低渗透油田注水采油开发技术研究

杨振策

（延长油田股份有限公司吴起采油厂，陕西 延安 717600）

低渗透油田在油田地质中占了很重要的一部分，低渗透油田的渗透能力比较弱，需要对油田进行压裂改造才能进行开采。地质条件对油田的开采有一定的影响，不同的地质岩石和地质结构都是石油开采影响因素，在一定程度上增加了石油开采的难度。注水采油技术是现阶段低渗透油田开采的重要技术。由于低渗透油田的影响因素较多，要根据产生的不同问题进行具体分析，对此，本文进行了低渗透油田注水采油开发技术研究。

1 提取油田特征

某油田的存储油层分为四个油层，在中间两层的油层占有很大的油量比重。油层所处的深度在900～1400m 之间，呈条带形状[1,2]。测量出每层相隔的平均厚度为10m，油层厚度相对比较薄，且油层地质结构的组成岩石分布不均匀。某油田为低渗透油田，它比一般的油田渗透率较低，渗透率在（9.8～49.5）×101/3μm2，油层孔隙度为10.5%，所以油层之间的连接性不强，在储藏油田的地层中物理参数比较差，增加了采油开发难度。某油田呈现出来上油下水的分布特点，上面是油田部分，下面是油水部分。

野外开发环境中，其电源要求：220V、50Hz；工作温度：20～25°C；环境湿度：40%～60%；驱替流速：0.05mL/min；围压条件：2MPa；湿度在40%～60%之间。

该油田具有很多鼻状的地质构造，为油田的储藏提供工了有利的环境。在进行对油田的特性进行分析后，制定相应的开采计划，制定井排方向、设置注水强度、最后完成分层注水实施采油开发。

2 制定井排方向

根据油田的特征，制定好井排的方向，根据油田裂缝的走向，制定好井排方向，岩层裂缝走向与井排方向呈22.5°的角度，根据这个基础设置井网，使井排的方向与裂缝方向一致，在制定排井中相互交错布置[3]。在排井中加密井密，如果加密井较少，很容易出现注水效果出现偏差，油井合理安排走向以及数量，使井排油井符合油藏的实际线状注水，为后面注水提供基础条件。

目前，在低渗透油田注水井中，常采用酸化法、压裂法、表面活性剂增注法，近年来，低渗透油田注水采油开发过程中，菱形九点法注采技术得到了广泛的研究和应用。在进行某油田井排布置时，考虑油层裂缝方向，制定一个菱形井排，采油井排与注水井排交叉排列。某油田为低渗透油田，在油层裂缝部位中，渗透力比其他部位较好，菱形井排在一定程度上扩展了井距，当角井的含水量较高时，可以把菱形井排转换成矩形五点井排，随时根据水含量进行重新布局。如图1 所示。

图1 菱形九点法注采图

根据图1 可知：对油田调整为菱形九点法注采井网，在低渗透油田中，一定要采取偏扁形的面积的注采井网，可以有效提高低渗透油田开采量。

井排方向制定，就是井网的形成，根据裂缝大小加密井网密度。某油田在原来的基础上采油效率不高，多井排重新制定，加密井网密度，从原来井网密度为15.3 口/km2到现在26 口/km2，加大井网密度，共增加70 口井排，根据加密前后对比，在同一时间内，采油量增加了1000t，如表1 所示。

表1 某油田加密井网效果分析表

由表1 可知：对井排进行方向布局，加密井排密度，提高了水驱控制程度，增加了实际采油量，提高了对低渗透油田有效开采程度。

3 设置注水强度

在井排设置完成后，需要根据井排方向进行注水，在注水过程中要全程进行监测，及时对注水产生的压力值进行分析。在开采过程中我们不仅需要重视注水强度，还需要提高对水质的重视，水质的好坏会直接影响开采效果[4]。在采油过程中，我们会使用很多机器设备，但它们会在开采中产生复杂的成分，可能会对水质产生污染，加大了水质处理的难度[5，6]，因此，需要设置统一、高适用性的机器设备联合应用模式，如图2 所示。

图2 中，包括以下设备：

图2 低渗透油田注水采油开发的机器设备联合应用模式

1）非金属岩心夹持器：耐压25MPa，耐温80℃，采用无磁材料制造，用不含氢核的氟油给夹持器加围压以模拟地层压力。

2）核磁共振仪：型号为MacroMR12-150HI，射频脉冲频率范围为1～30MHz，磁场强度0.3±0.05T，脉冲精度为100ns，频率控制精度为0.1Hz。

3）恒速恒压泵、围压泵：双泵连续流动流速范围为0.01～17mL/min，压力控制范围为0～70MPa。

4）手摇泵、中间容器：均由江苏华兴生产。

在核磁共振测试中，考虑压力梯度、渗透率和注入倍数的影响，分析了这些因素对微观赋存状态的影响，研究了其对赋存状态的影响规律，即在某油田开采过程中，采用两个井组，分别进行高强度注水和低强度注水。对高强度注水测试进行展开，注水强度达到6.3m3/dm,注采比值为7。根据油井周围情况变化，观察到油井受力效果比较快，但在一定程度上，油井的含水量逐渐上升，已经造成口井水淹，在另一个井口实行低强度注水，对油田注采比进行控制，把注水强度控制在1.45m3/dm，注采比值下降到1.75，注水压力得到了有效的控制，压力基本稳定在18MPa，但感觉到油井受力效果不明显。所以在注入过高强度或者过低强度注水时，都不利于油田的有效开发，为了保证某油田得到合理的注水强度，利用油层盈余率来进行换算，可用下列公式进行表示：

公式中：Rp 表示油层盈余率；Mi 表示累计注水量；Mp 表示累计产水量；Vp 表示累计产油量；Co 表示油层有效孔隙体积；Vb 表示体积换算系数。基于此公式可以有效换算出来注水强度达到多少时，油井受力效果明显。根据上述方程，我们可以制定在不同压力速度下注水比值的大小，在某油田不同压力环境下，制定注采比值，如表2 所示。

表2 某油田不同压力下注采比值

某油田地层压力的不同，注水强度不一样，所产生的注采值不同，根据对注采值的计算，得出合适的注水量，过高或者过低注水强度都不利于油田的开采，要根据岩层裂缝走向进行注水，调整注水量，提高油田开采率。

4 分层注水法注水采油

分层注水法注水采油是低渗透油田采油的重要技术，它为油田的有效开采提供了技术保障，促进了资源企业的发展[7～9]。注水压力必须控制在压裂压力附近，不能超过压裂压力太大，以保证原地层中的微裂缝开度和微裂缝开度，形成新的微裂缝，提高储层的吸水能力，如果压裂压力远高于压裂压力，原有的小裂缝会逐渐扩展为大裂缝，由此产生的裂缝尺寸也较大，容易造成油井单层注水和含水上升，也有可能裂缝尺寸过大，导致油井破裂层间粗糙，与水层相连[10～12]，导致大量注入水流入水层，油井失效，因此，必须要对裂缝的走向进行分析，裂缝走向具有多向性，根据裂缝走向进行注水[13～16]。

对于不同的油层，该油田甚至在相邻油层的不同位置都表现出不同的特征。油田开发受较大影响，由于渗透力度不同，注水量也有较大差异，但同一层油层由于岩石性质不同，注水量也会不同，因此在油田开发中要分阶段注水，每个阶段的注水量都要严格控制，低渗透油田的分层程度不高，加快勘探裂缝走向的工期，对每一个油层分别进行注水，并最终合理地控制油层的开发。分层注水实时监测图如图3 所示。

图3 分层注水实时监测图

根据图3 分层注水实时监测图可以监控到水的流量，以及在注水时油层压力的变化。低渗油藏的孔隙结构特点和低渗透微细孔隙内流体流动力学特性决定了其渗流规律，其中，超前注水、先注后采等注水开发方式，可有效地补充地层能量，避免压敏效应对开发的不利影响，并最终提高油田整体收益，减缓递减速度，提高采收率。超前注水的初期，油田产油量是会明显提高的，但由于地层压力下降，会导致油田整体收益下降。

超前注水后，在一定时间内，注水量基本不变，保持一定水平，超前注水的油井地层压力将继续上升，上升到一个临界点，然后压力值保持不变，不再有上升空间，为此，在油田开发初期，可以根据压力大小有效调节注水流量。对分层注水进行实时监控，对油田开采条件提供保障，能够获取井下更多数据，提高分层效率，有效进行石油开采。

3 结束语

在当今社会，石油成为我们生活的必需品，国内开采的油量已经远远不能满足我们的需求。由于对我国石油开采力度不足，我们大量向国外进口石油，使大量资金流入国外，所以加大对石油开采技术的研发，特别是有效对复杂地质油田进行开发，可以有效提高保证我们石油的开采量。为了使低渗透油田得到开发，研究注水采油开发技术尤为重要。本文研究中，对注水采油开发技术研究还不全面，在下一次研究中，将对注水采油技术进行全面的分析，提出相应的优化方法，以期提升注水采油开发技术在低渗透油田中的应用。