加强水平井注水技术 提高油气藏产量

曹勇

摘 要：水平井注水技术在挖掘油气藏开发潜能，增加油气开采经济效益方面作用显著。实际工作中，部分油气田缺乏对水平井注水技术适用条件的正确认识，影响了水平井注水技术的进一步推广。文章围绕水平井注水技术影响因素问题进行讨论，总结出水平井注水技术适用条件，并对水平井注水技术应用效果比较好的油气藏类型进行归纳。

关键词：水平井；注水；油气藏；储层条件；适用范围

引言

隨着我国经济发展水平的日益提升，以石油为代表的能源需求量逐年增加。我国石油总储量约为940亿吨，其中可开采量为160亿吨，加强石油开采能力，提高石油开采水平，对于保障我国经济社会持续稳定健康发展具有举足轻重的重大意义。在现有的石油开采诸多技术中，作为新兴油气田增产技术的水平井注水技术，具有增加水驱波及系数和注水效率、提高油气田压力水平和最终采出程度的优点，能够大幅提升油气田经济效益，因此获得了广泛的推广与应用。但在实际工作中，水平井注水技术的使用并非一帆风顺。部分使用水平井注水技术的国内外油气田，不但没有增加产量，反而使得储层受到破坏，给油气田开采工作带来重大负面影响。其根本原因，是开采单位对水平井注水技术的认识和理解不够深入，没能清楚把握水平井注水技术的应用条件，在不适合使用水平井注水技术的储层地质环境和流体条件下使用了该技术，从而导致开采的失败。加强油气田水平井注水技术应用的研究与探讨，对于推广水平井注水技术，推动我国油气田开采事业迅速发展具有重要的现实意义。

1 水平井注水技术应用影响因素研究

经过长期实践，我们可以知道，水平井注水技术的应用效果受油层厚度的影响很大，油层厚度越大，水平井注水效果越差。具体来说，有以下几方面的因素制约着水平井注水的效果。

（1）流度比。随着流速比增加，水平井注水增产峰值不断下降，与此同时，水平井注水稳定增产期变得更长，增产情况整体趋于平缓。

（2）油层非均质性。在非均质油藏，水平注水井和生产井间的位置关系对于水平井注水效果有着重要影响。当二者在同一方向时效果最好。否则效果就差。

（3）垂向渗透率。随着垂向渗透率的增加，水平井注采效果越来越好。为保障水平井注采效果，就必须采用不同的组合方式，以适应不同的垂向渗透率条件。一般来说，直井组合适用于较低的垂向渗透率，水平井组合适用于高垂向渗透率。

（4）井距。在所有井距下，水平井方案均比直井方案好。所有井距下的，增油峰值不差上下，随着井距的增大，增油期更长。

（5）注采井在油层厚度上的位置。水平井注采效果和水平井在油层中的位置没有明显联系，但由于油层非均质性的影响，水平注采井安排在油层厚度方向上效果最好。

2 水平井注水开发的储层条件研究

水平井注水技术是否适用于某个油气藏，是有一定先决条件的。这些条件包括：储层渗透率、油气层厚度、水平渗透率与垂直渗透率的比值（kh/kv）、地层均质性、井网密度和韵律性。在实际工作中，可以通过采取某些措施减少或消除上述某些因素的影响，但有些影响因素无法避免。下面着重对地层因素进行说明。

（1）油气藏厚度。由于水平井注水效果受储层厚度影响，一定范围内，储层厚度越大，水平井注水效果越差。所以水平井注水技术一般应用于油气层厚度较小的油气藏，不能用于厚度较大的油气藏。大量研究数据显示，随着油气层厚度增加，水平井注水效果下降，与直井注水越来越接近，当油气层厚度达到50m时，水平井注水效果与直井注水效果趋于一致。

（2）非渗透夹层。由于非渗透夹层会导致驱油效果大幅下降，降低水平井注采效果，所以在开采含有非渗透夹层的油气储层时，使用水平井注水技术要非常小心。

（3）渗透率大小。储层渗透率是水平井注水技术是否使用的一个重要影响因素。一般来说，使用水平井注水的储层，其地层渗透率应位于l×10-3μm2和100×10-3μm2之间。渗透率高于100×10-3μm2，会导致油气藏过早见水和水淹，渗透率低于l×10-3μm2注水对储层影响微弱，达不到增加产能的目的。此外，如果储层纵向渗透率呈规律性变化，或者水平渗透率与垂直渗透率的比值较小，则也不适合使用水平井注水技术。这是因为在这种情况下，水会向高渗透区域流动，从而导致水驱的波及系数大为降低。而非均质的储层渗透率对于水平井注水技术的应用也具有制约作用。在实际工作中要特别注意，防止使用不当带来的油气井过早见水和油气藏水淹。

3 水平井注水开发的流体性质分析

地层流体的物理性能对于油气藏能否应用水平井注水技术也有着重要影响。流度比是表征地层原油稠度的一个物理量。相关研究表明，水平井注水技术效果受流度比影响很大。以某油藏为例，该油藏面积1.62×105m2，按照五点法布置水平井注采井网。对不同流度比下的采出和注入的孔隙体积倍数进行测量。试验结果显示，当流度比为0.3时，注水效果最佳，最后采收率几乎达到100%，当流度比为4时，注水效果一般，最后采收率略低于50%。经过长期实践总结，我们得出这样一个流度比和注水效果间的规律。即流度比越大，采出孔隙体积越小，流度比越小，采出孔隙体积越大。所以，要采用水平井注水技术，油气藏的流度必须低于某个定值，这样才能保证注采效果。而且在这个定值以下，流度比越小，水平井注水的作用就会越大。

4 可用水平井注水开发的油气藏总结

通过长期的分析研究和实践检验，作者对适用水平井注水技术的油气藏类型进行了初步总结。下面逐一介绍，以帮助我国油气开采企业更好地选择开采技术。

（1）裂缝性油气藏。断裂力学和弹性力学理论相关研究表明，地层深度达682m以上时，裂缝类型多数为垂直防伪裂缝。由于裂缝方向和分布上的差异，使得直井钻探难以钻遇天然裂缝，注水也不可能对其进行波及。但如果采用水平井注水技术，却可以形成较多的多重裂缝，由于穿透了很多地层裂缝，注水产生的开发效果大幅提升，水驱波及系数增加，油气井产量提升，开采经济效益增幅明显。所以，开采裂缝性油气藏应采用水平井注水技术。

（2）薄层油气藏。从上文讨论可知，较薄的油气藏可以使用水平井注水技术开采。由于水平井注水技术的注入和采出长度基本上无限，对比直井注水启动压力和注水压力高、注水能力差、随着注水时间的延长注采矛盾加剧，甚至注不进去水、容易发生指进等缺点，水平井注水技术性能优越，经济效益突出。

（3）枯竭油气藏或中后期油气田。现阶段我国油田多数已经进入了开发的中后期，地层压力下降，待采油气所在储层的渗透率降低。在这种形势下，很多油田才用了酸化压裂、聚合物驱、蒸汽驱等二次开采和三次开采增产技术。但这些技术普遍存有成本高，操作难度大等缺点，难以在小型油田推广。为妥善解决这个问题，分支水平井注水技术被开发出来。该技术具有成本低廉、操作简单的优点，通过水平井把老油井连接到新生产井上注水驱替的方法，有效地实现了老井新开发，附加经济效益明显。

5 结束语

通过上述水平井注水技术的分析和讨论，对水平井注水技术适用的地质环境和流体条件有了比较清晰的认识，明确了水平井注水技术在薄层油藏、相对均质、流度较小条件下的适用性。总结出裂缝性油气藏、薄层油气藏、枯竭油气藏及中后期油气田等适用水平井注水技术的油气藏类型。

参考文献

[1]凌宗发.水平井注水技术应用研究[Z].中国石油勘探研究院研究生部，2005.

[2]杨海颖.水平井优化注水[J].世界石油工业，1996，3（12）：15-17.