海上油田笼统注水层间干扰影响室内实验研究

阚亮 王成胜 敖文君 田津杰 周文胜 刘晨

摘      要： 针对海上油田笼统注水开发条件下产生的层间干扰问题，开展了室内物理模拟实验研究。研究中采用30 cm×30 cm×4.5 cm的三维平板物理模型，对比笼统注水和分层注水的开发效果，并利用岩心内置的微电极对实验过程中岩心含油饱和度变化进行监测。研究结果表明，分层注水开发条件下的低渗层、中渗层、高渗层吸水量分别为0.42、0.44、0.53 PV，吸水量比值接近1∶1∶1.2，各渗透率层得到了有效开发，动用贡献率分别是22.50%、27.35%、50.15%，采出程度分别是7.11%、7.82%、10.94%，总体开发采收率为25.87%。笼统注水开发条件下，三个储层渗透率的差异带来的层间干扰影响相对严重，尤其是油井见水后，高渗透率储层吸水量逐渐增大，对中低渗透率储层吸水量的影响也逐渐增大，最终低渗层、中渗层、高渗层吸水量分别为0.02、0.28、0.80 PV，高渗层吸水量相对低渗层吸水量的比值高达40∶1，各渗透率层动用贡献率分别是1.19%、30.46%、68.35%，采出程度分别是1.83%、6.82%、11.16%，总体开发采收率为19.81%，较分层注水开发低了6.06个百分点，可见采用笼统注水方式中、低渗透率层开发程度有限，尤其是低渗透率层，未形成有效的水驱波及范围，导致动用程度相对较低。

关  键  词：含油饱和度;笼统注水;分层注水;层间干扰

中图分类号：TE 53       文獻标识码： A       文章编号： 1671-0460（2019）10-2227-04

Abstract： In order to solve the interlayer interference problem caused by general water injection in offshore oilfields， laboratory physical simulation experiments were carried out. In this study， a 30 cm×30 cm×4.5 cm three-dimensional plate physical model was used to compare the development effect of general water injection and stratified water injection， and the changes of oil saturation in the core during the experiment were monitored by using the built-in microelectrodes. The results showed that the water absorption of low permeability layer， middle permeability layer and high permeability layer was 0.42， 0.44 and 0.53 PV， respectively;and the water absorption ratio was close to 1∶1∶1.2. The layers with different permeability have been effectively developed. The contribution rates of production were 22.50%， 27.35%， 50.15%， and the recovery degrees were 7.11%， 7.82%， 10.94%， respectively. The overall development recovery factor was 25.87%. Under general water injection development conditions， the interlayer interference caused by the difference of permeability of three reservoirs was relatively serious. Especially after water breakthrough of oil wells， the water absorption of high permeability reservoirs increased gradually， and the water absorption of medium and low permeability reservoirs also increased gradually. Finally， the water absorption rates of low permeability， medium permeability and high permeability reservoirs were 0.02 and 0. 28， 0.80 PV， the ratio of water absorption of high permeability layer to water absorption of low permeability layer was as high as 40∶1， the contribution rate of each permeability layer was 1.19%， 30.46%， 68.35%， the recovery degrees were 1.83%， 6.82%， 11.16%， and the overall development recovery rate was 19.81%， which was 6.06% lower than that of stratified water injection development. The development degree of the medium and low permeability layers was limited， especially the low permeability layers， effective water flooding sweep range was not formed， resulting in relatively low utilization degree.

Key words： Oil saturation; General water injection; Stratified water injection; Interlayer interference

海上油田通常采用大井段多层合采的开发方式，在笼统注水的开发条件下，油藏纵向非均质性导致的层间干扰现象相对严重[1-7]。

对于生产过程中所出现的层间干扰问题，石油行业科技工作者们分别从渗流机理、数值模拟、室内岩心驱油实验、矿场试验等方面进行研究。张士奇对气井中发生层间干扰的条件和层间干扰对试气资料的影响做了研宄[8]。王峙博等通过数值模拟和正交试验，得出平均渗透率是层间干扰对采收率影响最大的参数，其次是压差、黏度、井距和渗透率级差[9]。鲜波等利用数值模拟方法和单因素、正交因素分析方法得到当油藏上下部储层渗透率级差在0.73～1.5时，各层能较为均衡地出油[10]。牛彩云等研究发现对于低渗透油田，渗透率级差引起的层间干扰相对较小，主要取决于层间压差[11]。黄世军等通过物理模拟实验得到普通稠油油藏多层合采过程中层间干扰现象普遍存在，合采时中高含水期（含水率大于60%）层间干扰对产油的抑制作用加剧，储集层纵向渗透率的差异是影响层间干扰最主要的因素，可用储集层基准渗透率、渗透率级差和渗透率偏差综合描述[12]。但是，在室内同时考虑纵向和平面流场下的笼统注水层间干扰现象鲜有研究，本文利用三维平板岩心，对比研究笼统注水与分层注水的开发效果，并利用岩心内置的微电极对实验过程中岩心含油饱和度变化进行监测。

1  实验部分

1.1  实验条件

（1）三维平板均质模型，渗透率分别为：

1 000×10-3、2 000×10-3、5 000×10-3 μm2，尺寸为30 cm×30 cm×4.5 cm，采用反九点井网的1/4即一注三采的布井方式，饱和度电极按6×6网格布置。模型实物图见图1，微电极分布示意图见图2。

（2）实验用水：岩心饱和地层水和驱替用水采用室内配制的模拟水，矿化度分别为6 071、9 374 mg/L;

（3）实验用油：室内模拟油，55 ℃条件下黏度为70 mPa·s;

（4）实验温度：55 ℃。

1.2  实验方案

实验方案见表1。

如图3所示，利用三维平板模型，分别进行笼统注水和分层注水室内物理模拟实验，实验过程中计量产出油水量并监测压力、含油饱和度的变化，后对实验数据进行分析。

2  实验结果及分析

2.1  开发效果

按照表1所示方案，方案1-3和方案4分别采用分层注水和笼统注水的方式开发一个井控区块，开发效果对比见表2和图4-9。

由表2和图4- 9可见，分层注水和笼统注水开采方式所用模型采出井均在注入量未达到0.1 PV时开始见水，由于油水黏度比值高，驱替过程中指进现象严重。见水后，含水率迅速上升，在含水率达到80%以后，含水率上升速度减缓，含水率曲线和采出程度曲线趋于平缓。方案1- 4的注入平稳压力分别为：59.85、8.91、4.22、6.10 kPa。

无论采用分层注水方式开采还是采用笼统注水方式开采，油井见水后，含水率曲线呈快速上升趋势，而当含水率达到80%左右时，分层注水方式开发条件下的含水率曲线上升幅度要明显小于笼统注水方式开发条件下的含水率曲线上升幅度，這主要是由于笼统注水开发条件下，三个储层渗透率的差异带来的层间干扰影响相对严重，尤其是油井见水后，高渗透率储层吸水量逐渐增大，对中低渗透率储层吸水量的影响也逐渐增大，最终低渗层、中渗层、高渗层吸水量分别为0.02、0.28、0.80 PV，低渗层吸水量相对高渗层吸水量的比值达1∶40，采出程度为1.83%，可见低渗层几乎未得到有效动用，中渗层吸水量相对高渗层吸水量比值接近1∶3，采出程度为6.82%，高渗层采出程度为11.16%。分层注水开发条件下的低渗层、中渗层、高渗层吸水量分别为0.42、0.44、0.53P V，吸水量比值接近1∶1∶1.2，各渗透率层得到了有效开发，采出程度分别是7.11%、7.82%、10.94%，其中低渗层、中渗层采出程度较笼统注水开发条件下低渗层、中渗层的采出程度分别高了5.28、1个百分点，而高渗层采出程度较笼统注水开发条件下高渗层的采出程度低了0.22个百分点。

这说明分层注水开发条件下，层间干扰现象得到了控制，中、低渗透率层进行了有效的开发，而笼统注水开发条件下，由于层间干扰现象相对严重，高渗层吸水量相对较大，整个高渗层进行了“强水洗”，所以采出程度略高于分层注水开发方式下高渗层的采出程度，也正是由于笼统注水开发条件下这样严重的层间干扰现象，导致整体开发采收率低于分层注水开发最终采收率。总体来看，采用分层注水方式开发最终采收率为25.87%，采用笼统注水方式开发最终采收率为19.81%，较分层注水开发低了6.06个百分点。

2.2  含油饱和度变化

含油饱和度分布图见表3和图10-11。

为了分析不同阶段的剩余油的动用情况，定义动用贡献率R1和剩余油比例R2如下：

由表3和图10-11可见，在层内均质条件下，水驱后剩余油主要分布在边井和角井之间区域，分层注水开发后低、中、高渗透率层水驱波及区域剩余油饱和度为63.73%、61.23%、49.48%，动用贡献率分别为22.50%、27.35%、50.15%，可见中、低渗透率层得到了一定程度的动用。笼统注水开发后低、中、高渗透率层水驱波及区域剩余油饱和度为74.28%、63.97%、50.62%，动用贡献率为1.19%、30.46%、68.35%。可见笼统注水开发条件下，中、低渗透率层开发程度有限，尤其是低渗透率层，未形成有效的水驱波及范围，导致动用程度相对较低。

3  结 论

（1）采用分层注水方式开发最终采收率为25.87%，采用笼统注水方式19.81%，较分层注水开发低了6.06个百分点。

（2）在层内均质条件下，边井和角井之间区域在水驱后具有剩余油富集分布区。

（3）分层注水开发后各渗透率层均得到了一定程度的动用，而笼统注水开发后，中、低渗透率层开发程度有限，尤其是低渗透率层，未形成有效的水驱波及范围，导致动用程度相对较低。

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