致密油水平井小型注水吞吐技术研究.pdf

致密油水平井小型注水吞吐技术研究王鹏，王明，张佳磊，张雷，李博，孙文博（中国石油长庆油田分公司第三采油厂，宁夏银川750006）摘要：目前致密油水平井开发过程中，常规注水适应性差，自然能量开发递减大，水平井低产低效，整体采出程度低，迫切需要对水平井有效补能技术进行攻克，来实现恢复单井产能，提高采收率。D1 区 C7 油藏为一个致密油水平井开发单元，受裂缝发育、井间干扰大、注水适配性差等因素影响，长期无注水补能，自然递减持续较高，开发水平低。针对此问题，前期开展了水平井长周期注水吞吐和压裂车快速分段注水吞吐矿场试验，取得了一定效果，但存在注水有效利用低的问题，投入高产出低。通过研究两种试验机理，结合实际情况，摸索出了小型快速注水吞吐技术，增油效果较好，为同类油藏开发具有现实指导意义。关键词：水平井；致密油；注水吞吐；长周期注水吞吐；快速注水吞吐；小型注水吞吐中图分类号：TE357.6文献标识码：A文章编号：1673-5285（2023）0苑-0055-05DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.20圆3.0苑.012Research on 泽mall-scale 憎ater 蚤njection 澡uff and 责uff贼echnology for 澡orizontal 憎ell of 贼ight 燥ilWANG Peng，WANG Ming，ZHANG Jialei，ZHANG Lei，LI Bo，SUN Wenbo（Oil Production Plant 3 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Yinchuan Ningxia 750006，China）Abstract:At present,in the process of horizontal well development of tight oil,conventionalwater injection adaptability is poor,natural energy development is decreasing,horizontal wellis low production and low efficiency,and the overall recovery degree is low.It is urgent toovercome the effective energy supplement technology for horizontal wells to restore singlewell productivity and enhance oil recovery.C7 reservoir in D1 area is a horizontal well de原velopment unit of tight oil.Due to the development of fractures,large interwell interferenceand poor water injection adaptability,there is no water injection for a long time,the naturaldecline is high and the development level is low.In order to solve this problem,the fieldtests of long-period water injection and stimulation in horizontal wells and the rapid subsec原tion water injection huff and puff by fracturing vehicle have been carried out in the earlystage,and some results have been achieved.But there is a problem of low effective utilizatonof water injection and high input.By studying the mechanism of the two tests and combining*收稿日期：圆园23原06-13作者简介：王鹏（1989），工程师，石油工程专业，从事油田开发工作。E-mail：石油化工应用PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATION第 42 卷第 7 期2023 年 7 月Vol.42 No.7July.20231油藏概况D1 区 C7 油藏属于三角洲前缘亚相沉积，油藏圈闭类型主要受水下分流河道、河口坝及分流间湾等沉积微相控制，圈闭成因与砂岩的侧向尖灭及岩性致密遮挡有关，属典型岩性油藏。砂体空间上主要发育 C72小层，水下分流河道发育，砂体叠加厚度大，连片性好。油藏内部砂体连通性较好，整体含油面积大、油层相对稳定，平均孔隙度 9.4%，渗透率 0.18 mD，含油饱和度47.7%，时差 204.5 滋s/m，储层物性差，属致密油范畴1。储层孔隙类型主要为粒间孔、溶蚀孔（包括长石溶孔、岩屑溶孔以及粒间溶孔）、晶间孔和微裂隙，其中储层主要的储集空间为粒间孔，泥岩微裂缝发育，是烃类初次运移的主要通道2。该区 2013 年实施水平井开发，主要采用五点井网，水平井长度 400耀1 600 m，井距 500耀700 m，排距150耀180 m。改造方式主要为水力喷砂环空加砂分段多簇压裂和水平井泵送速钻桥塞体积压裂，初期单井日产油 8.00 t，含水率 28.9%。由于区域内裂缝发育，注水适应性较差，准自然能量开发，具有开发初期水平井产量高，采油速度大，产量递减快，采收率低的特点。该油藏能量保持水平持续偏低，目前仅为 37.8%，单井产量由 8.00 t 下降到 3.18 t 再下降到 1.29 t，低产低效井逐年增加。能量低是目前水平井低产低效的主要原因3-4。圆注水吞吐技术前期试验效果及存在的问题2.1水平井注水吞吐机理（1）补充地层能量。通过注水提升地层能量，实现生产过程中增大生产压差，增加单井产量。（2）渗吸置换作用5-7。致密油油藏体积压裂改造后，形成高导流能力裂缝网，焖井过程中毛细管力作用将裂缝中润湿相（水）渗吸到基质内，基质中的非润湿相（油）被置换到裂缝中，开抽后裂缝中的原油在生产压差作用下运移到井筒中。（3）水洗油效果。生产排液过程中，通过注入水返排将渗吸置换到裂缝中的原油携带出地层，实现增产，提高采收率。通过“注入补能-焖井置换-恢复采油”，过程中优化吞吐参数、焖井时间，提升开发效果（图 1、图 2）。图 1吞吐试验压力变化示意图2.2长周期注水吞吐补能2020-2021 年实施长周期注水吞吐 4 井次，其中图 2吞吐过程渗吸置换示意图t0t1t2t3时间注水期焖井期回抽期基质裂缝注水补充地层能量井筒井筒井筒置换油水重新分布采出地层压力下降注水升压阶段焖井阶段采油阶段石油化工应用2023 年第 42 卷with the actual situation,the small-sized fast water injection huff and puff technology isfound out,which has a good effect of increasing oil,and has practical guiding significance forthe development of similar reservoirs.Key words：horizontal well；tight oil；water injection huff and puff；long cycle water injectionhuff and puff；fast water injection huff and puff；small-scale water injection huff and puff56驱油剂+笼统注入 1 井次，笼统注入 2 井次，分段注入1 井次。注入方式：注水泵稳定注入，注入排量 90耀110 m3/d，累计注水量 7 000耀10 000 m3，注水周期 70耀100 d，时间较长；处理井筒后下注水管柱注入，笼统注入管柱下入至入窗点附近，分段注入需配套配水器和 Y341封隔器。注入总量设计思路：通过物质守恒定律，计算投产以来累计采出造成的地层亏空，要求注水量补充亏空体积的 80%耀100%，达到迅速恢复地层能量，提高单井产量的目的。为了更好的评价水平井注水吞吐的效果，引入“吞吐返排率”概念，脱胎于注水开发井组的“注水比”，定义为采出水的体积与采出原油地下体积的和占注入水总体积的百分比。“增油指数”：注水吞吐过程中累计注水量与吞吐后累计增油量的比值，用来衡量注水利用率。增油指数值越大，注水利用率越低。注入过程中均出现注水压力平稳阶段，疑似存在动态缝开启情况，2 口井注入/焖井过程出现邻井见水情况。3 种注入方式效果整体较差，仅 1 口井有效，累计增油仅 118 t，增油指数 50.8 m3/t。7 个月后平均返排率仅为 14.6%，日产液降至措施前水平，由 2.50 m3下降到 2.40 m3，日产油由 1.46 t 下降到 0.90 t，含水率由31.3%上升到 55.9%，整体提液效果较差。提液效果差，吞吐返排率低，那就得先解释“水去哪了”这个问题。通过注入压力变化分析认为：注水过程中，注水压力持续上升，压力上升停止后，判断为动态缝开启，持续注入水通过动态缝进入地层深部，停注后压力迅速降落，裂缝再次闭合，对补充近井地带能量作用较小。生产过程中压力低于动态缝开启压力，造成裂缝内液体返排率低。由于水平井初期经过体积压裂改造，近井地带缝网比较发育，可以认为相对均质，物性较好；地层深部缝网密度逐渐变小，物性变差。随着开发周期延长，地层压力下降，深部裂缝逐渐闭合，演化为动态缝。水平井注水过程可以理解为“吹气球”的过程，见图 3。（1）注水初期，注水补充物性较好的近井地带能量，“气球”逐步充满；（2）随着注水压力上升，“气球”开始膨胀，注水波及体积持续增大；（3）注水压力上升停止，“气球”达到最大，出现破裂，开始漏气，但由于持续注入，“气球”并未出现萎缩，波及体积达到最大，动态缝开启，后续注水进入动态缝中；（4）停注焖井过程中，注入压力下降，动态缝逐步闭合，但仍为一个泄压点，导致前期的注水持续进入地层深部，压力持续下降，“气球”体积变小，近井地带“渗吸置换”作用变差。2援猿快速注水吞吐补能为了解决长周期注入过程中，注水有效利用率低的问题，开展了快速注水吞吐补能试验。设计思路：由于长周期注水吞吐注入过程中注入压力上升到一定值后，会开启动态缝，导致泄压影响效果，该方式通过大幅提高注入排量，远超动态缝的吸水量，实现即使动态缝开启也能有效补充近井地带能量的目的。分段注入是为了保障各段均匀吸水，提高注水的波及体积。注入方式：采用压裂车快速注入，注入排量 2160m3/d，分 3 段注入，每段注水量 2 000 m3，累计注水量 6 000 m3；分注工艺采用 K344 封隔器+注水滑套不动管柱分段注水吞吐，即先单注第 1 段，注入完毕后，投小球打开下部滑套，实现第 2 段单独注入；第 2 段注入完毕后，投大球（3）注水压力上升停止（4）停注焖井过程图 3长周期注水吞吐动态示意图水平井油层注水波及范围水平井水平井水平井油层油层油层注水波及范围注水波及范围注水波及范围动态缝开启动态缝逐步关闭（1）注水初期（2）注水压力上升王鹏等致密油水平井小型注水吞吐技术研究第 7 期57打开上部滑套，实现第 3 段单独注入。焖井过程中为3 段笼统焖井。2021 年 4 月实施 A2H 快速注水吞吐（吞吐前累计产油 4 234 t，累计产液 12 115 m3），分 3 段注入，注入排量 2 160 m3/d，单段注水量 2 000 m3，共注水 6 000 m3，加 EOS-3 驱油剂 500 kg，焖井 60 d。从注水量计算，补充地层亏空体积的 44.5%。注入后井口压力 5.5 MPa，焖井 3 d 后压力降为 0。注入及焖井过程中，周围水平井未出现见效见水情况（表 1）。吞吐后日产液由 0.79 m3上升到 10.02 m3，日产油由 0.34 t 上升到 1.07 t，含水率由 50.1%上升到 87.4%，动液面由 1 718 m 上升到 1 652 m；吞吐 3 个月日产液仍有 8.22 m3，日产油 1.52 t，含水率 78.2%，日增油1.18 t，截至目前累计增油 323 t，提液和增油效果均好于长周期注水吞吐；目前返排液量 3 008 m3，返排率已达 54.1%，液量仍然有 4.80 m3，补能效果较好。该方式对比长周期注入，施工周期短、提液效果好、液量较为平稳，但高含水率期较长、增油指数（18.6 m3/t）偏大、注水有效利用率低、投入高收益低，还需进一步优化参数。3小型注水吞吐补能技术实施情况及效果分析在剖析前两种注水吞吐工艺影响效果的主要因素基础上，定型了小型注水吞吐补能试验。具体分为注水流程小型吞吐和短周期灌注吞吐。3.1注水流程小型吞吐设计思路：该方式通过控制注水量，避免动态缝开启，有效补充近井地带能量的目的（图 4）。注入方式：利用注水流程直接从油套环空注入，注入过程中不动生产管柱，利用抽油泵正常生产完成替油工作，焖井结束后直接可以开抽。实施小型注水吞吐 5 井次，注入参数 50耀90 m3/d，累计注入 1 000 m3左右，焖井 15耀20 d 后开抽。典型井：A3H 井投产初期日产液 13.90 m3，日产油3.18 t，含水率 73.1%；吞吐前日产液 1.32 m3，日产油1.01 t，含水率 11.4%，动液面 1 518 m，累计产油 4 285 t。该井累计灌水 1 250 m3，焖井 19 d。注水初期压力上升快，为了避免动态缝开启，降低配注注入。开抽后日产液上升至 4.10 m3，日产油 1.92 t，含水率 49.1%，动液面 985 m，流压得到有效恢复，初期日增油 0.91 t，有效期 212 d，累计增油 349 t，增油指数 3.6 m3/t，累计返排液量 979 m3，返排率 81.2%，效果较好。注入段第 1 段第 2 段第 3 段合计压裂段序第 1耀3 段第 4耀6 段第 7耀8 段共 8 段射孔段/m3 007.70耀3 027.302 936.50耀2 956.102 849.70耀2 869.302 775.60耀2 795.202 664.20耀2 683.802 595.70耀2 615.302 518.62耀2 538.222 422.19耀2 441.79入地液量/m32 0002 0002 0006 000施工排量/（m3 min-1）44412关井时间/d30303090表 1快速吞吐注入参数（猿）控制注入总量开始焖井，避免动态缝开启（源）焖井后采出图 4注水流程小型吞吐原理示意图水平井油层注水波及范围水平井水平井水平井油层油层油层注水波及范围注水波及范围内油水渗吸置换（员）注水补充近井地带能量（圆）注入压力持续上升，波及体积持续增大石油化工应用2023 年第 42 卷58短周期灌水前，喷点出液受影响短周期灌水后，水平段上部喷点被清理，出液情况变化图 缘短周期灌注吞吐原理示意图喷点液面胶皮油泥砂液面淤套管灌水将砂、油泥、胶皮等推至水平段深部于进入地层补充能量上部喷点出液变好油泥胶皮砂王鹏等致密油水平井小型注水吞吐技术研究第 7 期对比长周期及压裂车快速注水吞吐，以注前两者1/8 的注入量，取得 1.0耀1.5 倍的增油量；同时停井时间缩短为 30 d，为长周期注入的 1/6，压裂车快速注水吞吐的 1/2。该技术操作简单，具备周期性实施和推广的条件。3.2短周期灌注吞吐设计思路：针对间歇性出液的水平井，不动生产管柱的情况下，通过水泥车+罐车从油套环空大排量灌注清水 100 m3左右，焖井 1耀2 d 后开抽。针对间歇性出液的水平井，共开展了 120 井次灌注吞吐试验，灌注后功图充满程度变好，通过对比大部分油井灌水后第2 d 开始见油，第 3 d 含水率降至正常，液量第 13耀15 d 降至灌注前水平，单井平均增油 15 t。部分井有效期能达到 30 d，增油 30 t。短周期灌注吞吐机理：（1）一定程度上补充地层能量；（2）净化井筒，将水平段上部的脏物推向水平段深部，降低井筒对出液的影响，提高产能发挥（图 5）。随着水平井自然能量开发，地层能量持续下降，井筒状况伴随变差，出砂、油泥及其他堵塞物日益增多。由于水平段不存在口袋，这些堵塞沉积在水平段，逐步堵塞喷点，出液情况变差，导致液量下降，甚至彻底不出液。定期从套管大排量灌注，可以将水平段上部的堵塞物推向水平段深部，清理上部喷点。根据现场试验效果，多次灌注后效果会逐渐变差。这是由于水平段脏物逐渐增多，导致灌注净化井筒的效果变差。这时便需要动管柱进行冲砂洗井作业。4结语（员）注水吞吐过程中并不是注水越多效果越好，而是要提高注水的利用率，实现“近井地带的有效补能”。长周期大水量吞吐返排率低，增油效果不佳，经济效益差。注水过程中可以采用“注-焖-注-焖”的间歇注水方式，实现控压注水，保证压力在一个合理范围，避免动态缝开启。压裂车快速注水吞吐提液效果好，液量较为平稳，但投入高收益低，还需进一步优化参数。注水流程小型吞吐返排率高，增油效果好，取得一定的经济效益，值得推广，下步建议周期性实施。（圆）短周期灌注吞吐试验在一定程度上能补充地层能量，更能有效清理井筒，发挥水平井产能，现场具有很强的实用性。参考文献：1 刘新，张玉纬，张威，等.全球致密油的概念、特征、分布及潜力预测 J.大庆石油地质与开发，2013，32（4）：168-174.2 屈童，高岗，梁晓伟，等.鄂尔多斯盆地长 苑 段致密油成藏机理分析 J.地质学报，2022，96（2）：616-6圆怨.3 岳文成，张鹏，沈焕文，等.致密油藏水平井有效开发技术研究及应用 J.石油化工应用，2020，39（6）：67-70.4 许嘉乐，王鹏，杨雷，等.低渗透油藏 X 区块水平井补能研究及应用 J.石油化工应用，2022，41（6）：61-64，员园苑.5 李晓辉.致密油注水吞吐采油技术在吐哈油田的探索 J.特种油气藏，2015，22（4）：144-146.6 蒲春生，康少飞，蒲景阳，等.中国致密油藏水平井注水吞吐技术进展与发展趋势 J.石油学报，2023，44（1）：188-206.7 高涛，赵习森，党海龙，等.延长油田致密油藏注水吞吐机理及应用 J 援特种油气藏，2018，25（4）：134-137援59