变强度注水技术在低成本开发中的应用

变强度注水技术在低成本开发中的应用

宋树丹

中原油田文留采油厂 河南 濮阳 457001

摘要：文南油田文33块、文95块等区块已经进入了高含水、高采出程度、高剩采速度的“三高”开发后期，剩余油分布零散，递减大，同时井况套损严重，无法分注，调驱适应性差，稳产面临严峻挑战，开发难度进一步增大。变强度注水是指周期性地改变注入量, 在地层中造成不稳定压力场, 使流体在地层中不断地重新分布, 从而使注入水在层内高低渗透带压力差的作用下发生层内渗流, 促进毛管吸渗作用, 增大注入水波及系数和驱油效率, 提高采收率。由于变强度注水不增加其他费用，是低成本开发中的重要手段。

关键词：三高开发后期 变强度注水 低成本开发

一、前言

文南采油管理一区地处文南油区，主要负责文33块、文95块、文266块、文294块、文219块、文123块、文153块等9个区块的油藏开发。构造位置位于东濮凹陷中央隆起带文留构造南部，含油面积15.45平方千米，地质储量2817万吨，标定采收率34.37%，可采储量968万吨。经过30多年的注水开发，区块已经进入了高含水、高采出程度、高剩采速度的“三高”开发后期。近几年通过实施周期注水，有效地控制了井区含水上升速度，产量递减减缓。但是通过多年的周期注水效果分析发现，周期注水效果随着应用次数的增加有变差的趋势,具体表现为间注后含水下降幅度变小，有效期变短。为了进一步提高开发调整效果，充分发挥周期注水的作用，对该技术作进一步研究，以确定合理参数及应用方式。

二、变强度注水机理

（一）变强度注水情况下的油水交渗流动

1. 压力传导速度的不同

非均质储层中，渗透率不同，压力传导能力也不同。高渗透层压力传导快，低渗透层则压力传导慢。当周期性地改变注水压力（或注水量）时，高渗层反应较快，低渗层反应较慢，这样就在高、低渗层之间产生一个压力差。在此压差的作用下，产生层间的流体流动。

2. 升压半周期流体流动方向

当提高注水压力时，高渗层的压力迅速提高，而低渗层压力提高的慢，这时高渗层的压力高于低渗层的压力。在此压差的作用下，含水饱和度较高的高渗层中的一部分水进入低渗层，使低渗层的压力逐渐升高，引起其中流体的压缩和孔隙体积的增大。

3. 降压半周期流体流动方向

当降低注水压力（或停注）时，高渗层的压力很快降低，而低渗层的压力降低较慢。这时，低渗层的压力高于高渗层的压力。在此压力差的作用下，低渗层中流体和岩石的弹性能释放，使低渗层中的流体流向高渗层。在流向高渗层的流体中，有一部分是从高渗层进入低渗层的水，这时返回到高渗层。另一部分水则被滞留在低渗层。与此同时，低渗层中的一部分油进入高渗层 ，从而提高高渗层的含油饱和度。

（三）变强度注水情况的微观机理

1.毛管力作用

在实际储层中这种毛管渗吸的平衡高度约在15～20cm左右。依靠这种自行毛管渗吸作用，水不会进入低渗层较深的部位，也不可能较大幅度提高低渗层的含水饱和度,使储层高低渗层饱和度趋于平衡。但是，如果人为地提高高渗层的压力，使高低渗透层之间有一个压力差，在这个附加驱替力的作用下，毛管渗吸高度则可大大的提高，使水能够运移到低渗层较深的地方，这就是变强度注水毛管力作用的机理。

2.弹性力作用

在一些亲油非均质油藏，实施变强度注水也能收到良好的效果。这说明弹性力在变强度注水中也起重要作用。当提高注水压力时，高渗层压力迅速提高，这时高渗层压力高于低渗层压力。在此压力差的作用下，高渗层中的水进入低渗层，使低渗层的压力逐渐提高。低渗层压力的提高使流体和岩石骨架均受到压缩。在受压缩的情况下，流体（包括油和水）体积缩小，而岩石孔隙孔道体积增大，能够储积更多的流体。

当降低注水压力时，高渗层压力迅速降低，这时低渗层压力高于高渗层压力。这此压力差的作用下，低渗层的流体向高渗层扩散。由于高渗层压力的降低，使低渗层所储积的弹性能得到释放，使流体（包括油和水）体积膨胀，孔隙体积缩小。这就迫使低渗层中的油和水流向高渗层。在此过程中一部分水被滞留在低渗层中，相应有一部分油流向高渗层。如此反复提高和降低注水压力，可使更多的水进入低渗层，也会有更多的油进入高渗层，进而流向生产井。

三、变强度注水参数的确定

变强度注水方式选定的依据是构造单元的地质特点、开发井网特点，并尽量结合改变油层原来液流方向的方式。

（一）变强度注水注水周期

室 内实验表明，注水周期的长短与注采井距及压力传导速度（导压系数）有关。

式 中：L——注水井与生产井之间的距离，m
Cp——未注水时地层平均导压系数，cm²/s

式中：K——原始地层渗透率，10^-3 μm²

Φ——原始地层孔隙度，%

μ——地下流体粘度，mPa.s

C——综合压缩系数，10^-10Pa

（二）变强度注水注水强度

变强度注水强度的确定原则：在能量亏空的情况下，强注期间可以在接近或超过地层破裂压力下高速注水。变强度注水在一个周期内的注水量应该与常规注水在相同时间内的注水量相当。所选用的最大相对幅度应当满足波动的对称性条件，即升压半周期内注水量的增加量，应等于降压半周期注水量的减少量。

波动幅度B的计算公式为：

B=（q₁-q₂）/ q

其中 q₁-加强注水的注水量，m³/d

q₂-控制注水的注水量，m³/d

q -正常注水时的注水量，m³/d

四、变强度注水适应性规律

（一）启动压差对变强度注水的适应性

室内岩心实验表明，当小层启动压力差异在6MPa之内时，小层吸水较好；当大于6MPa后，小层吸水状况急剧变差。层段内的小层能够得到有效动用的启动压差极限值为6Mpa。

（二）渗透率级差对注水的适应性

室内多层水驱油实验表明四种岩心、12种组合水驱油试验确定渗透率级差控制在4倍以内可大幅度提高采收率。

（四）不同含水率对变强度注水的适应性

通过室内实验和应用数值模拟技术，可以看出：含水率达60％-80％实施变强度注水，效果最优。在高含水阶段，随着含水的上升，变强度注水增油效果变小。

五、结论

1、变强度注水能够有效提高注水和平面波及效率，动用井组不连通油层储量，从而使油井产能降低和含水上升速度得到减缓，最终达到提高采收率，降低耗水量的目标。

2、实施变强度注水后需强化资料录取，密切跟踪分析，及时调整注水周期和注水强度。

3、变强度注水无需增加新的投入，是低成本开发中的重要手段。

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