超低渗油藏水驱调整措施评价技术

2015-02-20孟选刚单旭光高飞龙张雁平

非常规油气 2015年6期

关键词：水驱调整评价

孟选刚，单旭光，高飞龙，张雁平

(1.延长油田股份有限公司七里村采油厂，陕西延安 717111；2.中国石化中原油田分公司采油三厂，山东聊城252434)

超低渗油藏水驱调整措施评价技术

孟选刚1，单旭光1，高飞龙1，张雁平2

(1.延长油田股份有限公司七里村采油厂，陕西延安 717111；2.中国石化中原油田分公司采油三厂，山东聊城252434)

摘要：超低渗油藏非均质严重、渗透率较低，长期注水开发会出现注入水沿微裂缝等高渗条带突进的情况，需要采取水驱调整措施。在介绍分层压力启动测试、氧活化测井和注水井水驱前缘监测技术原理基础上，着重对分注和调驱测试联作技术的现场操作和效果进行分析。分层压力启动测试采用多点测试工艺，结合测点压力数据，计算小层启动压力和吸水指数，评价地层吸水状况；调驱测试联作可计算出水驱前缘、注入水波及范围、优势注水方向，注水波及区面积等资料。实践证明，这些技术的运用取得了良好的效果，增加了油井的产量；同时有助于了解水淹和剩余油的分布状况，为调驱和调整注采关系提供更翔实的基础资料。对提高超低渗油藏水驱动用程度和提高采收率具有重要的意义。

关键词：超低渗；水驱；调整；评价

Evaluation on Water Flooding for Oil Reservoirs of Ultralow Permeability

Meng Xuangang1, Shan Xuguang1, Gao Feilong1, Zhang Yanping2

(1.QilicunProductionPlant,YanchangOilfieldIncorporatedCompany,Yan′an,Shaanxi717111,China;

2.No.3ProductionPlant,ZhongyuanOilfieldBranch,SINOPEC,Liaocheng,Shandong252434,China)

Abstract:Due to the serious heterogeneity and low permeability in oil reservoirs of ultralow permeability, long-time water flooding may cause injected water fingering along microfractures and other low-permeability bands. So we should regulate water flooding measures. Based on introducing principles of the layered pressure starting test technology, the oxygen activation logging technology, and the injection well water flooding front monitoring technology, we focused on analyzing the on-site operation and effect of the technology integrating layered water injection with profile control test. We adopted the multi-point testing technology for layered pressure starting test, calculated the starting pressure and injectivity indexes of small horizons with the measuring point pressure data, and evaluated the injectivity of formations. With combination of profile control and test, we could calculate the data of water flooding front, injected water impact scope, advantageous water injection orientation, and injected water impact acreage, etc. Practice showed that the application of these technologies got good results and increased oil well production. Meanwhile, it helped us know about water flooding and remaining oil distribution, and provided full and accurate data for profile control and adjustment of relationship between injection and production. It was significant for improving water flooding producing degree and enhancing oil recovery of oil reservoirs with ultralow permeability.

Key words:ultralow permeability; water flooding; adjustment; evaluation

注水是超低渗油藏开发必不可少的环节。超低渗油藏开采初期一般通过压裂投产，在储层中形成更多的裂缝，增加流体流入井筒的通道，提高油井产量。在水驱开发过程中，注入水也会沿这些人工裂缝推进，起到增加采收率的效果；但如果注入水无序推进，会造成油层水淹，影响注入水的波及效果，这就需要根据油水井的动态，进行适当的调整。调整的基础是了解水驱效果，对水驱调整措施进行评价，为进一步决策提供参考。目前油藏水驱调整措施评价技术主要通过分层启动压力测试及水驱前缘测试等手段实现。通过测试，获取小层的注水启动压力和吸水指数，有助于了解地层的吸水状况，计算出水驱前缘、注入水波及范围、优势注水方向、注水波及区面积等资料，可有效地指导调剖、调驱及细分分注工艺措施的实施。

1 油藏水驱调整措施评价技术

1.1 分层启动压力测试

分层启动压力指地层某个小层刚开始吸水时所需的注水压力(地面或井底)。目前采用多点测试工艺进行分小层流量测试，结合测点压力数据，计算各小层启动压力和吸水指数，评价地层吸水状况，公式为：

pw=Q/K+po

(1)

式中pw——流压；

Q——分层水量；

K——吸水指数；

po——启动压力。

启动压力指示曲线可以反映地层的吸水规律和吸水能力的大小，对比不同时间内所测得的指示曲线，就可以了解各吸水层吸水能力的变化。并通过注入量—流压交会法求取地层启动压力(图1)。

图1　注入量—流压交会法求取地层启动压力示意图Fig.1　The intersecting method of injection rate and flowing pressure to obtain formation starting pressure

常规分层启动压力测试主要采用升压法测试工艺，调整压力后稳定时间长，测试水量波动较大，不利于分层启动压力资料解释分析，而降压法测试工艺可以避免上述情况发生。

由图2可知，由于启动压力的存在，超低渗透油藏地层吸水时，在低速渗流阶段渗流曲线出现非线性特征(AD段)，随着压力梯度的增加，曲线逐渐向线性过渡，最后出现线性段(DE段)。低渗透地层中，压力梯度一部分消耗在克服启动压力上，当其大于某孔道启动压力时，该孔道的油水才开始流动。

图2　渗流曲线特征图Fig.2　Characteristics of seepage curves

1.2 氧活化测井

氧活化测井是一种新的测量水流速度的测井方法，属于活化测井范畴。中子发生器向井筒内发射脉冲快中子，被快中子轰击后激活的氧(氧的同位素16O*)放射出γ射线(其能量为6.13MeV)。随着活化水的流动，高能伽马射线被探测器接收。测量活化水到达探测器所经历的时间，结合源距便可计算出水流速度，然后结合测点流体的过流面积，计算出流量。

氧活化测井技术是一种快速、准确的分层启动压力测试方法，该方法的特点是无须与流动介质接触便可测得流速，既可测油管内流体，也可测油套环空内的流体。

1.3 注水井水驱前缘监测

根据最小周向应力理论、摩尔—库仑理论及断裂力学准则，无论压裂还是注水都会诱发微地震。监测前先将注水井停注10小时以上，使原有的微裂缝闭合。监测仪器布置好后，再将注水井打开，注水过程会引起流动压力前缘移动和孔隙流体压力的变化，并产生微地震波；同时，原来闭合的微裂缝会再次张开，并诱发新的微裂缝，从而引发微地震事件。孔隙流体压力变化(即储层中喉道前后压力差)和微裂缝的再次张开与扩展时，必将产生一系列向四周传播的微地震波，通过布置在被监测井周围的各个监测分站接收到微地震波的到时差，会形成一系列方程组，反解这一系列方程组，就可确定微地震震源位置，进而计算出水驱前缘、注入水波及范围、优势注水方向，注水波及区面积等数据(图3)。

图3　注水井水驱前缘监测原理示意图Fig.3　Sketch map showing the waterflooding front monitoring principle of water injection wells

通过对裂缝成像和驱动前缘波及状况的分析，油藏工程师可以调整和优化开发设计方案，提高油田采收率和整体开发效果。

2 典型井实例分析

2.1 明172井

2.1.1 注水情况

明172井是一口注水井，原为一级两段分注管柱，分别对应油井明248井的产层沙三下亚段2小层和明1-47井的产层沙三上亚段1小层注水。为完善注采井网，2009年3月12—20日对明172井进行钻塞细分，实施三级四段分注。为了解小层在不同注水压力下的吸水状况，应用多级管柱(三级四段)结合氧活化测井工艺，进行分层启动压力测试，为井组措施方案制订提供依据。

2009年8月18—19日，在封隔器未坐封状态下，待注水稳定后分别在4MPa、5MPa、6MPa压力下进行氧活化测试。结果表明，明172井39号层主吸，59～61号层未动用。2009年8月20～21日，封隔器坐封后打开偏心4(偏心1、偏心2、偏心3处于关闭状态)，分别在11MPa、12MPa、13MPa压力下测试偏4的吸水情况：由于该井组沙二上亚段、沙二下亚段、沙三上亚段(偏心1—偏心3)物性好，沙三中亚段1小层(偏心4)物性较差，层间启动压力差别较大(偏心2约为1.5MPa ,偏心4为11.5MPa ),同一注水压力系统下难以实现有效分层注水。

2.1.2 分注措施

为了达到细化注水目的，设计了一级一段分注管柱，单注沙三中亚段1小层；对应油井明171井挤堵漏失段和出水层段，下入卡堵水抽油管柱，单采沙三中亚段1小层，与明172井形成一对一注采关系。

2.1.3 分注效果分析

明172井实施一对一注水后，对应油井明171井见效，措施前日产液5.8t、日产油1.1t、含水81.5%，措施后日产液16.6t、日产油1.9t、含水88.5%，日增油0.8t(图4)。油井产液量、产油量和含水都上升，说明注水见效，地层能量增加，达到了分注目的。