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间歇注水在开采低渗透油藏中的应用 第六图书馆 间歇注水 开采 低渗透 油藏石油钻采工艺季维斌 高殿福不详1989第六图书馆 第六图书馆 间歇注水在开采低渗透油藏中的应用 季 维 斌 高 毁 福 本 文 以 太度 杏 西 油 田 南 块 为例 ， 介 绍 间 歇 注 啦在 开 采 低 渗 透 油 藏 中 的 应 用 效 果 文 中 就 间 歇 注 水 原 理 、 间 歇 注 水 最 佳 时 机 的 确 定 、 舍 理 注 水 周 期 、 周 期 内 注 水 量 抽 油 井 泵挂 深 度 等 问 题 进 行 了讨 论 杏 西 油 田 南 块 实 行 间 歇 注 贰 5旱 多． 油 田 产 量 增 加 ， 含 水上 升 速 度 减 缓 ． 提 高 了水 驱 储 量 动 用程 度 和 水驱 最 终 采 收 童． 。 自田 开 发 效 果 较 好 ， _琦 低 渗 低 产 油 田 注 水 开 发 提 供 了 经 验 主题 词 间歇输 送 注入 水 开 采 低 渗透油 气 藏 作 者 季 堆 斌 ， 1 9 4 9 年 生 1 9 7 5 年 毕 业 于 东 北 石 油 学 院 石 油 地 贡 专 业 现 任 夫压 采 油 九 厂 地 质 研 完 所 开 发 室 岳 l l 主 任 ， 工 程 浦 高殿 福 ， 1 98 3 阜 生 1 9 8 5年 生 业 于 夫 虎 石 油 学 院 石 油 地 质 专 业 现 任 夫 度 采 ； 由丸 厂 地 质研 究 所 开 复 室助 理 工 程 大庆 妖垣外 H 司 油 田属低 渗透储 层 ．油 层物性 差 ，婵 藏较 深 1 5 0 0 ～ 2 0 0 0 m} 油 层 自然产能低 ，油 井 一般不 能 自喷 ，需抽 油开 采 。随着 油 田压 力降低 ．需 人工 沣水补 充能 量 对 于这类低 渗低 产油 田如何 进行 注水开 发呢 间歇 涟 水开 发杏 西油 田南块 的 实践提 供 了低 渗 『氐产 油 田注水 开 发的新途 径 。 间 歇注 水 原 理 间歇 注水是 尚 期性地 改 变油 层 注水 量，在 油层 中造成 不稳 定的脉 冲压 力状 态， 使之经 J力 地层升 压 和降压 两个 过程 。在 非均 质 层 问压 差作 用 下产生 层 问渗 瀛 ，从 而促进 毛管渗 吸作 用 扩 大注入 水的波 及效 率 ．降 低 含水 ．提 高油层 采收 率。 如图 l 所 示， 注水井 注水 时 ，地 层压 力升 高 水从薄 层 I I 进入薄 层 I 1 I 并驱 替石 油进入 含 水薄 层 Ⅳ。注水井停 注时 ，地层压 降 低 水将 从薄 层 Ⅳ进 入 薄层 Ⅲ，把 石 油驱 替 到薄 层 I l 多次 重 复地 对地 缸加压 力Il j c 冲作 用．就 会交替 地 发生 由薄 层 或 由孔 道 il Y L 道 的 水驱 油流 曲 从而 更有效 地采 出地 层 中的原油 据 此 ．从 1 9 8 3 年开 始 在杏西 油 田南 块 进行 了间歇 注水 5年 来取得 了令 人满 意的效 果。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 8 2 石 油钻 采 工 艺1 9 8 9年 第 6期 I 口 Ⅲ V I Ⅱ Ⅲ Ⅳ V 啊 囫口 铂 s 圈 l 菜 油 田 D层 注 啦状 态 注 旱 压 车杠 XI I IV囤 中 I ．音 墙砂 岩 I 2 ．水淹 岩； 3 ． 将 砂 岩 ；4 澶 漉 方 向 5 在 驻 卉辱 冲 作 甩下 水 油 的 净 I蠢 间 歇 注 水 实 施 效 果 杏 西油 田 为一 鼻状 构造 ，位 于大 庆长 垣西 侧 构造 斜 坡上 。南 块位 于 鼻状 构造 的南端 ， 含 油 面积 5 ． 5 k m2。储 集层 为萨 I I ，萨 I u 、葡 I 组 ，埋 藏深度 为 l 3 5 0 ～ l 6 0 0 m。与 杏 树 岗油 田油层属 同一沉 积体 系 ，物 源相 同。但 由于杏西 油 田偏离沉 积 主流 带 一所 以油层薄 而不 稳定 ，渗 透率 低，平 均空 气渗透 率 1 4 8 1 00 m2 ，有效 渗透率 3 0i o m 。油 层 以薄 层 为 主。据 2 0 口井统 计，萨 葡 油层共钻遇 有 效厚度 7 4 层 ，厚 7 4． 2 m，平均 单层厚 度 l m，砂 体 小而分散 。全块 梭 丸 点法井 网布井 ，井距 5 o w i 。共有果 油井 i 5 1 3，注 水井 5口 。 杏西南块 于 1 9 8 2 年 1 0 月投入 开发 ，1 9 8 3 年 9月开 始问歇 注水 试验。 到 1 9 8 8 年 1 1 月底 ．已 进行 了 4个间歇 注水周 期 。全块 累 积产油 1 3． 8 7 1 0 t，采 出程 度 1 0． 1 2 ％，累 积 注水 2 1 - 8 1 1 0 m ， 累积 注采 比o ． 7 3 见表 1。 该块实行 间歇 注水开 发 5年多 ，主要效 果 为 一 、油井 受效快 杏西 油 田南块 1 9 8 2 年 l 0 月投入开 发 ，先 采用弹性及 溶解 气驱 方法开 采 。到 1 9 8 3 年 9月， 平均单井 日产油由5 ． 7 t下降 到 3 1 t．全块 日产 油由8 0 t 降 到4 3 t 。 为恢 复全块 产 量， 同 年 9月开始 注水 ．注水 1个 月后全块 产量开 始 回升 。到 1 9 8 4 年元 月 ．产 量达到 高峰 ， 日产 油为 1 0 0 t ，单 井 日产油 上升到 7 3 t。 注水 开发 5年 到 1 9 8 8 年 】 】 月底 ．全块 日产 油保 持 在5 5 t 注水前产 油 1 ． 6 6 0 7 1 0 t ，注 水后 产油 1 2． 2 0 9 1 0 t 。注水 后单位 面积 采油 为2 ． 2 2 x1 0 4 t ／ k in ，比注 水前提高 了7 ． 4倍 。 60 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 间歇注 水在 开采低渗 透 油藏 中的应 钓 8 3 杳 西 油 田 南 块 周 期 注 水 效 果 表1 平 上 々 菜 油 综 夸 奇水 粟 出 平均 时 间 泣 ， 停 注 泉 比 周 期 日产 油 速 度 奇 啦 上升 率 程 度 日注 水 1 9x 年 月 收况 月 累 积 ‘t ％ ％ ％ ％ Lm 注 水 前 1 9 83 丰8凡 4 6 1 ． 2 3 2 9． 3 1 ． 1 2 l 98 3． 9 8 4． 3 注 水 7 8 2 ．0 7 2 4． 6 3 ． O1 2 00 I ． 41 O． 8 2 1 O l 08 4． 7 8 4． 1 1 停 泣 8 0 3 1 3 2 2． 7 3 ． 5 3 0． 6 6 1 98 4． 1 2 ～ 8 5 ． 5 注 水 9 2 2 ． 4 4 3 9． 7 4 ． 9 4 j 42 0 ． 7l 0 ． 7 0 2 0 l g8 5． 68 5． 1 2 停 注 7 8 2． 0 7 21． 9 5 ． 9 6 0 ． 5 3 l 9 8 6 ． 1 8 7． 4 注 水 5 8 1 ． 5 5 3 5． 4 8 8 ． 0 2 l 7 7 1 ． 4 3 0． 7 7 3 1． 78 l 98 7． 5 8 7． 】 0 停 注 5 2 J ， 3 8 2 6． 8 2 8 7 0 0． 7 I 1 9 8 7． 1 1 8 8． 7 注 水 47 1 ． 6 3 9． 66 9 ． 6 4 1 45 I ．1 0 0． 7 6 4 7 ． 2l 1 9 舳 ． 8 8 8． i l 停 注 5 2 1 ． 4 0 3 6． 0 5 9 ． 9 8 0． 7 3 根据 水驱 特 征曲线 直线 方程 ～pt A I g W p t 日 将一定数据代入可导出 I g W p t 一 0 ， 9 l 2 O t 0 ． 2 8 0 3 L 2 式中 A～直线的斜率 ，即累积产水量 t 上升一个对数周期时所获得的累积产 油 量 t ，此处取 一 1 ． 0 9 6 5 ； 日～直 线 在 t 轴 上的截 距 ，即 当累积 产水 量 为 1时对 应的累 积产 油量 。 根据式 2预 测，产 水量相 同时 ， 间歇 注水 比连续 注水多 产油 4 ． 5 2 4 21 0 4 t ， 可 创 产值 2 4 4 3 ． 0 6 8 万元 二，藏缓含水上升速度 由图 2实际动态 曲线知 ，间歇 注水开始前，油田含水 由 1 5 ． 5 ％ 上 升 到 2 9 ． 5 ％ 地 层 衣。间敢注水后，含水率稳定在2 0 ． 0 ％-- 4 t ． 0 ％之间，每次停注伴随而来的是含水率明显 下降 。 用杏西南块综台含水与秉出程度实际关系曲线和标准曲线对 比来评价泼块开发效果。含 水率 与 水驱采收 率关 系可示 为 ， l ／ ， ，D R ． ， 岬 a 61 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 8 4 石 油 钻 采 工 艺1 9 8 9年 第 6期 式 中 水驱 采收 率 ， 此立 } 取 0 ． 3 0 一 采 出程 匿 ， ％ ‘ D． a统 汁常 数 ， D取 6 ． 0 0 1 8 ，a 取 一4 ． 8 9 9 6 计算 后可得 到 图 2的标 准 曲线 。 由囤 2可 以看 出．杏西 南 块经过 间歇 注水后 舍水上升 率仅 为0 5 5 ％ 实际关 系 曲线 明显 向标准 曲线靠近 ，说 明油 田开 发效 果逐步 得 到改善 。 三 提 高水驱储 量动 用程 度和 水驱最终 采收 率 由杏西 南块 的水驱 特征 曲线 【 图 3 看 ．实行 间歇 注水后 ．水驱 特征 曲线 的直线段 斜 率 在 注水和停 注时 都发 生明显 变化 。 综 L 台 含 水 式 中 采出程 度 景 积 曼 巳 图 2 杏 西 南 块 采 出程 度 与 综 合 含 水 关 系 岛 3 杏 西 南 块 水驱 特 征 曲 线 利 用水驱 特征 曲线计 算可 采储量 ，其公 式 为 M 古[ 1g 2 ． 3 8 j 一 一 A ] 一 水驱 油 田开发 的极 限含 水 率 ，一般取 9 8％ A 8一 系数 计算后 的结 果列 于袁 4 、＼＆ 2 3 目 ＼ ＼ 注 术 棒 注 注 术 棒 l主 注 柬 棒 注 注 术 佴 王 秉 瓤 一 1 0 96 5 一 O． 77 8 5 一 】 0 40 6 o ．】 5】 o O ．S 84 0 o 2 0 3 O．I S 7 7 0 4 93 8 系 鞋 日 3 f ； 7 4 o ．2 2 9 5 o ．2 867 o I 23I O 0 7 3 T 0．I 60 4 1 06 6 0 0 86 4 可 采 储 量 1 o t { 7． 3 5 5 2 3． 1 3 4 l 8 6 6 4 0 6 4 6 8 9 6 5 0 6 7 4 7 9 3 5 8 O 3 矗 蚌 采 收 丰％ ， 2 ， 6 7 】 6 ． 8 9 l 3 6 2 2 9 ． 6 6 5 0 3 4 3 6 9 8 3 4 ．9 9 42 4 0 蛙 轻 相 关 秉 垃 o． 9 9 7 0． 9 9 8 0 9 9 7 7 0 ． 9 7 5 0 g 9 7 7 0 0 0帆 0 9 9 9 2 0 ．9 99 7 从 表 2可以看 出油 刚 的水驱 可采储 量动 用程 度是 呈增加 趋 势的 62 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 】 敬 土水 在 I f， 低 连 油 藏 中的 应 计 8 5 根 据杏西 南块 含水率随 采 出程 度变 化趋 势的关 系 曲线 发每 一涟 水周 期末 的水驱 最终 采收 车，其 关系式 为 中 一 7 ． 5 R 一 1 ． 6 9 f含 水 率 ， 小 数 R采 出程 度 ，小数 一 最 终采收 率 ，小 数 。 计算结果 见表 3。 可 大致算 出油 田注水开 杏西南 块不 同注水周 期最终 采收率 变 化 表 3 ＼ 尊 杀 l 3 4 目＼ 磐 。 L 台 水 ％ 2 7 5 2 2． 0 2 6． 8 2 3 4． 9 采 出 程 窟 R％ 3． 7 2 6． 32 9． 8 5 l 1． 62 蓝 蜂 采 收 率 r％ 3 9． 2 4 5． 7 4 5 8 4 2． 5 5 从寝 3中看 出 问歇 注水 每一周 期 末其水驱 最终 采收 率 都稳定增 加 。 四、提高 注入水 的利 用率 从 杏西 南块 间歇注 水停 注 前后的 累积 水油 比与采 出程度 关 系 曲线 看 出 罔 4．间歇 注 水后耗水 率降低 。根据 曲线的趋 势预 测 ， 在相 同采 出程度 下 ．问 歇注 水要 比连 续注 水 的耗水 幂0 右降低】 6 按鬟际月注果比j ． 2 6 汁算．南块 4 个涟水 l棚 周 期 接 节约 i ￡ 水 量 1 2． j 2 G 1 1 O 4 m 3 法 l m 水 ” 斋 妥 k W h电 ．共 节 电 8 4． 8 8 3 3 x 】 0 k W 罐 k W - h电授 0 ． 0 g 元 汁算 可节 省 7 ． 6 3 9 5 万 兀 。 间歇 注水法不 仅耗 水率低 ．同时注入 水 可 以有效 地扩 大注水波 及体积 提 高水驱 油效 摹。 根据 注 水波 及体 积 系数C j与 含水率关 系式 C 1 、j 7 2 8 4． 2 4 5 8 式中 Cr 一注水波 及体 积 系数 1 0 图 4 采出程 度 o4 杏 西 南 堆 采 出 程 鹰 与 鬻 积 水 油 比 对 比 { 6 63 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 8 6 石 油 钻 采 工 艺1 9 8 9 年 第 6期 卜 周 期 舍水率 r 算结 果 见表 4。 杏西南块不同注水周期注水波及体积系数变化 表 4 ～ ＼ , r -目期柬 珂 、＼ ． 1 2 3 4 ● 注 田期 旨 水单 ， ％ 2 2． 2 0 2 5． 7 7 2 7． 8 0 2 9． 5 5 除去 水淹 注 波 覆 体 积 系数 c |％ 4 7． 5 2 4 9． 7 o 5 0． 7 9 5 1 ． 6 7 井 产 水量 由表 4可 看 出．注水 波及体 积系数 逐渐 增 加 ，| 兑明间歇 注水能 够使毛 臂 力的吸 水排油作 用得 以充分 发挥 ．从而扩 大 了水 淹面积及 水驱 体积 。 间歇注水具有很 多优点，但也有使开发时间延长的缺点 ．因此 在油 田开发初期采用此法 是不妥 的。 另外 由于油藏 能 量类 型等 条件的 复杂性 ，因而存 在着 采用间歇 注 水的时 机和条件 等 问题 。 间 歇 注 水 最 佳 条 件 的 选 定 一 、 间歇 注 水最 佳 时机 的 确 定 低渗透 油 田油 层薄 ，砂 体 呈零 散分布 ，物性 差 。象杏西 油 田南 块水驱 控 制 程 度 只 有 5 1 ． 0 ％．如果早期注水开采．将近一半的油层储量难 以动用。若先采用弹性溶解气驱开采一 段 时间 ，待 地层 压 力降 到饱 和压 力附近时 再进 行间歇 注水开 发 这 样可 以充分发挥 各类 油层 固有能量的作 用．利于提高采收率。另外。靠天然能量开采，地层压力降低后在地下会形成 一 定的 亏空体积 ．这时注水可 以更多地储存能量，使地层压 力藿新升高 。这样在停注期间采 油时，靠地 层压 力 下降 而释 放能 量把油推 向井 底 ，可 以充分发挥 间歇 注水 的效 益。 二 、合理周 期和周 期 内注水 量的确 定 对于一个油田．采用什么样的间歇 注水周期更为合理．目前国内外尚无统一的看法。 苏联 用不可 压缩 液体 和 岩石 的双 相渗流 模型研 究 了这一 问题 模 拟 中研 究 了开 发初觏 采 用间歇注水 ，降压 和升压 的 时阔比例 为0 ． 2 5 4的 各种情 况 。用 表 示降压 和 升 压 的 半 周 期化 ，得到 以下结 论 1随 值增加 。 采收 率增 加很快 至 0 ． 5 以后 ．增 长速 度变 缓 。 2随 值 增 大，开 发时 间延 长．实际 工作 中 值 应控 制在0 ． 5 以内 。 f 3采用 间歇 注水 的 时间越晚 ，采收 率增加 幅度越 小 。 通过 杏西 油 田南 块 4个 间歇 注水周 期的 实践表 明 ，降 压 和升 压的半 周 期 比值 应控 制在 0． 5 左右 比较合适 。倒如 第 】 周 期注水 9个 月，停 注 5个 月 ．停 注时 累积 注采 比0 ． 8 2 ．停 注 期 间产量 未降 。但 因 个别注 水井组 注采 比偏 高，造 成 少数井 含水 上升 。第 2个周 期注 水半 年， 停注半年恢复注水时累积注采比0 ． 6 6 ，停注时为0 ． 7 0 ．由于 值为 1 ，加 之 周 期 内 注 水 量不够 ．停 注 后 3个 月产 肇开 始下降 这时 累积 注 采 比为 0． 6 。第 3、 4周 期值 都控 制 64 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 间 歇 注 水 在 开 采 低 渗 透 油 藏 中的 压 用 8 7 任 0． 5 左 右 ．停 注期间产 量未降 ．但随 时间 的推 移间歇 注水效 果变差 根据 杏西南 块 的经验 ．周 期 内注 水 可按 月注采 比 1 ． 2 0～1 ． 4 0 考虑配 水 ． i 水 要均 衙 防 止猛 注和超 注 。 当然这样 确定周 期 内i 水 鼋是 否合理 ．尚需进 一 步} | 三、抽油 井泵挂 深度 问题 实 行问歇 注水开 发的低 渗低 产油 田． 因间歇 注水造成 的井 底流压绝 对 值并不 人． 7 ,J 充分 利 用此 压差 ．应很 好考虑 泵挂 深度 根据 告西 南块 的经验 ．泵挂 F在射孔 顶 附近 ．有利 能 和利 用注水 潜 力。例如 从杏 西油 田南 块 日产油随 时间 的变化 曲线 中 町以看 } 【 j 】 9 8 4 年 2I L j 全块累积 注采 比达0． 7 、 日产油8 1 t ，继 续注 水累积 注 采比增 加 后 ．全块 产 量 并 未 提 高 ， 停 注时 累积注 采 比达 0 ． 8 2 ．全块 日产油仍 为8 2 t 。分 析 为， 当泵的沉没 度达 到某 一合 理 值 后 ，再 继续 增 加沉 没度 、将 收效 甚微 。 结论与建议 杏西 油 田南 块 5年 多注水开 发实践 征实 ．间歇 注水开 采低渗 透油藏 是 可行 的 庆长 垣外围 已开 发的 中小油 田和国内类似 油 田上推 广应 用 这 类油 田多属低 L 隙度 、低 渗透 率 、裂缝 发 育 、非均 质性强 的 亲水砂 岩油藏 注水开 采 ．有 利于改善 开发 效 果，提 高最终 采收 率 。 综 上 寸论 ，特提 出两点 建 泌 实 行 间 1在低渗 透油藏 实 行间歇 注水开 采 ，可 采取 灵 活多变 的注 水方式 。 油 田 面 积 』 r ] 0 k m 2 ，生 产井数 比较 少 的油 田 如杏西 南块 ．采取 注水井整 体 注水整体停 注的 方 案 ． 利于生 产管 理 和资料录 取 。油 田面积 大于 J o k ra 2 ．生 产井数 较 多的 中小 油 田如 龙 虎 泡 油 田．可采取分 区块 、分井 组的轮 换 间歇洼 水 。对于平 面 和层问矛盾 突 出的 块 一可以采取 “ 分 砂体 ，按 部位 ”灵 活 多变 的 间歇 注水 ，实 现层停 井不停 ．这 样 有利 整油 田 开发中 出现 的 矛 盾 。 2处 于寒带地 区的 油 田．如 大庆长 垣外围 油田 ． 为解决 配 水 鞋低 冬季 易冻管 线 以 及流 量不准 等 问题 ．可采 用冬季连 续 注水 ．夏季 长时间停 注的间歇 注水 方法 ．青 西油 南块 就是这 样做 的 ， 作 者 附言 本 文 曾得 到 太度 石 油 学 院教 授 李 泰 叫 、 本 厂 高级 地 质 师孙 铁 珠 和 朱 王 森 、地 质 师苏 树 林 等 人 的 指 导 ． 特 此 致 谢 、击 ‘ - ￡副 日 期】 98 9 年 4 】 5日 [ 本 文责 任 编 辑万 冰 蓉 ] 参着 文献 1j 张锐 评 卿 油 日注 水 蛀 果 的 两 种 对 比 曲践 ． 石 油勘 撂 与 开发 ， 北 京 ． 1 9 8 8 J - 第 5期 [2 童 完章 油井 产找 和 油 蕞 动 态 分 析 ， 北 京 、石 油 工 业 出版 社 ， 1 9 8 】 年 4月 65 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆