野猪峁特低渗油藏注水参数设计

代晓旭，薛赛红，何敏侠，李梦勤，李相方

（1.延长油田股份有限公司七里村采油厂，陕西延安 717199；2.中国石油大学（北京）石油工程学院，北京 102249）

1 油藏概况

七里村油田是中国陆上开发最早的油田，位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡的东部，主要含油层位为延长组长6油层组，储层埋藏浅为200～850m[1-3]。野猪峁区块为弹性-溶解气驱岩性油藏，储层油水分异不明显，为油水混储，岩性以灰色细粒长石砂岩为主，原始压力系数约0.93，原始压力为3.5～6.5MPa，平均压力为5.0MPa，平均温度为30℃[4-5]。

野猪峁储层的孔隙度最大值为14.36%，最小值为2.1%，平均值为8.71%；渗透率最大值为7.53×10-3μm2，最小值为0.013×10-3μm2，平均值为1.32×10-3μm2。原油具有低密度（0.83g/cm3）、低黏度（50 ℃条件下4.44mPa.s）、低凝固点（7.5 ℃）、低饱和压力（平均1.77MPa）、低体积系数（平均1.074）、低压缩系数（平均9.0×10-4MPa）等特点。地层水为CaCl2型，平均矿化度为61 837mg/L。

野猪峁长6储层相对润湿指数为0.17～0.44，为弱亲水储层。该储层为弱速敏（速敏指数0.10～0.28）、弱水敏（水敏指数0.06～0.09）、弱-无盐敏、弱碱敏（碱敏指数0.12～0.20）、极强酸敏（酸敏指数0.52～0.61）。

野猪峁区域自1988年正式投入开发，于2002年建成注水站陆续注水开发。目前，注水站日处理能力为400m3，水源为清水，该区有注水井88口，受益井360口，水驱控制面积13.13km2，水驱控制储量704.95×104t，采出程度7.76%。原始地层压力2.63MPa，目前地层压力1.63MPa。平均单井日注水量4m3左右，平均单井日产受注入水影响较大，单井日产油0.27t，月产能力约在3 000t，平均含水率由2018年的30%上升至48%，含水上升较快。

2 启动压力梯度对水驱的影响

国内外的许多研究表明，当储层渗透率低到一定程度后，其渗流特征不符合达西定律，即驱动压力梯度较小时，储层液体不能流动，只有驱动压力梯度达到一定值后，液体才开始流动，这时的驱动压力梯度叫启动压力梯度，考虑启动压力梯度与不考虑启动压力梯度对最后的模拟结果有较大影响。

2.1 不考虑启动压力梯度对驱替效率的影响

低强度注水过程中，注水井与采油井之间的压差较小，驱替作用弱，前期采油速度慢，累积采油量低，但主流线上渗流速度低，驱替前缘推进更加均匀，与高强度注水相比，它见水慢，含水上升慢，后期水驱波及面积比高强度注水高，最终的采收率也更高。与之相对应的是注水强度比较高时，注水井与采油井之间的压差大，驱替作用强，前期采油速度高，累积采油量高，但主流线上渗流速度也更大，驱替前缘推进的速度更快，与低强度注水相比，它见水早，含水上升快，达到100%之后产油量降为0（见图1～图2）。

图1 低强度注水水驱前缘特征图

图2 高强度注水水驱前缘特征图

2.2 考虑启动压力梯度时低强度注水对驱油效率的影响

在低强度注水的过程中，考虑启动压力梯度，采油井远端（注采井中间的位置）压力梯度小，不容易建立有效驱替（压力梯度大于启动压力梯度），所以累计采油量比不考虑启动压力梯度低。启动压力梯度引起的压力损失对注采井之间主流线上渗流速度的影响比其他流线小，注入水更容易沿着主流线推进，更早见水，含水上升得更快，见图3。

图3 生产过程中波及面积与启动压力梯度的关系

3 注水参数设计

根据野猪峁的地质参数，建立相应的数值模型，如图4，基本网格数为43×43×9=16 641，模型纵向上分为9层，从最上层到最下层，基质渗透率分别是5×10-3μm2、4×10-3μm2、3×10-3μm2、3×10-3μm2、3×10-3μm2、3×10-3μm2、3×10-3μm2、2×10-3μm2、1×10-3μm2，中间三层是压裂调整层，在第5层设置裂缝，根据野猪峁的压裂特征，裂缝设置成了水平缝，在压裂区域进行网格加密，裂缝的渗透率设置成200×10-3μm2，如图5，中间井是注入井，Prod1-Prod8是采油井。原始含油饱和度为0.55，束缚水饱和度为0.45，原始地层压力设为5MPa，地层温度为30 ℃。

图4 七里村低渗油藏数值模型图

图5 中间层渗透率示意图

本文模拟了不同注入速度条件下累计产油量和含水率的随时间变化的关系曲线（见图6），可以发现在生产早期，注入量越高，累计产量越高；但随着生产时间的增加，高强度注水的累计产油量不再增加，说明此时生产井发生了水淹，含水率上升到100%，产量降为0；且注水强度越大，水淹越早发生。注水强度低，生产压差比较低，受到启动压力梯度的影响比较大，启动压力梯度引起的压力损失占总生产压差的比重大，驱替更加困难，采收率比较低；随着注水强度的提高，启动压力梯度的影响减弱，采油量、采收率增加，但是当注水强度超过一定范围，生产压差过高，主流线上容易水窜，采收率反而降低（见图7）。

图6 注入量与累计产油量关系曲线

通过图7可以看出，对于非均质储层，考虑启动压力梯度时，驱替速度不是越大越好，而是存在一个最佳的驱替速度8m3/d，驱替速度过低或者过高都不利于提高油田的开发效果。非均质储层层间干扰严重，渗透率越低的层渗流阻力越大，只有当驱替速度达到一定值后，才能克服渗流阻力，使渗透率小的层成为有效的渗流通道，否则，如果驱替速度太小，就只有高渗透层的油被驱替出来，而低渗透层注入水的波及少，大部分剩余油都停留在储层内，另一方面，在合理注入速度范围内加大驱替速度意味着提高压力梯度，较高的压力梯度在水驱开始阶段提高驱油效率的同时能有效抑制孔隙中毛管力作用，使更多的驱替液进入微小孔隙，扩大了微观波及体积。

图7 驱替速度与采收率的关系

4 结语

1）野猪峁油藏长6储层埋藏浅、物性差、地层压力衰竭严重，为典型浅埋藏、低压、低温、低孔、特低渗岩性油藏。单井产量低，含水上升快，开发难度大。

2）通过分析注水强度与启动压力梯度的关系。发现注水强度低，生产压差比较低，受到启动压力梯度的影响比较大，启动压力梯度引起的压力损失占总生产压差的比重大，驱替更加困难，采收率比较低；随着注水强度的提高，启动压力梯度的影响减弱，采油量、采收率增加，但是当注水强度超过一定范围，生产压差过高，主流线上容易水窜，采收率反而降低。

3）基于非均质数值模型模拟研究，认为注入速度为8m3/d时，野猪峁区块的水驱开发效果最佳。