低渗透油藏超前注水理论及其应用

一、前言

随着我国石油行业的不断发展, 油田开采的重心也逐渐转移到对低渗透油藏的开采上。但在实际开采的过程中, 仍存在着众多的问题。为了维持地层应有的压力, 提高开采效率, 采用超前注水是十分必要的。因此, 大力发展超前注水技术具有十分重要的意义。

二、我国对低渗透油藏的开采状况

根据油藏的划分准则, 低渗透油藏指的是其对空气的渗透能力不超过50单位的毫达西。在其中又可划分为:低渗透油藏, 其渗透率在10.1到50单位之间;特低渗透油藏, 其渗透率在1.1到10单位之间;超低渗透油藏, 其渗透率在1个单位以下。我国低渗透油藏的储量也十分丰富。随着石油探测的不断深入, 已探明的低渗透油藏储量也不断增加。至目前为止, 我国共发现低渗透油田近300个, 其储量达40亿吨。

低渗透油藏的传统开采方法是采用注水技术, 但在实际的开采过程中, 注水技术的投资成本与其收获的经济效益之间的矛盾较大。为了实现低渗透油藏采收效率的提高, 当前国内使用较多、比较典型的方法主要有以下几种:注气法;微生物采油法;震动波法等。

在油藏的开采过程中, 井网密度的合理选择问题受到较大的关注, 关于低渗透油藏的开采效益, 人们普遍认为, 选择较密的井网可以使油层存在断开现象的油田获得更好的注水开发效果, 提高低渗透油藏开采的速度与效率, 是当前解决不连续油层开采问题的主要手段。随着油藏开采经验的积累与研究的不断深入, 国内对低渗透油藏的开采进行了综合性的调整, 改善了油藏开发的效果, 提高了油藏开采的效率。其主要的开采策略是以合理选择井网密度为基础, 适当的采用压裂与注水措施, 从而取得更好的效果。

三、超前注水的作用

1. 提高初始地层压力

通过超前注水技术将水注入油藏井底, 水流进入到高压储层, 其体积压缩变小, 将原先存在的地层间隙填满, 压缩地层与原油, 使初始地层的压力变大。相关实验研究表明, 地层中的压力与注水量呈正比例关系, 注水的速度变大、时间变长, 注入的水量增多, 将导致地层的压力大大增加。初始地层压力的提高, 主要有以下几点好处:第一, 可以防止压力降低造成油藏的渗透率下降, 对低渗油藏产生严重危害;第二, 油藏开采的启动压力梯度与油藏的渗透率呈反比例关系, 通过对油藏进行提前注水, 提高初始地层压力, 可以避免油藏开采的启动压力升高;第三, 地层压力也会对原油的性质产生一定影响, 使原油的粘度控制在一定范围内。

2. 出流速度增大

通过采用超前注水技术, 可以使注水井产生与压升漏斗相类似的效果, 使其附近的压力不断增加, 压力梯度不断变大。与此同时, 随着注水井附近压力梯度的不断变大, 低渗透油藏的出流速率也不断增大, 从而使提高低渗透油藏的开采效率。

3. 开采率提高

超前注水技术只是对油藏井底进行注水, 并不断的向井底输入能量, 而不进行油藏的开采, 因此, 其可以保证驱油过程的缓慢与匀速的进行, 同时避免在驱油过程中出现速度突变与提前水窜的现象, 与此同时, 也在一定范围内增加了面积波及系数。除此之外, 随着该系数的不断增加, 其产量的递减速度同样会相对下降。所以, 其可在一定范围内增加油藏的开采率。

四、超前注水技术的应用

在低渗透油藏的开采中, 采用超前注水, 建立起完善的驱替压力系统, 可以大幅提高油藏矿井的单产量与采收的效率。在注水技术应用中, 选择恰当的参数, 与油藏最终的开发效果直接相关。

1. 确定压力保持水平

对部分特殊的油藏储层而言, 我们可依据不稳定的渗流模型, 通过对地层压力与相应的稳定时间的调整, 确定在超前注水完毕后水井与油井间的地层压力的分布与压力梯度的分布。在启动压力梯度小于最小驱替压力梯度的情况下, 可确定该压力值是合理的, 通过分析计算, 可得到其相应的公式为

式中, ηs是压力保持水平参数, %。

2. 选择合理的注水压力

地层的破裂压力是注水压力的重要决定因素。在实际的开采过程中, 大多数情况下, 应控制注水井的流压小于其地层破裂压力的90%, 从而防止地层出现破裂使水进入其裂缝中。在进行计算时, 应将输油管的摩擦压力与注水管的压力损失计入其中, 通过简化, 可得到其井口的压力表达式为

其中, pf是注水井的最高压力, Pa;pwf是其井底压力, Pa;ptl是输油管的摩擦损失, Pa;pmc则是注水管的压力损失, Pa;H是注水的深度, m。

3. 选择合理的注水量

在进行实际注水过程中, 我们应当考虑到在不同环境下, 地层压力具有其各自特定的恢复目标。因此, 在确定注水量时, 我们应充分考虑环境条件与地层压力的影响。

4. 选择合理的注水时机

一旦我们确定了合理的注水量与注水强度, 即可对注水时机进行选择。若环境条件越差, 且初始的地层压力值较低, 则应当进行更长时间的注水。应当注意的是, 若在一定范围内增加注水的强度, 则可减少相应的注水时间, 提高注水的效率。

结束语

通过上述分析可以看出, 我国对低渗透油藏的开采仍具有一定的局限性, 开采效率较为低下。为了提高开采效率, 增加采收率, 我们应选择合理的注水压力与注水量, 确定适宜的注水时间, 这对促进超前注水技术的不断发展, 推进其在低渗透油藏开采中的广泛应用, 加大我国的低渗透油藏的开采力度, 具有十分重要的意义。

摘要：本文主要论述了目前在世界范围内对低渗透油藏的开采状况, 分析了超前注水的基本原理与作用, 确定了其主要的技术指标, 并对其在实际油藏开采中的应用进行了一定的分析。

关键词：低渗透油藏,超前注水,应用

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