,地层压力由8.5MPa上升到9.4 MPa。改善了吸水状况,缓解了层间矛盾,储层动用程度得到提高,吸水厚度百分数由52.1%增加到78.8% ,吸水厚度增加了3.9m。根据无源微地震监测的结果分析,注水波及范围随压力升高逐渐增加。
通过增压注水能使特低渗透油田建立有效驱替,注水井达到了“注够水、注好水”的目的,油井达到了受效增油的目的。增压注水现场应用和监测结果显示与理论计算的结果相符,进一步确定了增压注水可以提高波及系数,近而提高采收率。综合分析增压注水在该油田应用取得较好的效果,可以为其他低渗透油田开发提供借鉴意义。参考文献[1]孔繁军 段永彬 王晓云 低渗透率注水井增注分析[J] 科技致富向导 2013.6.[2]齐春民 李丹丹 王旭 关于低渗透油田注水工程节能技术的探讨[J] 中国新技术新产品 2013.2.[3]于九政 晏耿成 巨亚锋 郭方元 毕福伟 低渗油藏注水井试井压力响应机理及解释模型[J] 断块油气田 2013.1.