壓裂水平縫水平井注水吞吐補充地層能量參數設計

程欣 鄧圣學 崔晶 涂彬

1.延長油田股份有限公司七里村采油廠 陜西 延安 716000

2.中國石油大學（北京） 北京 100000

近年來，延長油田在村莊、林地、耕地等常規井無法動用區域，開展多水平縫-弓形水平井開發試驗，均采用弓型井眼軌跡、體積壓裂的增產方式，取得了較好效果，水平井產量較同區域直井產量高，但是衰竭開發一段時間后，地層壓力降低，水平井生產前期遞減快，普遍存在能量不足問題。注水吞吐是壓裂水平縫地層水平井產區的一種有效能量補充方式[1-4]，本文針對注水吞吐參數設計開展了深入、系統的研究，以期對注水吞吐實施過程中發生水竄或者能量補充不及時等問題提供指導。

1 壓裂水平縫水平井注水吞吐參數敏感性

1.1 典型井組模型建立

首先根據研究區地質油藏特征，以某井組的井網為參考對象，建立了能夠反映研究區滲流機理的數值模擬模型。圖1所示為數值模型的滲透率分布圖，模型模擬了水平井分段壓裂后的裂縫分布及物性特征，基質滲透率平均為0.8mD、平均孔隙度9%。模型網格系統為51×51×20，網格步長為20m×20m×0.5m。該井組中共四口水平井，其中模擬ZP2-7井進行注水吞吐補充地層能量，其余井正常生產。

圖1 建立的理想模型滲透率分布圖

1.2 注入速度

分別模擬了不同注入速度的影響，其中保證ZP2-7井注入階段注水量相同（共注入4500m3），悶井時間均為30d。四個方案的注水速度和注入時間不同，方案一注水速度為300m3/d、注入5d；方案二注水速度為150m3/d，注入30d；方案三注水速度為100m3/d，注入45d；方案四注水速度為50m3/d，注入90d。圖2所示為ZP2-7井四種方案下注入和悶井階段地層壓力曲線對比。

圖2 不同注入速度方案下的地層壓力曲線（注入和悶井階段）

結果表明，注水速度越高，注入階段地層壓力上升速度越快，但悶井階段地層壓力下降速度也越快，并且四個方案悶井結束重新開井后含水率和累產油均相近，可見在總注入量一定的情況下，不同注入速度對注水吞吐效果的影響較小。

1.3 累積注入量

考慮了四種方案，其中ZP2-7井注水速度一定（300m3/d），注入時間分別為5d、10d、15d、20d，四個方案的累積注水量分別為1500m3、3000m3、4500m3和6000m3。結果表明，注入時間越長，累積注水量越多，注水階段地層壓力恢復水平越高，注水吞吐補充能量后重新開井后日產液越高，但含水率也相應越高。圖3所示為不同累積注入量方案下的日產油曲線，同時統計結果表明當注入時間為15d，即累積注水量為4500m3的方案累產油最高，可見并非注入量越高越好，注入量偏低時可能注水蓄能補充能量不足，但注入量過高時，可能會造成重新開井含水率過高或沿著壓裂裂縫造成鄰井水淹。

圖3 不同累積注入量方案下的日產油曲線

1.4 悶井時間

模擬了不同悶井時間的影響，相同注入參數下，分別設置悶井時間為5d、10d、30d、60d。由于數值模擬模型對悶井階段大、小孔隙中的油水置換模擬效果有限，不同悶井時間方案下累產油相近。但從模型含油飽和度變化圖（圖4）可以看出，注水后鄭平2-7井附近，尤其是壓裂裂縫區含水飽和度升高，而在悶井階段，隨著悶井時間延長，含水飽和度進一步向外部擴展，水平井附近油水分布出現了一個再平衡的過程，有利于開井后提高驅油效率。悶井后油藏中存在地層壓力降低、再平衡的過程，因此建議悶井時間15～30d。

圖4 注水和悶井階段模型含油飽和度變化圖

2 壓裂水平縫水平井注水吞吐選井方法

根據延長油田水平井具體情況，分為壓裂水平縫水平井注水吞吐存在有鄰井和無鄰井兩種情況。

（1）當水平井周邊無近鄰的直井與水平井時。這類水平井通常是在原井網非常不完善情況下設計的水平井，周邊300m以內無直井與水平井，利用長水平井、多段多簇大規模體積壓裂進行開發。但是當生產時間較長時，地層能量下降較多，產量遞減較快，采油量較低，為此需要補充地層能量。適合進行注水吞吐的具體條件如下：

① 生產歷史能夠表明該井對應儲層對注水具有敏感性；②儲層剩余油較多；③累采油較多；④近一年或者6個月以上產量很低。

（2）當水平井與水平井成井工廠分布情況。對于井工廠式水平井整體開發情況，水平井與水平井之間具有耦合作用。適合進行注水吞吐的具體條件如下：

①兩井之間壓力具有敏感性；②兩井之間滲流具有敏感性；③儲層剩余油較多；④累采油較多；⑤近一年或者6個月以上產量很低。

3 壓裂水平縫水平井注水吞吐現場實施參數設計

根據壓裂水平縫水平井注水吞吐參數敏感性研究分析結果，制定了延長油田水平井注水吞吐能量補充方法的原則如下：

① 累積注水量適當，累積注水量既不能太少缺乏能量補充作用，也不能太多導致本井與鄰井儲層含水飽和度過高；②注水過程注水速率不能太低，導致注水時間過程長，增加注入成本；③注水過程注水速率不能太高，導致高壓與大排量注入水將近井地帶的油驅向遠處，從而增加油井含水率；④悶井時間不能太短，導致近井地帶注入水與儲層的滲吸作用發揮較少，影響油井油水合理分布，導致生產效果變差；⑤悶井時間不能太長，導致本井注水壓力擴散太遠，影響油井驅油的壓差，導致生產效果變差；⑥本井大量水注入后，對于低含水飽和度儲層滲吸作用較好，生產時含水率可能較低，但是對于較高含水飽和度儲層滲吸作用較長，生產時含水率可能較高，有可能生產較長時間含水率才可能降低，需要合理對待含水率變化。

以此對延長油田兩口水平井的注水吞吐補充能量注采參數進行了設計，分別設計兩口水平井的累積注入量為1800～3000方，注入速度建議先低后高，約300～500方/天，悶井時間為30天，并指導了現場成功實施。

實施后動態分析表明，兩口水平井實施了注水吞吐蓄能增滲，重新開井后日產液量均大幅升高，初期含水率較高，隨后迅速降低，日產油量保持穩定。同時，相鄰的幾口水平井也有不同程度的見效，鄰井的含水率和日產液均升高，日產油穩中有升，取得了較好的效果。

4 結論

（1）通過數值模擬研究了延長油田壓裂水平縫水平井注水吞吐參數敏感性，其中注入速度對注水吞吐效果的影響較??；累積注入量并非越高越好，需要根據井組實際情況進行優選；悶井時間建議為15～30d。

（2）分別提出了當水平井周邊無鄰井與存在鄰井兩種情況下的適合進行注水吞吐的選井方法。

（3）對兩口水平井的注水吞吐現場實施參數進行了設計，并取得了較好的現場實施效果。