合水油区低渗油藏高效开发技术研究

陈爱军，犍召奇，王海利 （中石油长庆油田分公司超低渗透油藏第一项目部，甘肃 庆阳745400）

姜汉峰 （中石油塔里木油田分公司油气生产技术部，新疆 库尔勒841000）

宛利红 （长江大学计算机科学学院，湖北 荆州434023）

高硕 （中石油渤海钻探工程有限公司油气井测试分公司，河北 廊坊065007）

合水油区位于鄂尔多斯盆地伊斜坡西南部，开发区块位于甘肃省庆阳市合水县、宁县和正宁县境内，属于三叠系油层，主要开采层位有长3、长6、长7和长8油层组。渗透率普遍都小于0.1mD，是典型的超低渗透油藏。经过多年反复勘探，2008年才大规模滚动式的开采。截止2012年底，有油井1200余口，水井300余口，年产原油80×104t，大部分区域实行超前注水开发，从2010年开始，陆续开发了40余口水平井，但尚未投入对应注水井，属于水平井开发的起步阶段。超低渗透油藏的开发是长庆油田的一大技术创新和发展趋势。

1 制约合水油区开发效率的主要原因

在低渗油田的开发过程中，单井产能主要依靠井筒供液，往往一口新井投产后不久就因为供液不足导致油井间开甚至停井，这种现象严重制约了低渗油田的开发。

合水油区某区块2012年12月单井日产小于1t的井数占了该开发区块总井数的46.88%，但产能却只占了总产能的0.85%。根据测井资料显示，日产小于1t的井98%都是由于供液不足造成的。造成井筒供液不足的原因一般有2个方面：地层能量不足，致使地层液体无法向筒汇聚；地层物性差，渗流阻力大导致地层液体无法向井筒汇聚。

2 提高合水油区开发效果的措施

根据生产实践经验来看，目前主要有超前注水、重复压裂和水平井开采3种方式可以改善合水油区的开发效果。

2.1 超前注水提高地层能量

地层能量不足对低渗油藏开发的不利影响表现在：低渗油藏（尤其在特低渗和超低渗油藏）开发时，地层压力降低到饱和压力以下时，地层原油开始脱气，原油脱气就会使地层原油的黏度、密度增大，体积系数会减小，增大原油的渗流阻力。同时由于地层压力的下降，油层孔隙度和渗透率都将会减小，导油的微裂缝也将闭合，使得部分脱出气体难以通过很小的孔道而被滞留于地层中，形成“贾敏效应”，减少了有效的油流通道，由于压降减小的渗透率再进行地层注水增压也只能恢复到原来的60%～80%，且由此造成的许多其他地层伤害是不可恢复的［1－2］。

低渗油藏实施超前注水来提高地层压力以克服压力梯度高的困难。超前注水是指注水井在生产井投产前投注，经过一定时间注水，使地层压力在生产井投产前高于原始地层压力，生产井投产时其泄油面积内含油饱和度不低于原始含油饱和度，地层压力高于原始地层压力，并建立起有效驱替体系的一种注水方式。虽然低渗油藏实行超前注水并不能改变地层流体的启动压力，却能有效增加地层压力，加大生产压差，提高驱动压力，当地层中任意一点的压力高于启动压力后，在油层中就可以建立起有效地驱替压力系统，可以减少启动压力的影响，从而提高可动油的动用程度，提高原油的采收率［3］。

表1 长庆油田各油田区块超前注水与非超前注水单井开采效果对比

实施超前注水对开发低渗透油田和油田持续发展具有重要意义［4］。表1表示了长庆油田实施超前注水和非超前注水效果差异，说明超前注水能够提高低渗油藏的开采效益。

2.2 通过压裂措施改善地层物性，降低渗流阻力

改善地层物性，主要表现在构建有利的油流通道上面，压裂措施是低渗油田开发中用来构建有利油流通道最常见也是最有效的方法。

合水油区的油井在投产前都会采取压裂措施来构建有利的油流通道。同时，压裂措施也是该油区老井稳产的主要手段。表2是该油区2012年部分老井的压裂效果对比，能看出在该区域压裂措施的效果比较明显和稳定。

表2 长庆油田合水油区压裂措施效果对比

2.3 水平井开采，降低开采过程对地层渗流能力的要求

图1 水平井井底渗流示意图

图2 直井井底渗流示意图

目前，低渗油田主要还是采用常规的直井进行开采，直井的井底渗流模式是典型的径向流，在该渗流模式下流体向井筒汇聚是需要一个附加的启动压力，并且这个启动压力跟地层渗透率成反比，也就是说渗透率越低，流体像井筒汇聚时所需要的附加启动压力就越大。这对于物性较好的油田来说无关紧要，但是对低渗油田的开发而言，这个附加的启动压力就成了地层原油能否想井筒汇聚的关键因素了，为了降低对这个附加压力的要求，可以采用水平井开采的方式来进行开发。相对垂直井的压降漏斗集中在井地附近的渗流特性，水平井泄油半径到井筒的压力变化几乎成线性。也就是说，水平井在近井地带的压降要比直井附近的压降小得多。这种线性变化可以从2个方面理解：从水平面上看，水平井的流动是近似平行的线性流（见图1），而直井的流动是径向流（见图2）。水平井单位长度上获得的流量较小，液流几乎平行流向井眼，这样在稳态条件下，渗流截面上流量变化不大，压降主要受渗流距离影响，而直井从供油边界到近井地带，不同渗流截面上流量变化相对较大，因而压降变化就更为明显［5－6］。

长庆油田合水油区某区块现有油井共849口，其中直井835口，水平井14口，直井采用注水的方式开采，水平井目前还没有对应的注水井，靠自然能进行开采。即便如此，水平井的平均日产量也是直井的3～4倍（见表3）。

表3 合水油区某区块水平井与直井单井开采效率对比

3 结论和建议

1）低渗油田的开发效率比较低，井筒供液不足是制约高效开发效率的主要原因。

2）超前注水、压裂和水平井开发等措施是提高低渗油田开发效率的有效方法。

［1］ 车起君，雷均安，冉玉霞，等 .超前注水提高低渗透油田开发效果 ［J］.大庆石油地质与开发，2003，22（1）：20－22.

［2］ 王鹏 .牛圈湖油田西山窑组油藏超前注水开发实践 ［J］.石油天然气学报（江汉石油学院学报），2005，27（4）：500－502.

［3］ 赵春鹏，岳湘安，尤源，等 .渗储层超前注水最优化实验研究 ［J］.石油勘探与开发，2009，32（2）：33－34.

［4］ 李恕军，柳良仁，熊维亮 .安塞油田特低渗透油藏有效驱替压力系统研究及注水开发调整技术 ［J］.石油勘探与开发，2002，29（5）：62－65.

［5］ 史成恩，和永宏，朱圣举，等 .特低渗透油藏超前注水技术政策研究 ［J］.低渗油气田，2006，11（2）：60－73.

［6］ 王道富，李忠兴，赵继勇，等 .低渗油藏超前注水理论及其应用 ［J］.石油学报，2007，8（6）：78－81.

［7］ Trimmer D.Laboratory measurements of ultralow permeability of geologic materials ［J］.Review of Scientific Instruments，1982，53（8）：1246－1254.

［8］ Lin C，Pirie G，Trimmer D.Low permeability rocks：laboratory measurements and three－dimensional micro－structural analysis ［J］.J Geophys Res，1986，91（B2）：2173－2181.