高含水油藏脉冲注水开发效果及其影响因素分析

娄小娟，孟立新 （中石油大港油田分公司勘探开发研究院，天津300280）

乔宏实 （渤海钻探定向井技术服务公司，天津300280）

朱红云 （中石油大港油田分公司勘探开发研究院，天津300280）

高含水油藏脉冲注水开发效果及其影响因素分析

娄小娟，孟立新 （中石油大港油田分公司勘探开发研究院，天津300280）

乔宏实 （渤海钻探定向井技术服务公司，天津300280）

朱红云 （中石油大港油田分公司勘探开发研究院，天津300280）

脉冲注水作为油藏开发中后期一种有效挖潜措施，其增产效果受诸多因素影响。为了研究脉冲注水效果影响因素和增产效果，选取典型区块 （港东二区四断块）开展脉冲注水数值模拟试验，并对试验结果进行分析总结，从而加深对脉冲注水技术的了解，为脉冲注水现场实施提供一定参考。通过研究发现，在合理的参数条件下，脉冲注水是一种提高油藏采收率的有效增产手段。

脉冲注水；注水振幅；注水周期；采液强度；数值模拟

港东二区四断块位于港东油田西侧，区内地势平缓，断层复杂。该断块主要目的层为明化镇组和馆陶组，其中明化镇组为曲流河沉积，馆陶组为辫状河沉积。主要发育高孔高渗细砂岩储层，储层物性较好，平均孔隙度31%，平均渗透率970×10－3μm2，但储层非均质性较强。1970年投入开发，经过30多年的开发及综合调整，先后经历了多次开发调整。目前平均单井日产油5.03t，剩余可采储量采油速度7.8%，综合含水92.74%，采出程度37.81%，进入特高含水开发后期，开采难度逐渐加大，为了改善开发效果，开展了脉冲注水研究。

1 脉冲注水适用性分析

注水开发对于非均质层状砂岩油藏来说，注入水首先流过阻力较小的高渗透率层，经过长时间的冲刷作用，高渗透率层的渗透率进一步增高，形成窜流通道；而在低渗透层，由于注入水的渗流阻力较大，造成水的推进缓慢，大量的原油未被波及到，而脉冲注水可以扩大注水波及体积、减少层间矛盾。脉冲注水通过周期性地改变注水量，在地层中造成不稳定的压力状态，地层中压力不断升高和降低，从而产生附加压差；在压力上升过程中，注入水从高渗透层进入低渗透层，在压力下降阶段，油从低渗透层被驱出来，完成驱油过程。脉冲注水过程中，地层间含油饱和度及渗透性差异越大，产生的附加压力差越大，在一个注水周期内由高渗透层段渗透到低渗透层段的水量和低渗透层段渗透到高渗透层段中的油量也越多，即脉冲注水改善水驱效果越明显。一般认为脉冲注水适用于区块整体上已大片水淹，含水率较高的油藏。港东二区四断块层内非均质性严重，目前综合含水达到93%，处于开发中后期，经过初步分析，认为脉冲注水可以作为港东二区四断块的一种有效挖潜手段。

2 脉冲注水开发效果分析及参数优化

2.1 模型简介及注水井组选择

2.1.1 模型选择

为更好地反映出地下流体分布情况，提高脉冲注水研究的准确性和实用性，首先对整个油藏进行精细油藏数值模拟，精细模拟划分到单砂体为一个数模层，将港东二区四断块明化镇组、馆陶组共划分为74个单砂层。首先通过RMS建模软件建立三维可视化地质模型，经网格粗化后输出Eclipse数模模型，整个模型的网格数为66×58×74＝283272个，网格步长大约30m，如图1、图2所示。

图1 港东二区四断块网格模型

图2 港东二区四断块渗透率属性模型

由于该断块生产时间长，调换层频繁，为准确地模拟油藏的实际生产及剩余油分布情况，采用以一个月为模拟时间步，严格按照井的生产措施以及井的生产历史进行模拟，建立三维动态模型。通过合理调整参数，完成该断块的历史拟合，并达到拟合精度误差的要求。

2.1.2 注水井组选择

选取港东二区四断块NmⅢ5－2小层港6－55井组，进行脉冲注水优化研究。NmⅢ5－2小层港6－55井组是一个独立的小砂体，平均孔隙度25%，平均渗透率3000×10－3μm2，地质储量22.18×104t。2009年12月，该井组只有2口井 （港6－55井注水，港6－57井采油）正常利用 （图3），综合含水87%。数模模型见图4。

图3 港6－55井组构造井位图

图4 港6－55井组数模模型

2.2 脉冲注水参数优化及效果分析

2.2.1 脉冲振幅优化

注水振幅是影响脉冲注水的主要参数之一。从理论上讲，实施脉冲注水时，水量变化幅度越大越能造成较大的地层压力波动，增加水的微观波及体积。为了验证不同振幅对脉冲注水开发效果的影响以及与常规注水相比的增产效果，在考虑地面注水系统能力和地层破裂压力条件下，进行了5种不同注水方案的模拟，即在保证注水总量相同的条件下，通过改变每个月的注水量，形成不同振幅的脉冲注水方案，见表1，注水时间从2009年12月到2011年12月，共24个月。预测累积增产油量见图5。

表1 不同振幅注水方案月注入水量表

由图5可以看出，在注水量相同的条件下，注水振幅越大，累积产油量越大，驱油效果越好；与常规注水相比，只有在合理振幅下的脉冲注水开发效果好于常规注水，如63方案、72方案、90方案；其中90方案增产效果最好，两年内累积产油1.626×104t，比常规注水增产油量0.042×104t，占两年总产量的2.7%，提高采出程度0.19%。

图5 各方案累产油柱状图

2.2.2 注水周期优选

注水周期的长短受注采井距及压力传导速度等因素影响。该次模拟在保证注水量相同的条件下，实施不同的注水周期，从而量化注水周期对脉冲注水增产效果的影响。模拟以下4种方案，即注水井注水1个月后，分别以停注1个月、2个月、3个月、4个月各为1周期进行脉冲注水模拟，分别称为停注1、停注2、停注3、停注4方案，见表2，每个注水方案注水5个周期，注水总量4.5×104m3，并与常规注水进行比较。

表2 注水周期优化方案设计表

从注水井累积注水量曲线 （图6）可以看出，虽然注水周期不同，但保证各方案的注水总量相同；从累积产油量柱状图 （图7）明显可以看出，注水周期对脉冲注水的驱油效果有影响，注入1个月以后随着停注时间的增加，油井累积产油量减少，驱油效果降低，有的甚至低于常规注水 （如停注4方案）。其中开发效果最好的是停注1方案，即注水井注入1个月后停注1个月的注水方式，其累产油与常规注水相比增产0.06×104t，约占总产量的4.5%，提高采出程度0.27%。

2.2.3 采液强度优化

在注水振幅和周期相同的条件下，油井产液量对脉冲注水开发效果也有影响。该次模拟采用注水量相同的条件下，采油井分别以170、200、300、350、450和550m3的月采液量进行试验，分别称为170方案、200方案、300方案、350方案、450方案、550方案，生产时间24个月。由累积产油量曲线图8可以看出，随着采液速度的增加，脉冲注水和常规注水的累积产油量都为先增加后减少。从脉冲注水与常规注水累积增油量曲线 （图9）可以看出，随着月采液量的不同，脉冲注水的增油效果由差到好再到差，即只有在合理的采液速度下，脉冲注水才有增产效果，开发效果才优于常规注水。对该断块来说，月采液量为300～450m3时脉冲注水的增产效果最明显，以采液量为450m3/月来说，脉冲注水比常规注水增产0.05×104t，约占总产油量的3.3%，提高采出程度0.23%。

图6 不同方案累积注水曲线图

图7 不同方案累产油柱状图

图8 不同方案累产油量曲线图

图9 与常规注水相比累积增油量曲线图

3 结 论

1）港东二区四断块目前含水率较高处于开发中后期，脉冲注水可以作为一种有效的挖潜措施进行实施。

2）脉冲注水挖潜效果受注水振幅影响；振幅越大，累积产油量越大，驱油效果越好。

3）脉冲注水挖潜效果受注水间隔影响；随着注水间隔的增加，开发效果变差，对于该注采井网来说，注水1个月停注1个月，即注水间隔为1个月时，挖潜效果最好。

4）脉冲注水挖潜效果受采液强度影响，在合理采液强度的条件下，脉冲注水增产优势才能显现。

5）脉冲注水的开发效果不一定优于常规注水，但在合理的参数条件下，脉冲注水开发效果一定好于常规注水。

［1］路士华，牛乐琴.层状砂岩油藏周期注水动态参数优选 ［J］.断块油气田，2003，10（1）：44～46.

［2］孟立新，田云.多油层砂岩油藏特高含水期脉冲注水效果分析 ［J］.油气采收率技术，2000，7（4）：23～27.

TE341

A

1000－9752（2011）06－0300－04

2011－02－20

娄小娟 （1982－），女，2009年中国石油大学 （北京）毕业，硕士，助理工程师，现从事油藏描述及油藏数值模拟工作。

［编辑］ 萧 雨