低渗透油藏压驱注水开发技术研究

樊 超，李三山，李 璐，王亚男

（西安石油大学石油工程学院，陕西西安 710065）

2019 年国内石油消耗6.96×108t，进口总量达5.05×108t，对外依存度高达72.7%，石油供给安全形势严峻，因此，大力提升石油产量对保障国家能源安全至关重要[1-3]。随着油气勘探开发理论发展及技术进步，越来越多的低渗、特低渗油藏投入开发。注水提高采收率被普遍认为是低渗油藏提高采收率行之有效的方式之一[4，5]。在注水开发方面，超前注水、同步/异步注水、周期注水、分层注水等一系列技术被广泛应用，有效提升注水开发效果[6-12]。但目前低渗透油藏注水开发“注不进、采不出”问题严重，如胜利油田N 区块。传统注水开发模式不能适应此类油藏经济有效开发的需要，亟待探索新的有效开发模式，大幅度提高注入能力，改善开发效果。

本文以胜利油田N 区块为研究对象基于目标区块的静态和动态资料，建立了压驱注水油藏数值模型，进行历史拟合及关键技术参数优化研究。本研究为压驱注水开发提供了重要的技术支撑和理论指导。

1 压驱开发机理

胜利油田N 井区现场试采资料表明，采用天然能量开发，地层压力下降较快，产量递减速度快，采收率下降。根据相邻区块储层的开发经验，该目标区块应采用注水开发补充地层能量，但是由于该油藏的渗透率低，孔隙度小，启动压力梯度较高以及注入难度大等问题，传统的注水开发已经不再适应此油藏，因此，在此基础上提出了“压驱+异步注水”相结合的开发方式。

1.1 压驱注水

压驱注水技术，又称为大压差不对称耦合注水技术，通过利用大排量、高压泵注设备，以高于极限压力的泵注压力，短期泵注大量水，用关井、焖井、压力驱散的方式，为井组对应油井提供能量，提高井组开发效果。在油藏开发过程中，随着油气生产的进行，地层能量会释放出来出现地层能量亏空，通过压驱高压注入大量的水能快速补充地层能量。在低渗油藏压驱注水开发过程中，注入井附近压力较高，接近破裂压力，孔隙空间膨胀，储层的弹性能被有效储存起来，注入井附近储层物性有所改善。由于压驱注水注入了大量高压流体，增大了注入流体渗滤距离，扩大波及体积，剩余油重新分布。同时，在较大的压差作用下减小了注采距离，有利建立有效驱替。由于注入井压力的大幅度提高，油水井间压差得以大幅度提高，泄油半径增大，技术极限井距得以增加。

1.2 异步注水

异步注采是周期注水方法的一种，即“注时不采，采时不注”。其异步注采过程示意图（见图1）。

图1 异步注采过程示意图[13]

当注水井注水时关闭采油井，防止注入水沿裂缝窜流，由于水的注入，地层能量得到补充。此时，地层压力升高，有利于裂缝开启和微裂缝的连通，提升岩石渗透性。基于注水压差和毛细管压力的双重作用，部分注入水由于渗吸作用渗透到特低渗油层和较深的含油孔隙中，也增加了波及范围。在焖井阶段注水井与采油井均关闭，建立新的压力场，更有效地发挥渗吸作用。原油从基质流入裂缝，因重力分异作用，原油会在油水界面缓慢凝聚，直至达到新的平衡。重力分异结束后，在驱替压差的作用下，裂缝中的原油将会流入油井。显然，在常规周期注水发生水淹水窜的情况下，异步注水已成为提高采收率的有效方法[14]。

2 数值模拟

2.1 油藏模型

本文以胜利油田N 区块为研究对象，采用CMG油藏模拟器建立了一个三维均质压驱注水油藏数值模型以对压驱注水机理及关键技术参数进行优化研究。该油藏数值模型长、宽、高分别为1 450 m×1 750 m×4.5 m。油层顶部深度为3 200 m，油层厚度为4.5 m。在目标区块压驱先导试验过程中，第一阶段压驱累积注水量6.0×104m3。数值模型中所使用的油藏参数（见表1）。

表1 油藏模型基础参数

2.2 历史拟合

为了使建立的压驱注水数值模型能反映地下实际情况，使动态预测结果尽可能地准确，需要在油藏模拟全过程中进行必要的历史拟合，其主要目的就是验证和完善油藏模型。综合运用油藏工程方法和数值模拟等技术方法，定性解释及定量分析试验区生产动态特征，为后续关键技术参数优化提供指导。

根据实际数据可知在模拟时间内的累计产水量为319.4 m3，累计产油量为275.5 m3，经过数值模拟软件历史拟合出来的累计产液量为602.89 m3，累计产水量为327.39 m3，累计产油量275.5 m3。在历史拟合过程中，采用定油生产的工作制度，产油量能够100%拟合实际生产数据，累计产水量误差为2.4%，达到拟合精度要求，该模型可用于后续注入量优化设计研究。

2.3 注入量优化设计

随着油田开发进行，地层压力逐渐下降，是一个能量消耗的过程。注水是补充地层能量和确保油田高产稳产最重要的措施之一，合理的注水量保障了油田开发所必须的地层压力，从而为采油井提供驱油动力。本文在距离前期第一阶段注入结束6 个月的基础上设计了4 组模拟方案，并基于相同的工作制度（注入3 天焖井3 天）模拟生产一年，以累产油量作为目标函数，对第二阶段注入的注入量进行优化研究。具体的注入量方案设计（见表2，图2）。

图2 不同注入量累计产油量

从各方案模拟结果可以看出第二阶段的注入中，在工作制度相同的条件下注水量越小，生产效果越好。在第一阶段已经注入了大量的水（6.0×104m3），在后期注入过程中若注入量过大，会加速注入水向生产井窜流，导致生产井水淹，严重影响开发效果。所以在后期的注入过程中，无需补充大量的驱替介质，而是需要持续及时补充地层能量，为生产井提供动力。

3 结论

本文以胜利油田N 区块为研究对象，基于目标区块储层相关参数，建立了压驱注水油藏数值模型，有效拟合实际生产动态数据，对压驱注水开发机理及关键工艺参数进行深入研究，为后续该技术在生产中应用提供科学的指导依据。基于以上研究得到如下结论：

（1）压驱开发能为地层快速补能，且注入过程中使得注入井附近储层物性有所改善。由于压驱注水注入的大量高压流体，增大了注入流体渗滤距离，扩大波及体积，剩余油重新分布，同时减小了注采距离，有利于建立有效驱替。

（2）基于拟合后的模型就第二阶段压驱注入的注入量进行敏感性分析及优选，研究表明在工作制度相同的条件下注水量越小，生产效果越好。