低渗油田超前注水开发

1、 汇汇 报报 人：人：低渗透油藏超前注水开发低渗透油藏超前注水开发长江大学石油工程学院长江大学石油工程学院低渗透油藏超前注水研究的目的意义低渗透油藏超前注水研究的目的意义：截止到截止到20002000年底年底, ,我国陆上低渗透油藏我国陆上低渗透油藏的探明地质储量约为的探明地质储量约为52.1452.14108t108t占全部探明地质储量的占全部探明地质储量的26.1%26.1%。可见低渗透油。可见低渗透油田的储量比较丰富田的储量比较丰富, ,而根据勘探趋势而根据勘探趋势, ,低渗透储层的比例将越来越大，因此低渗透储层的比例将越来越大，因此, ,对对低渗透储层的勘探开发不可忽视低渗透储层的勘探

2、开发不可忽视, ,而研究低渗透油田的渗流机理和开采方案而研究低渗透油田的渗流机理和开采方案, ,开开发技术有重大的意义。发技术有重大的意义。 现状：现状：改善油藏开发效果是世界石油关注的大问题改善油藏开发效果是世界石油关注的大问题, ,它关系着原油产量和油它关系着原油产量和油田开采的经济效益。在世界石油开发历史中田开采的经济效益。在世界石油开发历史中, ,由于水具有价廉、供应量充足、由于水具有价廉、供应量充足、驱油效率高等特点驱油效率高等特点, ,世界上绝大多数油田都把注水开发方式作为驱替地层原油、世界上绝大多数油田都把注水开发方式作为驱替地层原油、维持地层压力、有效改善油藏开发效果的首选措施

3、维持地层压力、有效改善油藏开发效果的首选措施, ,目前世界油气田每天的注目前世界油气田每天的注水量达数千万立方米水量达数千万立方米, , 英国、加拿大英国、加拿大90%90%的石油是通过注水采出的。在目前以的石油是通过注水采出的。在目前以及今后相当长的一个时期内及今后相当长的一个时期内, ,注水开发仍将是油田开发的主要方式。注水开发仍将是油田开发的主要方式。汇汇 报报 提提 纲纲低渗透油藏超前注水开发低渗透油藏超前注水开发报告内容：报告内容： 超前注水机理分析超前注水机理分析低渗透油藏渗流特征低渗透油藏渗流特征低渗油藏超前注水技术低渗油藏超前注水技术超前注水机理分析超前注水机理分析1.1.降低

4、因地层压力下降造成的地层伤害降低因地层压力下降造成的地层伤害 低渗透油藏地层压力下降，渗透率下降低渗透油藏地层压力下降，渗透率下降，再恢复地层压力，渗透率只能恢复到原来，再恢复地层压力，渗透率只能恢复到原来的的60608080。超前注水能提高并保持地层。超前注水能提高并保持地层压力，可避免渗透率变差。压力，可避免渗透率变差。 当油气采用超前注水方式时，地层压力当油气采用超前注水方式时，地层压力高于原始地层压力，可避免原油物性变差，高于原始地层压力，可避免原油物性变差，保证原油渗流通道畅通，有利于提高油井单保证原油渗流通道畅通，有利于提高油井单井产量。井产量。超前注水机理分析超前注水机理分析2.

5、2.降低油井初始含水率降低油井初始含水率 在其他相同条件下，启动压力梯度越大，含水率越小在其他相同条件下，启动压力梯度越大，含水率越小；原油极限剪切应力越小，含水率越低；渗透率越低，含；原油极限剪切应力越小，含水率越低；渗透率越低，含水率越高；超前注水提高了地层压力，减小了地层压力下水率越高；超前注水提高了地层压力，减小了地层压力下降对地层孔隙度、渗透率的伤害，因此降低了含水。降对地层孔隙度、渗透率的伤害，因此降低了含水。超前注水机理分析超前注水机理分析3.3.有利于提高最终采收率有利于提高最终采收率 低渗透油田水驱油试验表明，随着驱替压力梯度的增低渗透油田水驱油试验表明，随着驱替压力梯度的增

6、大，水驱油效率逐渐增大，提高和保持了较高的地层压力大，水驱油效率逐渐增大，提高和保持了较高的地层压力，即提高了驱替压力，增大了生产压差，克服了毛管力及，即提高了驱替压力，增大了生产压差，克服了毛管力及其他阻力的作用，可以使更细小孔道的原油被驱出，提高其他阻力的作用，可以使更细小孔道的原油被驱出，提高采收率。采收率。低渗透油藏渗流特征低渗透油藏渗流特征低速非达西渗流的临界条件分析低速非达西渗流的临界条件分析低渗透油藏渗流的影响因素低渗透油藏渗流的影响因素压敏效应压敏效应启动压力梯度启动压力梯度超前注水对启动压力梯度的影响超前注水对启动压力梯度的影响低低渗渗透透油油藏藏渗渗流流特特征征低渗透油藏渗

7、流特征低渗透油藏渗流特征1.低速非达西渗流的临界条件分析低速非达西渗流的临界条件分析6/10KV 根据此临界雷诺数根据此临界雷诺数,从上式可以计算出开始出现非达西流的从上式可以计算出开始出现非达西流的条件条件,它反映了储层、流体物性条件它反映了储层、流体物性条件(储层孔隙度、渗透率、流储层孔隙度、渗透率、流体密度、粘度体密度、粘度)以及开发条件以及开发条件(渗流速度或压力梯度渗流速度或压力梯度)的综合影的综合影响。响。低渗透油藏渗流特征低渗透油藏渗流特征2.低渗透油藏渗流的影响因素低渗透油藏渗流的影响因素影响因素影响因素多孔介质多孔介质流动状况流动状况流体流体低渗透油藏渗流特征低渗透油藏渗流特

8、征3.压敏效应压敏效应 随压力的变化渗透率发生变化的现象称为渗透率的随压力的变化渗透率发生变化的现象称为渗透率的压力敏感性压力敏感性;因渗透率的压力敏感而影响到油田的开发称因渗透率的压力敏感而影响到油田的开发称为压敏效应。为压敏效应。定义定义低渗透油藏渗流特征低渗透油藏渗流特征3.压敏效应压敏效应 低渗透油藏大多属应力敏感性油藏低渗透油藏大多属应力敏感性油藏,随着注入水的进入随着注入水的进入或地层流体的采出或地层流体的采出,地层岩石的有效覆压将会发生变化地层岩石的有效覆压将会发生变化,岩石岩石发生形变发生形变,从而引起地层孔隙度和渗透率发生变化。这种变从而引起地层孔隙度和渗透率发生变化。这种变

9、化是不可逆的过程最终将影响油气藏的产能和开发效果。化是不可逆的过程最终将影响油气藏的产能和开发效果。低渗透油藏渗流特征低渗透油藏渗流特征3.压敏效应压敏效应应力敏感系数应力敏感系数S：岩心初始渗透率与应力敏感系数的关系岩心初始渗透率与应力敏感系数的关系低渗透油藏渗流特征低渗透油藏渗流特征4.启动压力梯度启动压力梯度 当储层渗透率低到一定程度后当储层渗透率低到一定程度后, ,其渗流特征不符合达西定其渗流特征不符合达西定律律, ,即驱动压力梯度较小时即驱动压力梯度较小时, ,储层液体不能流动储层液体不能流动, ,只有驱动压力只有驱动压力梯度达到一定值后梯度达到一定值后, ,液体才开始流动液体才开始

10、流动, ,这时的驱动压力梯度叫这时的驱动压力梯度叫启动压力梯度。启动压力梯度。低渗透油藏渗流特征低渗透油藏渗流特征4.启动压力梯度启动压力梯度不同流体启动压力梯度与渗透率关系曲线不同流体启动压力梯度与渗透率关系曲线表明表明:随着岩心渗透率的减小随着岩心渗透率的减小,启动压力梯度急剧增加。启动压力梯度急剧增加。低渗透油藏渗流特征低渗透油藏渗流特征5.超前注水对启动压力梯度的影响超前注水对启动压力梯度的影响 对具体的油藏对具体的油藏,超前注水对启动压力梯度的影响超前注水对启动压力梯度的影响表现以下两个方面表现以下两个方面:（1）超前注水）超前注水,储层压力升高后储层压力升高后,基质岩块的渗透率和裂

11、缝基质岩块的渗透率和裂缝系统渗透率都有所提高系统渗透率都有所提高,但是由于基质岩块的原始渗透率很但是由于基质岩块的原始渗透率很低低,因此超前注水对其渗透率改善程度很小因此超前注水对其渗透率改善程度很小,基质岩块启动压基质岩块启动压力梯度降低程度很小，而超前注水对裂缝系统的影响较大力梯度降低程度很小，而超前注水对裂缝系统的影响较大,超前注水使地层的压力超过裂缝的开启压力后超前注水使地层的压力超过裂缝的开启压力后,裂缝开启裂缝开启,吸吸水能力增加水能力增加,渗透率改善程度较大渗透率改善程度较大,裂缝的启动压力梯度大幅裂缝的启动压力梯度大幅度下降。度下降。低渗透油藏渗流特征低渗透油藏渗流特征5.超前

12、注水对启动压力梯度的影响超前注水对启动压力梯度的影响（2）由于相同的地层不同流体的启动压力梯度不同）由于相同的地层不同流体的启动压力梯度不同,润湿润湿相的启动压力梯度低于非润湿相启动压力梯度。因此超前相的启动压力梯度低于非润湿相启动压力梯度。因此超前注水使注水井周围含水饱和度大幅度增大注水使注水井周围含水饱和度大幅度增大,使启动压力梯使启动压力梯度降低。度降低。低渗透油藏超前注水技术低渗透油藏超前注水技术压力保持水平压力保持水平注水压力的确定注水压力的确定累计注水量确定累计注水量确定注水强度的确定注水强度的确定注水时机的确定注水时机的确定低低渗渗透透油油藏藏超超前前注注水水技技术术低渗透油藏超

13、前注水技术低渗透油藏超前注水技术1.压力保持水平压力保持水平-0.1258s0=130.4K 对于特定储层对于特定储层,根据不稳定渗流数学模型式根据不稳定渗流数学模型式,改变地层压改变地层压力和对应的稳定时间力和对应的稳定时间,可得到超前注水结束后注水井和采油可得到超前注水结束后注水井和采油井之间的地层压力和压力梯度分布。地层压力恢复程度不井之间的地层压力和压力梯度分布。地层压力恢复程度不同同,压力梯度分布不同。当最小驱替压力梯度大于启动压力压力梯度分布不同。当最小驱替压力梯度大于启动压力梯度时梯度时,该压力为该储层条件的合理压力该压力为该储层条件的合理压力,回归得到压力保持回归得到压力保持水

14、平的计算公式为：水平的计算公式为：低渗透油藏超前注水技术低渗透油藏超前注水技术1.压力保持水平压力保持水平压力保持水平与单井产量增幅关系曲线压力保持水平与单井产量增幅关系曲线 当渗透率为当渗透率为2.0 10-3m2表明，随着超前注水时间延长，累计注入体表明，随着超前注水时间延长，累计注入体积增大。单井产量不是呈直线上升，当地层压力保持水平为原始地层压积增大。单井产量不是呈直线上升，当地层压力保持水平为原始地层压力的力的118左右，单井产量增幅达到最大。因此，地层压力保持水平为左右，单井产量增幅达到最大。因此，地层压力保持水平为118左右时，采油井投产可以获得较高的单井产量。左右时，采油井投产

15、可以获得较高的单井产量。低渗透油藏超前注水技术低渗透油藏超前注水技术2.注水压力的确定注水压力的确定注水压力主要受地层破裂压力的控制。根据开发经验注水压力主要受地层破裂压力的控制。根据开发经验,一般注水井最大流压不超过地层破压的一般注水井最大流压不超过地层破压的90%,以免地层以免地层破裂造成注入水沿裂缝窜流。考虑到油管摩擦压力及水破裂造成注入水沿裂缝窜流。考虑到油管摩擦压力及水嘴压力损失嘴压力损失,注水井井口压力计算式为注水井井口压力计算式为4ft1mc=p+p +p-10wfpH式中式中 为注水井最高注入压力，为注水井最高注入压力，Pa； 为注水井井底压力，为注水井井底压力，Pa； 为油管

16、摩擦压力损失，为油管摩擦压力损失，Pa； 为水嘴压力损失，为水嘴压力损失，Pa；H为注为注水井深度，水井深度，m。低渗透油藏超前注水技术低渗透油藏超前注水技术3.累计注水量确定累计注水量确定 不同物性条件下地层压力恢复目标不同不同物性条件下地层压力恢复目标不同, ,而相同的物性条而相同的物性条件下地层压力不同件下地层压力不同, ,提高相同压力保持水平时压力差不同。因提高相同压力保持水平时压力差不同。因此此, ,需要注入的孔隙体积倍数受物性和地层压力的双重控制。需要注入的孔隙体积倍数受物性和地层压力的双重控制。地层压力保持水平是由注水量来维持的地层压力保持水平是由注水量来维持的, ,确定了所需的

17、地层压确定了所需的地层压力保持水平力保持水平, ,利用物质平衡方程的方法就可以计算超前注水的利用物质平衡方程的方法就可以计算超前注水的累积注入量。累积注入量。低渗透油藏超前注水技术低渗透油藏超前注水技术4.注水强度的确定注水强度的确定 从微观角度讲，对于亲水油层，注水速度低有利于从微观角度讲，对于亲水油层，注水速度低有利于充分发挥油水前缘后的水由高渗层向低渗透层的渗吸作用充分发挥油水前缘后的水由高渗层向低渗透层的渗吸作用，从而提高了体积波及系数。，从而提高了体积波及系数。根据近几年超前注水的矿场分析研究根据近几年超前注水的矿场分析研究,当注水井注水强度当注水井注水强度大于大于3.0m/（dm）

18、时，油井投产后见水较快）时，油井投产后见水较快,而且含水率而且含水率上升较快。因此上升较快。因此,超前注水期注水强度应控制在约超前注水期注水强度应控制在约3.0m/（dm）。）。低渗透油藏超前注水技术低渗透油藏超前注水技术5. 注水时机的确定注水时机的确定不同渗透率下注水时机与原始地层压力的关系不同渗透率下注水时机与原始地层压力的关系 在确定了超前注水期累积注水量和合理注水强度后在确定了超前注水期累积注水量和合理注水强度后，就很容易确定注水时机。物性越差，原始地层压力越高，就很容易确定注水时机。物性越差，原始地层压力越高，所需超前注水时间越长。但适当提高注水强度，可以缩，所需超前注水时间越长。但适当提高注水强度，可以缩短超前注水时间。短超前注水时间。结论结论 超前注水不但可以扩大波及体积，提高水驱效率，提高油层超前注水不但可以扩大波及体积，提高水驱效率，提高油层动用程度，而且注水压力上升缓慢，不影响水井的吸水能力。动用程度，而且注水压力上升缓慢，不影响水井的吸水能力。 超前注水可使地层压力保持在较高的水平，建立较高的压力超前注水可使地层压力保持在较高的水平，建立较高的压力梯度，使油层中的压力梯度大于启动压力梯度，即建立了有效的梯度，使油层中的压力梯度大于启动压力梯度