CN108343409A - 一种适用于油田分层注入系统的高效测调方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是一种适用于油田分层注入系统的高效测调方法，这种适用于油田分层注入系统的高效测调方法：查询上覆岩压、砂岩总厚度、各段配注流量、全井流量等数据；利用上述数据寻找到最大门槛注入压力，然后固定该压力，逐一调节各层段的实际流量，通过追踪法确定各层段的门槛压力；调完分层注入井全井的流量后，再对各层段配注量进行验证，并对误差大的层段进行微调修正，最终使全井流量误差±20%。本发明在分层注水系统的串并联网络模型的基础上，建立了高效测调工艺和常规固定水嘴投捞工艺的调配方法，能够大大提高测调效率、减少工作量、提高生产能力等需求，具有很大的现场应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种油田测试领域注水井、注聚井的测试工艺，具体涉及一种适用于油田分层注入系统的高效测调方法。
背景技术
大庆油田为陆相多旋回砂岩沉积，多层油藏层间、层内、平面非均质为油田的高效开发带来了困难。层间非均质性是造成多层合采与注水开发油田层间矛盾的主要原因。由于各油层岩性、渗透率等物性和储层流体性质不同，导致各储层的吸液能力、液体推进速度、水淹程度、地层压力、产油状况等存在差异。由于各储层之间相互干扰，会影响一些储层，尤其是中低渗透储层的动用和开发效果。在多层合层开采的情况下，层数越多，渗透率极差，层间矛盾越突出。一般情况下，多层同时注水，渗透率较高的储层的水驱启动压力低，储层吸水多，水线推进速度快；而渗透率较低的储层的水驱启动压力高，储层吸液少甚至不吸液，吸液的水线推进速度慢，得不到有效动用。大庆油田普遍应用分层注水开发工艺初步解决上述问题。针对非均质的多油层，为加强中、低渗透层并控制高渗透层注水，在注水井中实现分层控制注入量的注水方式，对高渗透层限制注水。近年来聚驱、复合驱的注入井也普遍采用分层注入工艺。
传统的投捞式配水工艺：主要是通过钢丝等工具对井下水嘴进行投捞，因此它的缺点包括以下几个方面：测调实时性差，不能及时的根据井下状况对水嘴进行调节；配水精度低，不能实现井下精细有注水层注水；投捞工作量大，投捞的工具也比较复杂，而且在大斜度井或水平井施工时，投捞成功率也比较低。
目前，大庆油田分层注入井的调配方法主要采用经验法，依据各注水井段根据设计配注量不同，采用测调仪（流量计、打捞装置与定位器的组合）投送合适口径的水嘴，以使注入流量达到设计要求。如果测量各段流量不符合地质给出的配注要求，则要调整水嘴，一直测试到复合测试方案要求的流量值为止。由于各层段构成一个注入系统，某一层段流量的调整会干扰其它层段的流量，牵一发而动全身，其它层段的配注量如果偏离配注方案，则还需重新调整水嘴，大大增加了现场的工作量，影响了工作效率。目前尚无系统水井流量调配工艺的理论指导现场的施工，现场调配仍然以“试凑法”为主，依赖于操作人员的现场经验，调配效率低，一般单井调配周期为3天，有些井的调配时间甚至长达5天。大庆油田每年测调工作量8万井次、32万井层次，可见测调工作量十分巨大。如果有一个好的分层注水系统的测调工艺来指导现场实际，那么会大大提高测井现场的工作效率，节省工作时间，提高生产效益。近年来，应用比较成熟的边测边调的调配工艺，由于流量测量、水嘴调节一次下井完成，大大地提高了调配效率。但这种调配的工艺本质上也依然依赖于人工经验，没有系统性地考虑到各层之间的干扰，工作效率还可进一步的提高。基于以上种种原因，急需发展配套的测调工艺，指导测调施工和配注方案的设计，达到高效注水的目的。
分层注水是指注水井中下入封隔器，把差异较大的油层分隔开，再用配水器进行分层配水，使高渗层注水量得到控制，中低渗透率油层注水量得到加强，使各类油层都能发挥作用。油田分层注入井如图1所示，注入井管柱内设置多级封隔器1，两级封隔器之间设置有水嘴2，并与相应的储层相对应，储层从上到下为第一储层3、第二储层4、第三储层5，实现分层注水，分层调剖。在注入压力驱动下，水从井口流经井筒流入到储层附近，此过程要克服一定的井筒内的沿程阻力；到达配水器处，克服水嘴的阻力，进入环套之间的环形空间；之后要克服地层的静压力，流入储层，克服地层的渗流阻力，驱动原油流动，最终流到采出端的油井。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于油田分层注入系统的高效测调方法，这种适用于油田分层注入系统的高效测调方法用于解决现有测调工艺主要依赖于人工经验、耗时长、效率低的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种适用于油田分层注入系统的高效测调方法：
一、查询分层注入井数据，包括上覆岩压、砂岩总厚度、各段配注流量、全井流量；
二、调节分层注入井的井口注入压力，使水表显示为配注总流量，记录此时井口注入压力A；
三、在井口注入压力A下，进行检配，采用直读式测调仪由上至下测量各个层段的流量，有的层段达到或超过了该层段的配注流量；有的层段没有达到该层段的配注流量，记录每一层段流量，并与配注方案的流量比较；
四、由下至上，将直读式测调仪定位于最下面的实注流量小于配注流量的那一层段，操作直读式测调仪放大该层段水嘴，使其达到该段的配注流量；如果放大水嘴能够达到配注方案的配注流量，说明该层段的门槛注入压力低于井口注入压力A，调下一层段时保持压力为井口注入压力A；如果放大水嘴达不到配注方案的配注流量，则增加井口注入压力，使其达到配注方案要求的配注流量，并记录此时的注入压力B；
五、采用定压法，保持井口注入压力固定为注入压力B，按照步骤四，调节第二段没有达到配注流量的层段，使其满足配注方案的要求；如果放大水嘴能够达到配注方案的配注流量，说明该层段的门槛注入压力低于井口注入压力B，调下一层段时保持压力为井口注入压力B；如果放大水嘴达不到配注方案的注入量，则增加井口注入压力，使其达到配注方案要求的配注流量，并记录此时的注入压力C；
六、按照步骤五调节，找到最大的门槛注入压力，之后，保持该门槛注入压力不变，依次调节每个层段的流量，使其满足配注方案的要求，误差在规定的范围之内，分层流量小于30%,全井流量小于20%；
七、调完分层注入井全井的流量后，再对各层段配注量进行验证，并对误差大的层段进行微调修正，最终使全井流量误差±20%。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明在分层注水系统的串并联网络模型的基础上，建立了高效测调工艺和常规固定水嘴投捞工艺的调配方法。通过试凑法寻找全井门槛压力，找到这个压力，并使全井的注入压力固定于该值不变，依次调节分层的流量，达到方案的要求，有效地提高了测调的质量和效率，提高了生产能力。
2、本发明能够大大提高测调效率、减少工作量、提高生产能力等需求。具有很大的现场应用价值。
附图说明
图1为油田分层注入井的管柱示意图；
图2为分层注入井的并联网络模型，图2包括两幅图，其中图2a为多层开发储层渗流关系示意图，图2b为并联网络模型。
图中，1封隔器，2水嘴，3第一储层，4第二储层，5第三储层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
油田开发是地层弹性能量的释放驱动原油的流动。随着石油的采出，地层平均压力会不断下降，必须向地层中注水以保持合理的地层压力。
对于平面径向渗流，设半径为r e 、厚度为h的圆形等厚、水平、匀质地层中心有一口半径为r w 的完善的直井，供给充足、稳定、粘度为m的不可压缩的牛顿液体稳态达西流，则流量与压差成线性关系，其斜率为渗流阻力
式中第i层处深度处井的流压，第i层段的外边界压力，r w 、r e 分别为注入井的半径和圆形地层半径。令
则
定义R i 为第i层段的渗流阻力，Dp i 为该层的压差，二者可以通过分层指示曲线法来获得。上式表明，当储层性质满足达西定律条件下，对于每一层段，流量与注采两端的压差成正比，与地层渗流阻力成反比。
利用达西渗流与稳恒电流在导体中流动的相似性，可以建立各层段渗流阻力的网络关系。与稳恒电流情况下的电学欧姆定律具有相同的形式，式中q i 、Dp i 和R i 分别对应于电路中的电流、电压和电阻。
设全井的总流量q t ，全井的总等效渗流阻力为R e ，则
忽略每一层段的流压与地层压力之差的差异，则各层段的地层满足并联关系，即全井总的等效渗流阻力倒数为各层段渗流阻力倒数之和
即当地层在一个统一压力系统下，各层流体流动可认为是并联关系，并联网络模型如图2所示。
全井的总压差总流量和等效渗流阻力的关系也具有欧姆定律形式
本发明以最快速度寻找到最大门槛注入压力，然后固定该压力，逐一调节各层段的实际流量。通过追踪法确定各层段的门槛压力，省去了老方法求取指示曲线法的过程，具体测调操作工艺如下：
1、查询上覆岩压、砂岩总厚度、各段配注流量、全井流量等数据；
2、调节井口注入压力，使水表显示为配注总流量，记录此时井口注入压力1；
3、在此注入压力下，进行检配，即采用测调仪由上至下测量各个层段的流量，有的层段达到或超过了该段的配注流量；但也有的层段没有达到配注流量。记录每一段流量，并与配注方案的流量比较；
4、由下至上，将直读式测调仪定位于最下面的实注流量小于配注流量的那一段，操作测调仪放大该段水嘴，使其达到配注的流量。如果放大水嘴能够达到方案注入量，说明该段的门槛压力低于注入压力1，调下一层时保持压力为注入压力1；如果达不到方案注入量，则增加注入压力，使其达到方案要求的注入量，并记录此时的注入压力2；
5、采用定压法，即保持上述注入压力固定为注入压力2，按照步骤4，调节第二段没有达到配注流量的层段，使其满足方案的要求。如果放大水嘴能够达到方案注入量，说明该段的门槛压力低于注入压力2，调下一层时保持压力为上述值；如果达不到方案注入量，则增加注入压力，使其达到方案要求的注入量，并记录此时的注入压力3；
6、按照上述方法调节，找到最大的门槛注入压力，之后，保持该压力不变，依次调节每个层段的流量，使其满足方案的要求，误差在规定的范围之内（分层流量小于30%,全井流量小于20%）；
7、调完全井的流量后，再对各层段配注量进行验证，并误差大的层段进行微调修正，最终使全井流量误差±20%。
实例1：普通常规调配
上覆岩压为12.5MPa，砂岩总厚度为32.3m，全井分4段配注，配注总流量130m3/d，常规调配的测试数据如表1所示。
表1 常规调配的测试数据
| 层段 | 方案的配注流量m3/d | 实注流量m3/d |
| 偏I | 30 | 40 |
| 偏II | 30 | 20 |
| 偏III | 40 | 20 |
| 偏IV | 30 | 50 |
| 全井流量 | 130 | 130 |
| 井口压力 | 11.5MPa |
测调具体方法如下：
1、调节全井流量至130m3/d，记录此时井口注入压力，为11.5MPa；
2、在此注入压力和总流量下，采用测调仪测量各段实注水量并记录，如表1所示；
3、根据表1，偏I、偏IV实注流量超过配注流量，说明这两段的门槛压力低于目前压力，暂不调节；
4、偏II、偏III实注流量低于配注流量，说明门槛注入压力可能高于现压力。先将测调仪定位于偏III，保持目前注入压力，放大水嘴，观察能否达到方案的配注流量。如果能够达到，说明该段门槛压力低于目前压力，下步就仍固定11.5 MPa调节偏II；
5、即使将水嘴放至最大，目前压力也不能使偏III实现配注流量，则在最大水嘴情况下调升压力，直至实现配注流量，记录此时的井口注入压力记为，如11.8MPa，之后固定此压力，再调偏Ⅱ；
6、将测调仪定位于偏II，则按新定的压力值，调节水嘴达到配注流量；
7、对各段进行测量，检查是否各个层位都满足方案要求的精度。
注入压力不得超过上覆岩压。如果达到上覆岩压，偏II和偏III、或其中之一仍不能实现配注流量，则定压为上覆岩压，并将偏II和偏III、或其中之一水嘴敞开至最大，并修订全井总配注量
实例2：接近上覆岩压，一段或两段仍不能实现配注流量的调配
全井共分5段注入，配注总流量220m3/d，上覆岩压12.2MPa，常规调配的测试数据如表2所示。
表2 常规调配的测试数据
| 配注流量 | 实注流量 | |
| 偏I | 60 | 80 |
| 偏II | 40 | 50 |
| 偏III | 40 | 50 |
| 偏IV | 50 | 20 |
| 偏V | 30 | 压力已达上覆岩压，仍不吸水 |
| 全井流量 | 220 | |
| 井口压力 | 11.8 MPa |
测调具体方法如下：
1、偏V水嘴放至最大，压力达上覆岩压，但仍不能吸水；
2、保持压力为上覆岩压，调节偏IV，放大水嘴至最大，但流量仅能达到30m3/d，则设定该段最大注入量为30m3/d，按照全井流量为170m3/d进行注水；（要分析该段的储层状况，如果该层段物性较好，可能是配水器堵塞，需要重起管柱；或近井地带储层污染，需要采取解堵措施）；
3、保持注入压力为上覆岩压，依此调节偏I、偏II、偏III，调小各层段的水嘴，达到配注流量要求；
4、进行检配验证；
5、按照原操作规程，稳定15分钟。观察井口流量是否在误差范围之内。如果流量超差，则需重新对偏I、偏II、偏III调节，直至满足。
实例3：新井，下入偏心管柱后首次调配
其原则是依次调节各段水嘴，找到满足配注方案的门槛压力，再在各段门槛压力中找到最大的值。
1、下入直读式测调仪，自上而下，定位于每一段，放大水嘴至最大，在井口调升注入压力，直到该段吸水，即有显著的流量显示（可以先达到10 m3/d，再降压至流量为零），记录此时井口压力，该压力的稳定值即为该段地层压力；
2、继续调升注入压力，使该段流量达到方案的配注流量，该压力即为该段门槛注入压力，记录每一段的门槛注入压力；
3、选择各段其中最大的门槛注入压力，保持此压力不变，调节每一段水嘴直至达到配注流量，误差符合规范要求，之后按照操作规程稳定15分钟，并检配验证。
如果某段压力达到上覆岩压仍不能实现配注流量，则将该段水嘴调至最大，将注入压力定位于接近上覆岩压附近，记录该段注水量，并修正全井的总流量。
Claims (1)
1.一种适用于油田分层注入系统的高效测调方法，其特征在于： 这种适用于油田分层注入井的高效测调方法：
一、查询分层注入井数据，包括上覆岩压、砂岩总厚度、各段配注流量、全井流量；
二、调节分层注入井的井口注入压力，使水表显示为配注总流量，记录此时井口注入压力A；
三、在井口注入压力A下，进行检配，采用直读式测调仪由上至下测量各个层段的流量，有的层段达到或超过了该层段的配注流量；有的层段没有达到该层段的配注流量，记录每一层段流量，并与配注方案的流量比较；
四、由下至上，将直读式测调仪定位于最下面的实注流量小于配注流量的那一层段，操作直读式测调仪放大该层段水嘴，使其达到该段的配注流量；如果放大水嘴能够达到配注方案的配注流量，说明该层段的门槛注入压力低于井口注入压力A，调下一层段时保持压力为井口注入压力A；如果放大水嘴达不到配注方案的配注流量，则增加井口注入压力，使其达到配注方案要求的配注流量，并记录此时的注入压力B；
五、采用定压法，保持井口注入压力固定为注入压力B，按照步骤四，调节第二段没有达到配注流量的层段，使其满足配注方案的要求；如果放大水嘴能够达到配注方案的配注流量，说明该层段的门槛注入压力低于井口注入压力B，调下一层段时保持压力为井口注入压力B；如果放大水嘴达不到配注方案的注入量，则增加井口注入压力，使其达到配注方案要求的配注流量，并记录此时的注入压力C；
六、按照步骤五调节，找到最大的门槛注入压力，之后，保持该门槛注入压力不变，依次调节每个层段的流量，使其满足配注方案的要求，误差在规定的范围之内，分层流量小于30%,全井流量小于20%；
七、调完分层注入井全井的流量后，再对各层段配注量进行验证，并对误差大的层段进行微调修正，最终使分层注入井全井流量误差±20%。
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