非均质油层单层突进界限表征研究

杨东（大庆油田有限责任公司第四采油厂）

引言

非均质多油层油田，由于油层性质和控制程度等存在差异，引起注入水沿着渗透率较高、厚度较大的油层快速推进，首先到达油井，此种现象定义为单层突进，是层间矛盾的突出体现。单层突进极易形成低效或无效注采循环现象，导致油层动用不均衡，加快含水上升和产量递减速度。因此，研究非均质油层单层突进的形成原因及相应的调整对策具有重要意义[1]。

统计H油田2001年以来的7410井次注入剖面资料，共有57914层（次）相对吸水量大于0，平均单层相对吸水12.80%。从分布频率来看，以低于10%的为主，从累计分布曲线来看，90%以上的油层相对吸水量低于30%（图1）。

图1 H油田油层相对吸水量分布曲线

砂体类型不同，相对吸水量的构成也不同（表1）。油层发育有效厚度越大，相对吸水量越高，异常吸水（相对吸水量＞30%）的比例就越高。

表1 不同砂体类型相对吸水量构成

1 单井径向模型及单层突进界限研究

为深入研究非均质油层的注入状况，建立了单井径向模型（图2）。

图2 单井径向模型

假定1口注水井，射开n个油层，hi、ki、μi分别代表第i个油层的砂岩厚度、渗透率和流体黏度，P1为注水井流动压力，P2为采油井流动压力，注采井距为L。依据达西定律可知，理论上注入水在各油层中的流量与渗透率、注采压差和截流面积成正比，与注采井距和流体黏度成反比：

结合矿场经验可知，当单层注入量大于平均注入量2倍时，便发生严重的层间干扰，导致油层动用不均衡。因此，将2倍平均流量确定为单层突进的临界标准：

针对单层突进量化评价，可利用注入剖面资料量化评价储层吸水状况，引入概念单层突进系数λ来表征单层突进现象，即单层相对注入量与全井平均单层相对注入量的比值。当某一油层相对吸水量大于单井平均相对吸水量2倍时，即λ≥2时，油层即发生单层突进。

式中：

d——每个油层相对吸水量；

n——全井吸水层数。

据统计（表2），全区共57914个吸水层，平均单层突进系数1.28，共有突进油层4980层，占8.60%，平均单层突进系数3.21。砂体发育越好，单层突进现象越明显，其中有效厚度大于2m的油层单层突进比例达到35.58%。表外储层和表内薄层也存在一定的单层突进现象。

表2 不同砂体类型单层突进状况

2 单层突进控制规律研究

通过拟合突进系数与油层渗透率、注采井距、注采压差，以及连通比例等指标的关系，确定了单层突进的成因[2]。

油层渗透率越大，越容易发生单层突进。单层突进系数与渗透率成线性正相关（图3），相关系数达到0.899。这也是油层发育程度越好，动用越好，越容易发生单层突进的主要原因。

图3 渗透率与单层突进拟合规律

有效厚度越大，越容易发生单层突进。单层突进系数与有效厚度成线性正相关（图4），相关系数达到0.844。

图4 折算有效厚度与单层突进拟合规律

注采井距越大，越容易发生单层突进。单层突进系数与注采井距成反比（图5），二者成二阶多项式关系，相关系数达到0.841。注采井距越大，压力梯度越小，达不到部分油层特别是薄差储层的启动压力梯度，导致注入水沿发育较好的表内厚层迅速推进的概率越大。

图5 注采井距与单层突进拟合规律

按照达西线性渗流规律，单层突进系数也与注采压差和原油黏度有一定关系，但由于现场实际中注采压差差异不大，拟合结果规律不明显，并且各油层间原油黏度基本相当，故不予讨论。此外，从突进系数与控制程度（井点）拟合结果来看，规律也不明显。因此可以确定，单层突进主要受油层渗透率、有效厚度和注采井距3个因素影响，与三者均成正比例关系。

3 节能对策及应用效果

低效无效注入界限及对策对于H开发区具有较好的适应性，对于水驱开发的其他油田也具有一定的借鉴意义。“十一五”以来，为减少因油层单层突进导致的低效无效注水，共应用该方法判断单层突进927井次，有针对性地实施了注水井细分和化学浅调剖。通过上述措施，有效减缓和控制单层突进1356层，累计少注水1237.35×104m3，少产液65.72×104t，累计节电7424.10×104kWh。

3.1 应用注水井细分技术控制低效无效注入

针对影响单层突进的主要因素，制定了“666”细分注水标准（层段单卡小层数低于6个，层段单卡砂岩厚度小于6m，层段内渗透率变异系数不大于0.6），共实施细分609口。以A块注水井细分方案调整为例，该井区受层间干扰影响，单层突进比较严重，累计动用程度只有70.6%。为此，针对周围采出井含水上升和产量递减速度较快的井，以单次吸水比例低于40%，有2段以上不符合“666”分注标准的注水井为重点实施细分，共计271井次。细分后，油层动用状况得到明显改善（表3），单层突进现象得到有效控制。

表3 A块注水井细分前后油层动用状况对比

3.2 应用化学浅调剖技术控制低效无效注入

化学浅调剖采取区块集中调剖和零星调剖2种方式，共实施242口井。以B块西部某井区集中层位整体浅调剖为例，该井区计划调剖的7口注水井在高Ⅰ6+7层，平面上以水下分流河道砂体为主，砂体发育厚度较大，平面连通较好，注采关系较完善。从剖面资料量化结果看，高Ⅰ6+7层单层突进因数为2.1；从采出状况看，周围油井的采出程度较低，但含水级别较高，说明高Ⅰ6+7层为该井区的主要吸水层，该层已经发生了单层突进。2009年，为减少低效无效注水、控制含水上升速度，对该井区内7口注水井实施化学浅调剖，周围共有7口油井受效，累计增油0.42×104t，累计少注水5.1×104m3，少产液0.27×104t，累计节电30.50×104kWh。

4 结论

利用注入剖面资料的相对吸水量表征单层突进是可行的。当单层突进因数大于2时，即储层相对吸水量大于平均单层相对吸水量的2倍时，产生单层突进，其受油层渗透率、有效厚度和注采井距控制，且与三者成正相关。渗透率1μm2、有效厚度3m和注采井距400m是单层突进的临界控制界限。利用该方法判断单层突进，应用注水井细分和化学浅调剖技术，可有效控制低效无效注水，节能效果显著。

[1]许建红.储层非均质对油田开发效果的影响[J].断块油气田,2007,14(5)：29-31.

[2]赵永富,田恩龙,张国栋.达西定律与渗流控制[J].黑龙江水利科技,2008(4)：65.