低滲油田超前注水開發(fā)

1、 匯匯 報報 人：人：低滲透油藏超前注水開發(fā)低滲透油藏超前注水開發(fā)長江大學(xué)石油工程學(xué)院長江大學(xué)石油工程學(xué)院低滲透油藏超前注水研究的目的意義低滲透油藏超前注水研究的目的意義：截止到截止到20002000年底年底, ,我國陸上低滲透油藏我國陸上低滲透油藏的探明地質(zhì)儲量約為的探明地質(zhì)儲量約為52.1452.14108t108t占全部探明地質(zhì)儲量的占全部探明地質(zhì)儲量的26.1%26.1%。可見低滲透油?？梢姷蜐B透油田的儲量比較豐富田的儲量比較豐富, ,而根據(jù)勘探趨勢而根據(jù)勘探趨勢, ,低滲透儲層的比例將越來越大，因此低滲透儲層的比例將越來越大，因此, ,對對低滲透儲層的勘探開發(fā)不可忽視低滲透儲層的勘探

2、開發(fā)不可忽視, ,而研究低滲透油田的滲流機(jī)理和開采方案而研究低滲透油田的滲流機(jī)理和開采方案, ,開開發(fā)技術(shù)有重大的意義。發(fā)技術(shù)有重大的意義。 現(xiàn)狀：現(xiàn)狀：改善油藏開發(fā)效果是世界石油關(guān)注的大問題改善油藏開發(fā)效果是世界石油關(guān)注的大問題, ,它關(guān)系著原油產(chǎn)量和油它關(guān)系著原油產(chǎn)量和油田開采的經(jīng)濟(jì)效益。在世界石油開發(fā)歷史中田開采的經(jīng)濟(jì)效益。在世界石油開發(fā)歷史中, ,由于水具有價廉、供應(yīng)量充足、由于水具有價廉、供應(yīng)量充足、驅(qū)油效率高等特點驅(qū)油效率高等特點, ,世界上絕大多數(shù)油田都把注水開發(fā)方式作為驅(qū)替地層原油、世界上絕大多數(shù)油田都把注水開發(fā)方式作為驅(qū)替地層原油、維持地層壓力、有效改善油藏開發(fā)效果的首選措施

3、維持地層壓力、有效改善油藏開發(fā)效果的首選措施, ,目前世界油氣田每天的注目前世界油氣田每天的注水量達(dá)數(shù)千萬立方米水量達(dá)數(shù)千萬立方米, , 英國、加拿大英國、加拿大90%90%的石油是通過注水采出的。在目前以的石油是通過注水采出的。在目前以及今后相當(dāng)長的一個時期內(nèi)及今后相當(dāng)長的一個時期內(nèi), ,注水開發(fā)仍將是油田開發(fā)的主要方式。注水開發(fā)仍將是油田開發(fā)的主要方式。匯匯 報報 提提 綱綱低滲透油藏超前注水開發(fā)低滲透油藏超前注水開發(fā)報告內(nèi)容：報告內(nèi)容： 超前注水機(jī)理分析超前注水機(jī)理分析低滲透油藏滲流特征低滲透油藏滲流特征低滲油藏超前注水技術(shù)低滲油藏超前注水技術(shù)超前注水機(jī)理分析超前注水機(jī)理分析1.1.降低

4、因地層壓力下降造成的地層傷害降低因地層壓力下降造成的地層傷害 低滲透油藏地層壓力下降，滲透率下降低滲透油藏地層壓力下降，滲透率下降，再恢復(fù)地層壓力，滲透率只能恢復(fù)到原來，再恢復(fù)地層壓力，滲透率只能恢復(fù)到原來的的60608080。超前注水能提高并保持地層。超前注水能提高并保持地層壓力，可避免滲透率變差。壓力，可避免滲透率變差。 當(dāng)油氣采用超前注水方式時，地層壓力當(dāng)油氣采用超前注水方式時，地層壓力高于原始地層壓力，可避免原油物性變差，高于原始地層壓力，可避免原油物性變差，保證原油滲流通道暢通，有利于提高油井單保證原油滲流通道暢通，有利于提高油井單井產(chǎn)量。井產(chǎn)量。超前注水機(jī)理分析超前注水機(jī)理分析2.

5、2.降低油井初始含水率降低油井初始含水率 在其他相同條件下，啟動壓力梯度越大，含水率越小在其他相同條件下，啟動壓力梯度越大，含水率越??；原油極限剪切應(yīng)力越小，含水率越低；滲透率越低，含；原油極限剪切應(yīng)力越小，含水率越低；滲透率越低，含水率越高；超前注水提高了地層壓力，減小了地層壓力下水率越高；超前注水提高了地層壓力，減小了地層壓力下降對地層孔隙度、滲透率的傷害，因此降低了含水。降對地層孔隙度、滲透率的傷害，因此降低了含水。超前注水機(jī)理分析超前注水機(jī)理分析3.3.有利于提高最終采收率有利于提高最終采收率 低滲透油田水驅(qū)油試驗表明，隨著驅(qū)替壓力梯度的增低滲透油田水驅(qū)油試驗表明，隨著驅(qū)替壓力梯度的增

6、大，水驅(qū)油效率逐漸增大，提高和保持了較高的地層壓力大，水驅(qū)油效率逐漸增大，提高和保持了較高的地層壓力，即提高了驅(qū)替壓力，增大了生產(chǎn)壓差，克服了毛管力及，即提高了驅(qū)替壓力，增大了生產(chǎn)壓差，克服了毛管力及其他阻力的作用，可以使更細(xì)小孔道的原油被驅(qū)出，提高其他阻力的作用，可以使更細(xì)小孔道的原油被驅(qū)出，提高采收率。采收率。低滲透油藏滲流特征低滲透油藏滲流特征低速非達(dá)西滲流的臨界條件分析低速非達(dá)西滲流的臨界條件分析低滲透油藏滲流的影響因素低滲透油藏滲流的影響因素壓敏效應(yīng)壓敏效應(yīng)啟動壓力梯度啟動壓力梯度超前注水對啟動壓力梯度的影響超前注水對啟動壓力梯度的影響低低滲滲透透油油藏藏滲滲流流特特征征低滲透油藏滲

7、流特征低滲透油藏滲流特征1.低速非達(dá)西滲流的臨界條件分析低速非達(dá)西滲流的臨界條件分析6/10KV 根據(jù)此臨界雷諾數(shù)根據(jù)此臨界雷諾數(shù),從上式可以計算出開始出現(xiàn)非達(dá)西流的從上式可以計算出開始出現(xiàn)非達(dá)西流的條件條件,它反映了儲層、流體物性條件它反映了儲層、流體物性條件(儲層孔隙度、滲透率、流儲層孔隙度、滲透率、流體密度、粘度體密度、粘度)以及開發(fā)條件以及開發(fā)條件(滲流速度或壓力梯度滲流速度或壓力梯度)的綜合影的綜合影響。響。低滲透油藏滲流特征低滲透油藏滲流特征2.低滲透油藏滲流的影響因素低滲透油藏滲流的影響因素影響因素影響因素多孔介質(zhì)多孔介質(zhì)流動狀況流動狀況流體流體低滲透油藏滲流特征低滲透油藏滲流特

8、征3.壓敏效應(yīng)壓敏效應(yīng) 隨壓力的變化滲透率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為滲透率的隨壓力的變化滲透率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為滲透率的壓力敏感性壓力敏感性;因滲透率的壓力敏感而影響到油田的開發(fā)稱因滲透率的壓力敏感而影響到油田的開發(fā)稱為壓敏效應(yīng)。為壓敏效應(yīng)。定義定義低滲透油藏滲流特征低滲透油藏滲流特征3.壓敏效應(yīng)壓敏效應(yīng) 低滲透油藏大多屬應(yīng)力敏感性油藏低滲透油藏大多屬應(yīng)力敏感性油藏,隨著注入水的進(jìn)入隨著注入水的進(jìn)入或地層流體的采出或地層流體的采出,地層巖石的有效覆壓將會發(fā)生變化地層巖石的有效覆壓將會發(fā)生變化,巖石巖石發(fā)生形變發(fā)生形變,從而引起地層孔隙度和滲透率發(fā)生變化。這種變從而引起地層孔隙度和滲透率發(fā)生變化。這種變

9、化是不可逆的過程最終將影響油氣藏的產(chǎn)能和開發(fā)效果?；遣豢赡娴倪^程最終將影響油氣藏的產(chǎn)能和開發(fā)效果。低滲透油藏滲流特征低滲透油藏滲流特征3.壓敏效應(yīng)壓敏效應(yīng)應(yīng)力敏感系數(shù)應(yīng)力敏感系數(shù)S：巖心初始滲透率與應(yīng)力敏感系數(shù)的關(guān)系巖心初始滲透率與應(yīng)力敏感系數(shù)的關(guān)系低滲透油藏滲流特征低滲透油藏滲流特征4.啟動壓力梯度啟動壓力梯度 當(dāng)儲層滲透率低到一定程度后當(dāng)儲層滲透率低到一定程度后, ,其滲流特征不符合達(dá)西定其滲流特征不符合達(dá)西定律律, ,即驅(qū)動壓力梯度較小時即驅(qū)動壓力梯度較小時, ,儲層液體不能流動儲層液體不能流動, ,只有驅(qū)動壓力只有驅(qū)動壓力梯度達(dá)到一定值后梯度達(dá)到一定值后, ,液體才開始流動液體才開始

10、流動, ,這時的驅(qū)動壓力梯度叫這時的驅(qū)動壓力梯度叫啟動壓力梯度。啟動壓力梯度。低滲透油藏滲流特征低滲透油藏滲流特征4.啟動壓力梯度啟動壓力梯度不同流體啟動壓力梯度與滲透率關(guān)系曲線不同流體啟動壓力梯度與滲透率關(guān)系曲線表明表明:隨著巖心滲透率的減小隨著巖心滲透率的減小,啟動壓力梯度急劇增加。啟動壓力梯度急劇增加。低滲透油藏滲流特征低滲透油藏滲流特征5.超前注水對啟動壓力梯度的影響超前注水對啟動壓力梯度的影響 對具體的油藏對具體的油藏,超前注水對啟動壓力梯度的影響超前注水對啟動壓力梯度的影響表現(xiàn)以下兩個方面表現(xiàn)以下兩個方面:（1）超前注水）超前注水,儲層壓力升高后儲層壓力升高后,基質(zhì)巖塊的滲透率和裂

11、縫基質(zhì)巖塊的滲透率和裂縫系統(tǒng)滲透率都有所提高系統(tǒng)滲透率都有所提高,但是由于基質(zhì)巖塊的原始滲透率很但是由于基質(zhì)巖塊的原始滲透率很低低,因此超前注水對其滲透率改善程度很小因此超前注水對其滲透率改善程度很小,基質(zhì)巖塊啟動壓基質(zhì)巖塊啟動壓力梯度降低程度很小，而超前注水對裂縫系統(tǒng)的影響較大力梯度降低程度很小，而超前注水對裂縫系統(tǒng)的影響較大,超前注水使地層的壓力超過裂縫的開啟壓力后超前注水使地層的壓力超過裂縫的開啟壓力后,裂縫開啟裂縫開啟,吸吸水能力增加水能力增加,滲透率改善程度較大滲透率改善程度較大,裂縫的啟動壓力梯度大幅裂縫的啟動壓力梯度大幅度下降。度下降。低滲透油藏滲流特征低滲透油藏滲流特征5.超前

12、注水對啟動壓力梯度的影響超前注水對啟動壓力梯度的影響（2）由于相同的地層不同流體的啟動壓力梯度不同）由于相同的地層不同流體的啟動壓力梯度不同,潤濕潤濕相的啟動壓力梯度低于非潤濕相啟動壓力梯度。因此超前相的啟動壓力梯度低于非潤濕相啟動壓力梯度。因此超前注水使注水井周圍含水飽和度大幅度增大注水使注水井周圍含水飽和度大幅度增大,使啟動壓力梯使啟動壓力梯度降低。度降低。低滲透油藏超前注水技術(shù)低滲透油藏超前注水技術(shù)壓力保持水平壓力保持水平注水壓力的確定注水壓力的確定累計注水量確定累計注水量確定注水強(qiáng)度的確定注水強(qiáng)度的確定注水時機(jī)的確定注水時機(jī)的確定低低滲滲透透油油藏藏超超前前注注水水技技術(shù)術(shù)低滲透油藏超

13、前注水技術(shù)低滲透油藏超前注水技術(shù)1.壓力保持水平壓力保持水平-0.1258s0=130.4K 對于特定儲層對于特定儲層,根據(jù)不穩(wěn)定滲流數(shù)學(xué)模型式根據(jù)不穩(wěn)定滲流數(shù)學(xué)模型式,改變地層壓改變地層壓力和對應(yīng)的穩(wěn)定時間力和對應(yīng)的穩(wěn)定時間,可得到超前注水結(jié)束后注水井和采油可得到超前注水結(jié)束后注水井和采油井之間的地層壓力和壓力梯度分布。地層壓力恢復(fù)程度不井之間的地層壓力和壓力梯度分布。地層壓力恢復(fù)程度不同同,壓力梯度分布不同。當(dāng)最小驅(qū)替壓力梯度大于啟動壓力壓力梯度分布不同。當(dāng)最小驅(qū)替壓力梯度大于啟動壓力梯度時梯度時,該壓力為該儲層條件的合理壓力該壓力為該儲層條件的合理壓力,回歸得到壓力保持回歸得到壓力保持水

14、平的計算公式為：水平的計算公式為：低滲透油藏超前注水技術(shù)低滲透油藏超前注水技術(shù)1.壓力保持水平壓力保持水平壓力保持水平與單井產(chǎn)量增幅關(guān)系曲線壓力保持水平與單井產(chǎn)量增幅關(guān)系曲線 當(dāng)滲透率為當(dāng)滲透率為2.0 10-3m2表明，隨著超前注水時間延長，累計注入體表明，隨著超前注水時間延長，累計注入體積增大。單井產(chǎn)量不是呈直線上升，當(dāng)?shù)貙訅毫Ρ３炙綖樵嫉貙訅悍e增大。單井產(chǎn)量不是呈直線上升，當(dāng)?shù)貙訅毫Ρ３炙綖樵嫉貙訅毫Φ牧Φ?18左右，單井產(chǎn)量增幅達(dá)到最大。因此，地層壓力保持水平為左右，單井產(chǎn)量增幅達(dá)到最大。因此，地層壓力保持水平為118左右時，采油井投產(chǎn)可以獲得較高的單井產(chǎn)量。左右時，采油井投產(chǎn)

15、可以獲得較高的單井產(chǎn)量。低滲透油藏超前注水技術(shù)低滲透油藏超前注水技術(shù)2.注水壓力的確定注水壓力的確定注水壓力主要受地層破裂壓力的控制。根據(jù)開發(fā)經(jīng)驗注水壓力主要受地層破裂壓力的控制。根據(jù)開發(fā)經(jīng)驗,一般注水井最大流壓不超過地層破壓的一般注水井最大流壓不超過地層破壓的90%,以免地層以免地層破裂造成注入水沿裂縫竄流?？紤]到油管摩擦壓力及水破裂造成注入水沿裂縫竄流?？紤]到油管摩擦壓力及水嘴壓力損失嘴壓力損失,注水井井口壓力計算式為注水井井口壓力計算式為4ft1mc=p+p +p-10wfpH式中式中 為注水井最高注入壓力，為注水井最高注入壓力，Pa； 為注水井井底壓力，為注水井井底壓力，Pa； 為油管

16、摩擦壓力損失，為油管摩擦壓力損失，Pa； 為水嘴壓力損失，為水嘴壓力損失，Pa；H為注為注水井深度，水井深度，m。低滲透油藏超前注水技術(shù)低滲透油藏超前注水技術(shù)3.累計注水量確定累計注水量確定 不同物性條件下地層壓力恢復(fù)目標(biāo)不同不同物性條件下地層壓力恢復(fù)目標(biāo)不同, ,而相同的物性條而相同的物性條件下地層壓力不同件下地層壓力不同, ,提高相同壓力保持水平時壓力差不同。因提高相同壓力保持水平時壓力差不同。因此此, ,需要注入的孔隙體積倍數(shù)受物性和地層壓力的雙重控制。需要注入的孔隙體積倍數(shù)受物性和地層壓力的雙重控制。地層壓力保持水平是由注水量來維持的地層壓力保持水平是由注水量來維持的, ,確定了所需的

17、地層壓確定了所需的地層壓力保持水平力保持水平, ,利用物質(zhì)平衡方程的方法就可以計算超前注水的利用物質(zhì)平衡方程的方法就可以計算超前注水的累積注入量。累積注入量。低滲透油藏超前注水技術(shù)低滲透油藏超前注水技術(shù)4.注水強(qiáng)度的確定注水強(qiáng)度的確定 從微觀角度講，對于親水油層，注水速度低有利于從微觀角度講，對于親水油層，注水速度低有利于充分發(fā)揮油水前緣后的水由高滲層向低滲透層的滲吸作用充分發(fā)揮油水前緣后的水由高滲層向低滲透層的滲吸作用，從而提高了體積波及系數(shù)。，從而提高了體積波及系數(shù)。根據(jù)近幾年超前注水的礦場分析研究根據(jù)近幾年超前注水的礦場分析研究,當(dāng)注水井注水強(qiáng)度當(dāng)注水井注水強(qiáng)度大于大于3.0m/（dm）

18、時，油井投產(chǎn)后見水較快）時，油井投產(chǎn)后見水較快,而且含水率而且含水率上升較快。因此上升較快。因此,超前注水期注水強(qiáng)度應(yīng)控制在約超前注水期注水強(qiáng)度應(yīng)控制在約3.0m/（dm）。）。低滲透油藏超前注水技術(shù)低滲透油藏超前注水技術(shù)5. 注水時機(jī)的確定注水時機(jī)的確定不同滲透率下注水時機(jī)與原始地層壓力的關(guān)系不同滲透率下注水時機(jī)與原始地層壓力的關(guān)系 在確定了超前注水期累積注水量和合理注水強(qiáng)度后在確定了超前注水期累積注水量和合理注水強(qiáng)度后，就很容易確定注水時機(jī)。物性越差，原始地層壓力越高，就很容易確定注水時機(jī)。物性越差，原始地層壓力越高，所需超前注水時間越長。但適當(dāng)提高注水強(qiáng)度，可以縮，所需超前注水時間越長。但適當(dāng)提高注水強(qiáng)度，可以縮短超前注水時間。短超前注水時間。結(jié)論結(jié)論 超前注水不但可以擴(kuò)大波及體積，提高水驅(qū)效率，提高油層超前注水不但可以擴(kuò)大波及體積，提高水驅(qū)效率，提高油層動用程度，而且注水壓力上升緩慢，不影響水井的吸水能力。動用程度，而且注水壓力上升緩慢，不影響水井的吸水能力。 超前注水可使地層壓力保持在較高的水平，建立較高的壓力超前注水可使地層壓力保持在較高的水平，建立較高的壓力梯度，使油層中的壓力梯度大于啟動壓力梯度，即建立了有效的梯度，使油層中的壓力梯度大于啟動壓力梯度