特低渗透区块周期注水参数优化研究

李稳稳

李稳稳

（大庆方兴油田开发有限责任公司黑龙江大庆163000）

摘要：某区块实施周期注水先导试验的基础上，将周期注水理论公式与试验经验分析结合，并将A井区和B井区作为试验区开展周期注水数值模拟研究，优化周期注水方式、注水周期、注水强度，得出了一些可行性的结论，为区块继续开展周期注水工作提供借鉴。

关键词：特低渗透；周期注水；数值模拟

1问题的提出

区块平均孔隙度11.7%，平均空气渗透率1.19×10-3μm2，属于特低—致密储层。采用线性井网五点法注水开发。随着开发时间延长，裂缝发育井区主力层裂缝见水、基质受效差，层间、平面矛盾突出，产量递减和含水上升速度较快，为减缓区块产量递减速度，减少无效低效注水量，开展了周期注水的试验，见到了较好的增油控水效果。该区块纵向上开采油层层间差异大，层内非均质性严重，且为行列式井网布井，需对周期注水方式进行相应的研究与优化。

2开发过程中存在的问题

区块存在储层物性差、井区注水效率低、裂缝发育井区注水单层突进等问题。

一是水驱控制程度较高：区块砂岩水驱控制程度80.6%，有效水驱控制程度79.2%，其中双向以上砂岩水驱控制程度47.2%，有效水驱控制程度46.5%。

二是层间平面矛盾突出：试验区处于裂缝发育井区，主力层裂缝性见水水淹，层间、平面矛盾突出；高含水井比例占试验区井数的34.3%。

三是剩余油分布特点：层间上，剩余油主要分布在Ⅰ类储层第15、16、20层，占75.3%，平面上，剩余油集中在高渗通道两侧和砂体变差部位。

四是地层压力分布不均衡：区块地层压力10.08MPa，总压差-6.26MPa，地饱压差+5.36MPa，地层压力分布不均衡，有利于周期注水技术的实施。

3周期注水参数优化研究的做法

针对不同含水井层，采取不同周期注水的方式，开展了周期注水现场试验。试验证明：在保持地层压力的前提下,与常规注水相比,周期注水可以提高注入水的波及体积和最终采收率。

3.1合理优化周期注水方式与参数

3.1.1应用理论公式与经验分析法，合理优化周期注水方案

周期注水的最佳工作频率ωP或半个周期的时间长短T由下式确定。

，

式中：K为储层岩石渗透率；φ为储层岩石孔隙度；C为储层岩石压缩系数；L为注水线到采油线的距离；μ为为流体粘度；T为注水工作半周期，计算得97天。周期注水最佳工作周期与地层渗透率和注采井间距离的关系。地层的弹性越差或渗透率越高，频率应越大，即周期的时间越短；随着驱替前缘的推进（随着L的增加），频率应减小，即周期的时间越大。

3.1.2优化合理的间注方式

单井层段间注：结合单砂体水驱受效类型，以强水驱受效为主的层段进行间注；单井全井间注：纵向上层间吸水差异小，多层强水驱的井进行间注。对于多井间注方式，根据含水、地层压力恢复水平选取多井间注方式：

一是综合含水≤20%，地层压力恢复水平小于50%的井区，未形成线性水线，采用零散间注；二是综合含水在20%-40%之间，地层压力恢复水平在50%-75%之间的井区，未形成线性水线，采用井间间注为主，排间间注为辅；三是综合含水≥40%，地层压力恢复水平在75%以上的井区，形成线性水线，采用排间间注为主，井间间注为辅。

3.1.3优化合理的间注周期

根据历年周期注水井周围连通目的井含水及井区突进系数统计结果，确定合理停注周期为30-120天。

3.1.4优化合理的年注水量、注水强度

根据历年周期注水井周围油井地层压力恢复水平，确定合理年注水量为正常年注水量75%左右。通过先导性试验实施的周期注水井，应用乙型水驱曲线预测不同注水强度周围连通油井的采收率，预测当周期注水强度为连续注水强度的1.5倍时，采出程度最高。

3.2应用数值模拟，进一步优化周期注水参数

为进一步改善周期注水效果，将Ⅰ类A井区作为试验区应用数值模拟开展全井周期注水研究。

3.2.1优化合理的间注方式

应用数值模拟对裂缝较为发育、含水上升较快的A井区的15口水井开展全井周期注水研究，优选间注方式、间注周期、注水强度等参数，对区块裂缝发育井区实施周期注水提供指向性依据。

分别采用排间3月轮换、整体3月间注，预测到10年后的开发水平，根据采出程度与含水关系曲线，对比整体间注与排间轮换2种方案，整体间注比排间轮换采出程度提高0.45个百分点，目前含水阶段适宜整体周期注水。

3.2.2优化合理的间注周期

在整体间注方式下，分别采用注3停3、注2停4、注2停2、注4停2、注6停6的间注周期注水，预测到10年的采出程度，根据采出程度与含水关系曲线，5种方案对比表明，注3停3采出程度比其余方案提高0.4个百分点以上，因此，对称周期注3停3效果最好。

3.2.3优化合理的注采强度

在对称注3停3的间注周期下，分别采用周期注水强度为原注水的1.5倍、2.0倍、3.0倍注水强度注水，预测到10年后的采出程度。对比4种方案，保持现注水强度，年注水量减半的方案采出程度比其余提高0.3个百分点以上，保持现注水强度开发效果最好。

3.3采用“正交试验法”进行参数组合模拟

应用数值模拟对B井区裂缝较发育，层间受效差异大的6个井组开展层段周期注水参数优化研究，采用正交试验法对参数进行组合，确定了最优方案。预测10年开发水平，根据采出程度与含水关系曲线，对比出不同方案下的采出程度，从而确定周期注水合理技术参数。

对间注方式、间注周期、注水强度3个参数因子4水平进行12种组合模拟，预测10年应用效果，从而优选最优方案。正交设计原则：每列中不同数字出现的次数是相等的；在任意两列中，将同一行的两个数字看成有序数对时，每种数对出现的次数是相等的。

根据正交表的设计原则对3因素4水平设计了12种组合方案。若采用全面试验需要进行48（3×4×4）次，对于数据流编写和计算带来麻烦，而“正交法”是研究与处理多因素试验的一种科学有效的方法，它不可能像全面试验那样对各因素效应、交互作用一一分析，但它能在试验范围内分布得很均匀，通过试验找到最优水平组合，较之前方案设计更具有典型性、代表性，能反映全面情况。

应用数值模拟预测12种正交组合方案效果，通过绘制采出程度与含水关系曲线，方案A1B1C1与A2B2C3阶段采出程度较高，但A2B2C3注水量是A1B1C1的2倍，注水强度越大，含水上升速度最快。综合考虑现场实施情况及注水效率，确定了A1B1C1最优设计方案。

4结论

周期注水是低渗透裂缝型油藏稳油控水的有效方法，注水的工作制度应随开发阶段的变化而调整，应用数值模拟优化周期注水参数，使开发参数与地质条件相适应，通过最优的组合设计获得理想的开发效果。

通过应用“正交法试验法”，较全面试验减少四分之三的试验次数，提高了试验效率，获得水平最优组合。

参考文献：

［1］闻国峰，任宝生，倪天禄，史明义，申海华，肖印泉.应用数值模拟技术研究周期注水.石油勘探与开发.2000.

［2］陈颖，彭倩，王金钊，陈永志.周期注水改善油田注水开发效果研究.西部探矿工程.2012.

作者简介：李稳稳，1989年生。2012年毕业于东北石油大学石油工程专业，现从事数值模拟研究工作。