低渗油田吸水异常机理研究

　　摘要：本文低渗油田吸水异常现象定性分析可以看出由于主力油层和非主力油层在裂缝发育程度和含油饱和度方面存在的差异，形成了注采不匹配的矛盾。在定性分析的基础上选择地质剖面模型做数值模拟，进行定量研究，揭示低渗透油田注水开发吸水异常机理。结果得出，裂缝发育程度差异是主力油层不吸水的主要原因，同时还受含油饱和度等因素的影响。该项研究对油田注水开发起到了较好的指导作用。
　　关键词：低渗透；启动压力梯度；数值模拟；吸水异常
　　0引言
　　低渗透注水开发吸水异常现象日益突出，集中表现在主力油层吸水少，薄差油层吸水多，导致局部地区部分层位的油井主要依靠弹性开采，注采不平衡.近年来我们在低产区块的综合治理过程中，对低渗油田吸水异常机理进行了定性分析和定量研究。通过对造成吸水异常因素由定性到定量的分析，认为注水井吸水异常主要因素是裂缝(或高渗透条带)的影响。随着裂缝密度的增大(高渗透条带渗透率的增加)，低渗透油田吸水幅度变大，含水上升幅度增大，采出程度下降。
　　1定性分析
　　1.1裂缝发育程度对吸水异常的影响
　　通过统计注水井吸水剖面和油层破裂压力关系可以看出，吸水较多的薄差层破裂压力明显低于其它油层，据有压裂资料的24口井统计，吸水异常层平均破裂压力41.9MPa，比吸水能力较差的主力油层低7.2MPa,大部分吸水异常层的破裂压力是全井最低的。从天然裂缝的发育情况看，低渗透油田裂缝数量较少，裂缝的视线密度仅为0.015条/m，主要以构造裂缝为主，呈闭合状态。但是研究表明，低渗透油田薄差油层的裂缝数量多于主力油层。
　　裂缝密度与砂岩厚度具有较好的相关性。并存在一厚度阈值：（H=2.0～2.3m），当砂岩厚度H小于此阈值时，D随砂岩厚度的变小急剧增大；而当砂岩厚度大于此阈值时，裂缝密度变化幅度很小。吐哈丘陵油田统计的厚度与裂缝频率曲线也具有这样的规律。
　　低渗透油田非主力油层砂岩厚度大部分都小于2m，因此裂缝相对主力油层较为发育，注水井钻遇这些裂缝的几率较大。在注水时裂缝先张开吸水，降低了启动压力，形成了在笼统注水条件下薄差层吸水异常的现象。
　　1.2含油饱和度对吸水异常的影响
　　从测井曲线分析，主力油层饱和度明显高于非主力油层，主力油层的含油饱和度一般在70%左右；而非主力油层的含油饱和度一般低于60%。低渗透油田原油中含有较丰富的极性物质，含油饱和度高的主力油层，活性物质的浓度较高，使原来润湿性表现为亲水的油层朝亲油方向转化，主力油层的亲油性增强，亲水性下降。相对非主力油层，在注水过程中毛管力表现为阻力，增加了表面分子作用力，注水启动压力要高于非主力油层，吸水能力变差。
　　2数值模拟研究
　　2.1裂缝影响
　　模型分三层，有效厚度分别为2米、7米、7米。三层渗透率都为1毫达西。孔隙度为11%，含油饱和度为0.65。首先，设计了五种裂缝密度（0、0.5、1.0、1.5、2.0条/米）的方案来研究裂缝与裂缝密度对开发效果和吸水状况的影响。其中0条/米表示在油层中不存在微裂缝。低渗透裂缝性砂岩油藏的模型为低渗透裂缝性砂岩油藏的等效介质模型。
　　
　　在上述低渗透地质模型中，只考虑在第一层中有裂缝的存在，研究了不同裂缝密度对模型第一层的吸水状况和开发效果的影响，计算得到低渗透油藏的开发效果和吸水状况的结果表明：随着裂缝密度的增大，低渗透油田的含水变大，采出程度下降，在第一层的吸水变大。开发两年后，在没有裂缝存在的情况下，第一层的相对吸水量为24.0%；而当裂缝密度为2.0条/米时，第一层的相对吸水量为43.0%。因此，由于裂缝的存在，使得第一层的吸水量大幅上升。
　　2.2高渗透层影响
　　在特低渗透油藏中，往往也因为有高渗透层而引起油井的暴性水淹，影响其开发效果和水井的吸水剖面。因此，我们设计了五种不同的渗透率（2、20、50、100、200md）的方案来研究高渗透层对开发效果和吸水剖面的影响。
　　在上述特低渗透地质模型中，只考虑在第一层中存在高渗透条带，研究了不同渗透率对模型第一层的开发效果和吸水剖面的影响，以渗透率为20md的方案为例，说明由于高渗透带的存在，其三层吸水幅度的变化，计算结果表明：⑴随着高渗透层的渗透率的增大，低渗透油田的含水变大，采出程度下降，第一层的吸水幅度增大。⑵第一层的吸水幅度随开采的进行不断上升，而没有高渗透条带的层位其吸水幅度下降（第二、三层）。刚开始时第一层由于层薄，其吸水幅度仅为24%，开发12年后，其吸水幅度增加到46.5%，增加了22.5%；而第二层或第三层刚开始时其吸水幅度为38%，第12年时，其吸水幅度降到26.5%，降低了11.5%。因此高渗透层对特低渗透油田的吸水幅度有着比较大的影响，且它与在地层中存在裂缝的作用相似。可以看出，裂缝或高渗透条带对吸水幅度影响较大。
　　2.3含油饱和度影响
　　在上述模型(模型分三层，有效厚度分别为2米、7米、7米。三层渗透率都为1毫达西。孔隙度为11%，含油饱和度为0.65)的基础上，我们设计了五种不同含油饱和度的方案做数值模拟，定量研究不同含油饱和度对低渗透油藏开发效果和吸水状况的影响。第一套方案为第一层的含油饱和度为0.65的方案；第二套方案为第一层的含油饱和度为0.55的方案；第三套方案为第一层的含油饱和度为0.45的方案；第四套方案为第一层的含油饱和度为0.35的方案；第五套方案为第一层的含油饱和度为0.25的方案。计算结果表明：随着含油饱和度的减少，低渗透油藏的采出程度降低；计算12年以后，第一层的含水率和吸水幅度上升，当含油饱和度为0.65时，含水和相对吸水量分别为45.3%和44.0%；当含油饱和度为0.25时，含水和相对吸水量分别为56.5%和55.0%，由此可见，含油饱和度的变化，对第一层的含水率和吸水率影响较大。说明含油饱和度的变化对低渗透油田注水井吸水异常有一定的影响，但不是注水井吸水异常的主要原因。
　　3结束语
　　由于主力油层和非主力油层在裂缝发育程度和含油饱和度方面存在的差异，形成了目前低渗透油田注采不匹配的矛盾。裂缝发育程度差异是主力油层不吸水的主要原因。含油饱和度、未饱和层、启动压力梯度、封隔段(不连通段)、射开程度等对吸水异常产生了一定的影响，但其影响程度远小于裂缝(或高渗透条带)对吸水异常的影响。主力油层较为单一的注水井可单射主力油层。主力油层不吸水的注水井，对主力油层实施分层酸化以改善主力油层吸水效果。
　　参考文献：
　　[1]刘维国等，低渗透油田开发的实践与认识，2000年大庆油田开发实践与认识，第175页
　　[2]洪世铎等，油藏物理基础，1989年，第96～112页
　　[3]刘先贵等，低渗透油田吸水异常研究，内部报告