CN108060917A - 牙刷状油藏井下窜流注水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种牙刷状油藏井下窜流注水方法，该方法包括：当弱边水层因低压受到强边水层的倒灌时，使强边水层产液全部灌入弱边水层，继续驱替弱边水层剩余油，实现弱边水层井下自动注水。该方法不影响油井上部地层的正常生产，一井二用，下部注水，上部采油。井下窜流注水不仅提高了弱边水层的水驱油效果，而且对强边水层的水侵强度有降低作用，延迟了其水淹时间，改善了其水驱油效果。本发明可以大幅度地提高牙刷状油藏的采收率，而且工艺简单，不需要人工注水经济投入，不需要处理高含水油井产出的地层水，经济效益明显，节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采领域，尤其是涉及一种牙刷状油藏井下窜流注水方法。
背景技术
牙刷状油藏是由一系列断层控制的断鼻构造，油层主要沿断棱分布，开发井距离油水边界较近，油水系统复杂。从剖面上看，断层与油层的组合象牙刷的柄与毛，形成了油层长短不一的“牙刷状”油藏(图1)。牙刷状油藏地层倾角大，含油范围小，分布细长狭窄。牙刷状油藏构造开阔，砂体稳定，储层物性好，没有统一的油水界面。
牙刷状油藏开发采取沿断层布大斜度开发井，依靠天然边水侵入驱替原油的方式进行开采。但由于单井钻遇层数多、厚度大，投产后具有初期产量高、能量充足、含水上升快的特点，因此采取逐层上返的开发方式生产。通过不断部署新井和动用新层，弥补原生产层的递减，达到高速开发的目地。目前国内许多油田都有这种类型的油藏和开发方式。
牙刷状油藏边水能量决定于边水分布区的孔隙体积、油水接触面的连通程度、油水之间的压力差，以及边水和岩石骨架的压缩性等。因此部分油层因边水分布面积小，或者断层和不渗透边界的遮挡，使其边水能量较弱。
当弱边水层与强边水层一起合采时，层间存在比较严重的层间干扰。由于强边水层能够有效补充能量，地层压力保持较好。而弱边水层得不到足够的能量补充，地层压力降低较快，从而形成强、弱边水层之间的高低压差，使弱边水层产液越来越少，强边水层产液越来越多，高低压差越来越大。甚至当层间压差达到一定程度后，弱边水层不仅不产液，而且吸入来自强边水层(高压层)产出的油和水，即弱边水层出现“倒灌”现象。
设计边水能量为强、弱的二层进行合采，数值模拟结果如图2～图4所示。两层渗透率同为200mD的均值断鼻构造，上层边水能量弱，无因次弹性产量比(累计产油量的地下体积与油藏孔隙体积之比)为6，下层边水能量强，无因次弹性产量比为50，相差8倍以上，其它参数两层均相同。
图2～图4中变量fw、Qo、C_Oil、C_Liq分别为单井含水率、日产油量、产油量贡献和产液量贡献，变量后数值代码代表井号，脚标_1、_2代表上层、下层。图2为断鼻端部P1井模拟成果曲线图，图3为断鼻中部外突P2井模拟成果曲线图，图4为断鼻中轴P3井模拟成果曲线图。井位见图5和图6，P1井与P5井对称，P2井与P4井对称，对称井生产特征相同。
图2中P1井投产后，上层受下层干扰而产油量Qo1_1快速降低，直至357天后降为负产量，上层产油量贡献C1_Oil和产液量贡献C1_Liq为负值，上层含水率fw1_1等于下层含水率fw1_2，因此上层出现倒灌现象。图3中P2井448天后出现倒灌，图4中P3井1750天后出现倒灌，对称井也同样出现倒灌，如图5、图6所示模拟的上层油水分布，水淹上返时弱边水上层残余油较多，如图7所示。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种牙刷状油藏井下窜流注水方法，解决弱边水层与强边水层一起合采时，因存在比较严重的层间干扰，而使弱边水层水驱油效率低的问题。
本发明的发明目的通过以下技术方案来实现：
一种牙刷状油藏井下窜流注水方法，其特征在于，该方法包括：当弱边水层因低压受到强边水层的倒灌时，使强边水层产液全部灌入弱边水层，继续驱替弱边水层剩余油，实现弱边水层井下自动注水。
作为进一步的技术方案，窜流注水选择构造低部位井。
作为进一步的技术方案，注水时，选择采用断鼻端部井窜流注水或断鼻中部外突井窜流注水。
作为进一步的技术方案，窜流注水选择含水率90％以上的高含水井。
作为进一步的技术方案，窜流注水选择高渗层，而且强弱边水都是高渗层。
作为进一步的技术方案，高渗层的渗透率在100mD以上。
作为进一步的技术方案，选择强弱边水能量3倍以上的油层。
作为进一步的技术方案，窜流注水时，通过注灰搭桥进行井底关井，砾石填充窜流层段。
作为进一步的技术方案，注灰前下入胶木塞，隔断砾石段与水泥灰浆，保证新的人工井底之下，窜流具有较小的流动阻力。
作为进一步的技术方案，注灰搭桥可以采用多段进行，上部生产其它油层，灰塞以下多段窜流，强边水层补充弱边水层。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
强弱边水油层合采时，各井都会出现不同程度的倒灌现象(图5、图6)，特别是断鼻构造高部位P3井弱边水层倒灌，高部位原油被推向低部位的边水附近(图6)，较弱的边水将较难驱替这部分残余油。特别是倒灌使构造高部位的P3井过早水淹，致使弱边水层最后形成三角井区残余油不能被采出(图7)。
而采取井下窜流注水，将避免构造高部位P3井因倒灌而过早水淹，从而不会形成三角井区残余油，最后残余油分布如图10和图13所示。
模拟端部井窜流注水使弱边水层采收率提高4.86％，使强边水层采收率提高4.99％；中部外突井窜流注水使弱边水层采收率提高7.8％，使强边水层采收率提高4.34％，都明显提高了采收率。而且，外突井窜流注水合计提高采收率，比端部井窜流注水合计提高采收率，还要高出1.1％。
所以，井下窜流注水方法是一种牙刷状油藏有效注水开发弱边水层的新方法。不影响油井上部地层的正常生产，一井二用，下部注水，上部采油，大幅度提高牙刷状油藏的采收率。工艺简单，不需要人工注水经济投入，不需要处理高含水油井产出的地层水，经济效益明显，节能环保。
并且，不仅提高了弱边水层的水驱油效果，而且对强边水层的水侵强度有降低作用，延迟了其水淹时间，改善了其水驱油效果。所以，窜流注水降低强边水层水驱强度，提高弱边水层水驱强度，具有类似于油藏调剖的作用。
附图说明
图1为典型牙刷状油藏构造剖面图；
图2为强边水层和弱边水层合采断鼻端部P1井模拟成果曲线图；
图3为强边水层和弱边水层合采断鼻中部外突P2井模拟成果曲线图；
图4为强边水层和弱边水层合采断鼻中轴P3井模拟成果曲线图；
图5为强边水层和弱边水层合采P1、P2、P4、P5井倒灌现象；
图6为强边水层和弱边水层合采断鼻中轴P3井倒灌现象；
图7为强边水层和弱边水层合采残余油分布；
图8为P1、P5井窜流注水后断鼻中部外突P2井模拟成果曲线图；
图9为P1、P5井窜流注水后断鼻中轴P3井模拟成果曲线图；
图10为P1、P5井窜流注水后弱边水层残余油分布图；
图11为P2、P4井窜流注水后断鼻端部P1井模拟成果曲线图；
图12为P2、P4井窜流注水后断鼻中轴P3井模拟成果曲线图；
图13为P2、P4井窜流注水后弱边水上层残余油分布图；
图14为断鼻端部井和中部外突井窜流注水效果采出程度对比曲线图；
图15为砾石填充注灰搭桥示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
本发明提供一种牙刷状油藏井下窜流注水方法，该方法包括：当弱边水层因低压受到强边水层的倒灌时，使强边水层产液全部灌入弱边水层，继续驱替弱边水层剩余油，实现弱边水层井下自动注水。
注水时必须选择构造低部位井，即采用断鼻端部井窜流注水或断鼻中部外突井窜流注水。窜流注水选择含水率90％以上的高含水井。窜流注水选择高渗层，而且强弱边水都是高渗层，高渗层的渗透率100mD以上。选择强弱边水能量3倍以上油层。窜流注水时，通过注灰搭桥进行井底关井，砾石填充窜流层段。注灰前下入胶木塞，隔断砾石段与水泥灰浆，保证新的人工井底之下，窜流具有较小的流动阻力。注灰搭桥可以采用多段进行，上部生产其它油层，灰塞以下多段窜流，强边水层补充弱边水层。
以下对本发明进行详细描述：
1.窜流注水方法的提出和模拟
当弱边水层受到强边水层的倒灌时，如果选择对称位置的倒灌井P1、P5井在含水率90％时关井，使强边水层产液量全部灌入弱边水层，继续驱替弱边水层剩余油，实现弱边水层井下自动注水。由于倒灌现象在渗流力学上称为层间“窜流”，因此称该倒灌驱油方法为“牙刷状油藏井下窜流注水方法”。
模拟窜流注水后其它生产井(P2、P3)生产情况如图8、图9所示。P3井为中轴构造高点井，P4井与P2井对称，生产情况相同。对比图8、图9和图3、图4可以看出，在P1、P5井关井之前，P2、P3井模拟曲线完全一致。而当P1、P5井底开始窜流注水以后，在灌入边水的驱动下，边水能量较弱的上层产液量贡献、产油量贡献明显上升，特别是产油量贡献快速上升，层间干扰明显降低，使弱边水层水驱油效率得到显著的改善。
当对称的P2、P4井合采结束，开始单采上层以后，P3井上层产液量和产油量贡献均下降。因为从P1、P5井灌入上层的边水流向P2、P4井的量增加，相当于P2、P4井上层提液生产，所以P3井上层产液量贡献和产油量贡献下降。当P2、P4井单采结束以后，P3井上层产液量和产油量贡献快速恢复，并随着上层含水的增加，产油量贡献逐渐下降，直至P3井合采结束。
整个P1、P5井窜流注水期间，弱边水上层原油受到强边水下层窜流过来的边水持续驱替，通过P2、P3、P4井的模拟结果，证明弱边水上层水驱油效率得到了明显提高，残余油分布如图10所示，比未进行窜流注水的残余油分布(图7)减少很多。
2.窜流注水井位置优化模拟
若同样条件下在P2、P4井进行窜流注水，模拟其它生产井(P1、P3井)生产情况如图11、图12所示。对比图11、图12和图2、图4可以看出，当P2、P4井底开始窜流注水以后，在灌入边水的驱动下，边水能量较弱的上层产液量和产油量贡献上升，特别是产油量贡献迅速上升，层间干扰降低，弱边水层水驱油效果显著提高。
当P1、P5井合采结束，开始单采上层以后，P3井上层产液量和产油量贡献均下降，因为从P2、P4井灌入上层的边水流向P1、P5井的量增加，相当于P1、P5井上层提液生产，所以P3井上层产液量和产油量贡献下降。当P1、P5井单采结束关井以后，P3井上层产液量和产油量贡献有一定恢复，随之逐渐下降，直至P3井合采结束。
通过P1、P3、P5井的模拟，P2、P4井窜流注水期间，弱边水上层水驱油效率也得到了明显提高，残余油分布如图13所示。
P1、P5井窜流注水是断鼻端部井窜流注水，P2、P4井窜流注水是断鼻中部外突井窜流注水，断鼻构造高点P3井明显不适宜注水，断鼻构造高点P3井是牙刷状油藏最理想的采油井位。因此比较端部井窜流注水效果图10和中部外突井窜流注水效果图13。
可以看出，从端部P1、P5井灌入的边水将上层原油驱向中部和端部尖角地区，只有P2、P4井为一线受效井，P3井是二线受效井，水驱效果较差，使上层残余油主要分布于断鼻端部尖角和断棱区。而从中部外突井P2、P4井灌入的边水将上层原油驱向中部P3井和端部P1、P5井，这些井均为一线受效井，水驱效果较好，使上层残余油主要分布于P2、P3、P4井之间的断棱区。
可见，端部井窜流注水一线受效井少，残余油在断鼻的两端尖角地区比较富集，挖潜难度较大。而中部外突井窜流注水一线受效井多，残余油分布没有比较明显的富集区。所以，中部外突井窜流注水效果明显比端部窜流注水效果好。
模拟两个不同位置的窜流注水效果如图14所示采出程度曲线，两个不同位置进行窜流注水(实线)都比没有进行窜流注水(虚线)的采出程度曲线延伸长，最后位置高，即采收率高。端部井窜流注水使弱边水层采收率提高4.86％，使强边水层采收率提高4.99％；中部外突井窜流注水使弱边水层采收率提高7.8％，使强边水层采收率提高4.34％，可见都明显提高了采收率。
并且，不仅提高了弱边水层的水驱油效果，而且提高了强边水层的水驱油效果。因为，窜流降低了强边水层的水侵强度，改善了其水驱油效果，延迟了水淹上返时间，提高了其采收率。所以，窜流注水减弱强边水层水驱强度，增强弱边水层水驱强度，具有类似于油藏调剖的作用。
对比两个不同位置的窜流注水，中部外突井窜流注水比端部井窜流注水，上层采收率高2.94％，下层采收率低0.65％，上下层合计采收率高出1.1％。因此，中部外突井窜流注水比端部井窜流注水的水驱油效果好，窜流注水的最佳位置是断鼻构造中部外突井。
3.窜流注水条件
(1)油井合采一段时间产生倒灌。牙刷状油藏不同物性和不同边水能量的油层在一起合采，必然各层原油动用程度和边水补充能量都存在差异，致使层间干扰，各层之间存在压差，各层生产压差不同，产量不同。产量不同又加剧了层间差异，加剧了层间干扰，使层间压差不断增大，只要层间压差达到启动压差，低压层就会被倒灌。
倒灌是层间干扰的极端状态，是井底压力系统由不平衡趋于平衡的生产动态行为。层间干扰始终存在，倒灌不一定随时出现，窜流注水只有在形成了倒灌以后进行。因此窜流注水必须要“合采一段时间产生倒灌”。
(2)选择含水率90％以上的高含水井。窜流注水灌入的是强边水层的油水混合液，其中原油进入弱边水层后不一定能够被产出，所以为了不浪费强边水层的可动油，窜流注水应该选择高含水井。根据模拟，油井在含水率90％以上的高含水开发阶段，地层水渗流速度快，剩余油渗流速度很慢，产水量很高，产油量很低，可动油较少，采出程度已经比较接近于最终采收率。所以，窜流注水必须选择“含水率90％以上的高含水井”。
(3)选择构造低部位井。边水分布在构造低部位，部分生产井距离边水很近，边水极易舌进侵入油井。牙刷状油藏地层倾角较大，油水重力差在生产中起着重要的正面作用，而断鼻构造的侧翼低部位又是地层倾角较大的位置，因此窜流注水选择“构造低部位井”。
(4)选择高渗层。窜流注水注入的是强边水层的“多余水”，水量不一定很大，又依赖于层间压差大小。因此窜流注水涉及到的强边水层和弱边水层的物性要好，特别是渗透率要高，所以窜流注水必须选择“高渗层”，而且强弱边水都是高渗层，根据模拟渗透率100mD以上。中低渗层之间虽然存在层间干扰，但不能形成倒灌，达不到窜流注水的目的。
(5)选择强弱边水能量3倍以上的油层。窜流注水利用的是相邻油层之间边水能量的差异，达到“强注弱”的目的，所以边水能量强弱差异是窜流注水的关键。由无因次弹性产量比对边水能量强弱的评价，根据模拟，强+较弱、较强+较弱、较弱+弱等合采，在构造低部位井能够产生倒灌，这些组合的无因次弹性产量比在3倍以上，差值在5以上。强弱差异越大，窜流注水效果越好。并且强边水层一个，弱边水层可以多个。
4.井下窜流注水工艺
地面关井将无法对窜流注水层位之上的油层继续生产，因此需要进行井底关井，停止窜流注水层位的地面生产。实现井底关井的工艺是“注灰搭桥”，在窜流注水层段之上注灰搭桥，继续上返生产以上油层，而“桥”下面进行窜流注水，并且可以实现多段窜流注水。
注灰搭桥是牙刷状油藏上返生产的常规采油工艺，将水淹层段用砂填埋，并注入水泥灰浆造成新的人工井底，从而继续射孔生产上部油层。井下窜流注水方法需要保证注灰搭桥后，窜流层段仍然具有较小的渗流阻力，因此要用较粗的砾石填充窜流层段。并且为了防止水泥灰浆对窜流层段的损害，注灰前要下入胶木塞，隔断砾石段与水泥灰浆，保证新的人工井底之下窜流具有较小的渗流阻力，如图15所示。
注灰搭桥可以多段进行，上部仍然可以生产其它油层，表面上就是牙刷状油藏一口普通的生产井，但灰塞以下多段窜流，强边水层补充弱边水层能量，一井二用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种牙刷状油藏井下窜流注水方法，其特征在于，该方法包括：当弱边水层因低压受到强边水层的倒灌时，使强边水层产液全部灌入弱边水层，继续驱替弱边水层剩余油，实现弱边水层井下自动注水。
2.根据权利要求1所述的一种牙刷状油藏井下窜流注水方法，其特征在于，窜流注水选择构造低部位井。
3.根据权利要求2所述的一种牙刷状油藏井下窜流注水方法，其特征在于，注水时，选择采用断鼻端部井窜流注水或断鼻中部外突井窜流注水。
4.根据权利要求1所述的一种牙刷状油藏井下窜流注水方法，其特征在于，窜流注水选择含水率90％以上的高含水井。
5.根据权利要求1所述的一种牙刷状油藏井下窜流注水方法，其特征在于，窜流注水选择高渗层，而且强弱边水都是高渗层。
6.根据权利要求5所述的一种牙刷状油藏井下窜流注水方法，其特征在于，高渗层的渗透率在100mD以上。
7.根据权利要求1所述的一种牙刷状油藏井下窜流注水方法，其特征在于，选择强弱边水能量3倍以上的油层。
8.根据权利要求1所述的一种牙刷状油藏井下窜流注水方法，其特征在于，窜流注水时，通过注灰搭桥进行井底关井，砾石填充窜流层段。
9.根据权利要求8所述的一种牙刷状油藏井下窜流注水方法，其特征在于，注灰前下入胶木塞，隔断砾石段与水泥灰浆，保证新的人工井底之下，窜流具有较小的流动阻力。
10.根据权利要求8所述的一种牙刷状油藏井下窜流注水方法，其特征在于，注灰搭桥可以采用多段进行，上部生产其它油层，灰塞以下多段窜流，强边水层补充弱边水层。
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