注采結構最佳化技術

注采結構最佳化技術是指通過對注水結構、產液結構等最佳化實現較長時間的油田穩產, 並獲得較好的開發效果和較高的經濟效益的一種技術手段。

基本介紹

• 中文名：注采結構最佳化技術
• 外文名：Injection production structure optimization technique
• 目的：提高經濟效益
• 學科：石油工程
• 方法：對注水結構、產液結構等最佳化
• 必要性：油田開發不均衡

注采結構調整的必要性

國內外大多數多油層砂岩油田注水開發實踐表明, 由於油層非均質性的存在, 導致油田開發不均衡, 一般是滲透率高的好油層先動用、先水淹、先進入高含水期; 滲透率低的難采儲層動用不好或不動用, 通過加密調整逐步得到動用, 後進入高含水開發期。即油田開發的可開採儲量由易到難, 開發層系由粗到細, 開發井網由稀到密。在油田不同的含水階段, 由於地下油水分布以及油水井開採條件的變化, 油田穩產的具體做法是不同的。

通過對國內外一些注水開發油田中高含水期開發資料的分析, 從采液速度和採油速度的變化特點上, 可以把該階段的油田分為提液穩產、穩液降產、降液控水三種開發模式。採用提液穩產開發模式的水驅油田, 初期開採速度一般不太高。在開採過程中, 隨著含水率上升, 採用各種措施逐步提高產液量, 以彌補油田可能出現的遞減, 保持油田較長時間穩產, 一般穩產期可達7～12 年, 提液措施主要包括增加開發井數、改善滲流條件、擴大生產壓差、提高生產時率等。但採用這種開發模式的油田採油速度一般不高於2% ,穩產期末綜合含水率一般不超過80%。由於產液量逐年大幅度增加, 導致了各項地面配套工程頻繁更新改造, 使原油成本急劇增大, 經濟效益變差。採用穩液降產開發模式的油田, 初期開採強度大, 採油速度高。開採過程中, 油田采液速度變化不大, 穩產時間較短, 一般不超過6～8 年。但由於地面設施改造及井下措施工作量少, 因而原油成本增長比較緩慢, 經濟效益相對較好。

當液油比增長率大於產液量增長率時, 油田產量就要發生遞減, 而且產液量增長率越小, 或者不遞增而遞減, 則產量遞減率就越大。當液油比增長率等於或小於產液量增長率時, 產量就穩定或遞增。而且液油比增長率越大, 穩產所需的產液量增長率就越高。

油田開發過程中, 油田產液量的變化是進行油田地面工程建設和改造的主要依據。所以在注水開發過程中, 人們不僅要注意油田含水上升率的變化規律, 而且要關心液油比的變化。隨著含水率的上升, 液油比的增長是急劇加快的。如當含水率由0 上升到50%時,液油比就由1 增加到2 , 含水率每上升1% , 液油比平均只增加0 . 02; 但當含水率由75%上升到87 . 5%時, 液油比就由4 增加到8; 含水率每上升1% , 液油比平均就增加0 . 32了, 若要保持油田穩產, 油田的產液量將會成倍增加。所以儘管油田在高含水後期, 油田含水率的自然上升率小了, 但液油比的增長速度卻大大加快了。只要含水率上升一點, 就會引起油田產液量大幅度增長, 造成地面集輸系統、污水處理系統和注水系統等地面工程項目的頻繁調整和改造, 大大影響油田穩產的經濟效益。到一定時候, 產液量的增長就會成為影響油田繼續穩產的制約因素。

到油田高含水後期, 油田穩產和潛力逐漸由比較集中的成層性潛力變為分散分布的潛力。這些潛力只有通過逐井層的調整和控制, 才能把它們有效的挖掘出來。所以在油田含水率達到80%以後, 要繼續保持油田穩產, 在很多情況下, 應儘量減少提液穩產措施,避免由於地面工程頻繁改造更新造成的經濟效益低下。同時也要避免採取穩液、降液開發模式, 造成產油量不斷遞減, 無法滿足產量穩定要求。只有創造出一條非均質多油層油田高含水期穩水控油的開發新模式, 才能在控制產水量增長的條件下實現較長時間的油田穩產, 並獲得較好的開發效果和較高的經濟效益。

合理注采壓力系統

油藏在沒有被打開之前, 存在著一個原始的壓力場。儘管各處的壓力伴隨著其深度不同而有所差別, 但是如果把這些壓力都折算到一個共同的基準面上, 那么這些折算壓力值應該是相同的。這時油藏內的流體都處於一種平衡的靜止狀態, 不發生任何流動。伴隨油井鑽開油藏, 進行採油、注水, 油藏內靜止的壓力平衡就被打破, 從各注水井井底經過油層直到各採油井井底就建立一個新的壓力場, 我們稱之為油藏的“ 壓力系統”。油藏內油、氣、水等流體就在這個壓力系統的控制和支配下流動。因此, 這個壓力系統的合理與否對於油藏能否有旺盛的生產能力, 採取什麼採油方式, 以及能否取得較高的採收率都有舉足輕重的影響。另一方面, 人們可以通過注水量和產液量的調節反過來調節各處壓力的高低, 以建立合理的壓力系統。

合理壓力系統是合理的協調好注水井井底壓力、地層壓力和生產井流動壓力之間的匹配關係, 以達到合理利用能量、經濟有效地發揮油層生產能力、提高採收率的目的。

最佳化方法

注采結構調整是一項很複雜的工程, 它不僅涉及到油藏工程研究, 而且也涉及到採油工藝技術。在結構調整中必須充分發揮調整井、分層注水、分層堵水、分層壓裂和優選油井工作制度等各種措施的作用。要搞好結構調整, 首先要搞清不同油層的注水狀況、開採狀況以及地下油、水分布狀況, 掌握不同油井不同油層的生產能力、含水率和壓力變化,在這個基礎上研究油田的各種潛力。這些潛力是油田實現結構調整、穩油控水的基本條件。

在了解油田的潛力後, 就可以著手編制油田進行注水、采液、含水結構和穩油控水的總體方案。在結構調整最佳化目標的控制下, 就可以進行注采結構調整。

注水結構調整

1 . 完善或調整注采系統, 進行注水結構的平面調整

在油水井數比較高、注采關係不完善的地區轉注部分老油井或適當補鑽新注水井, 在成片套損區集中力量修復套損注水井或重鑽更新注水井, 使原設計注采系統儘量完善; 在原注采系統明顯不適應的地區, 通過轉注老油井和補鑽新注水井改變注采井數比和注水方式。

2 . 提高注水井的分注率, 進行注水結構的縱向調整

針對油田各類油層的動用情況、含水狀況, 不斷提高注水井分注率, 控制限制層的注水強度, 提高加強層的注水強度, 穩定平衡層的注水強度。

3 . 滿足油層產液結構變化的需要, 進行跟蹤分析並不斷調整

針對實施措施後各油井和油層產出液增長或下降的變化, 對開採效果不好的井或層,要及時進行原配注方案的檢查分析, 不斷調整。

產液結構調整

產液結構調整的主要內容

1 . 全油田分區的產液結構調整

將全油田總的年產油量目標, 按每區的含水率、采出程度、剩餘可采儲量採油速度、潛力的分布和調整井的部署等, 分配到每個區, 確定分區的年產液目標。

2 . 分類井的產液結構調整

在滿足分區年產油量目標的前提下, 根據基礎井網和不同時期投入的調整井的含水率和開採狀況, 調整分類井的產液和含水結構。

3 . 單井結構調整

根據每類井確定的具體目標, 把各種措施落實到每類井的每口井上, 進行每類井井間的注水、采液和含水結構的調整。

整個油田產液結構調整最佳化的關鍵, 在很大程度上就是要最佳化好基礎井網的產液量和產油量。從生產實踐中得到兩方面的認識: 一是不能只注意調整井的投產和產量的接替,而忽略基礎井網的調整。這種做法雖然全區能實現穩產, 在有調整井投產前提下, 可以穩產甚至還能增產, 全區含水上升率也能得到有效控制, 但往往由於整個工作重點, 過分集中在新井投產上, 基礎井網的油量明顯下降, 含水率仍繼續上升, 影響基礎井網本身開發效果的提高; 二是在調整井接替基礎井網的部分產油量以後, 不能過多強調基礎井網的穩產, 而忽略了基礎井網的控水工作。這種做法在調整初期可以使全區含水率下降一個台階, 但是由於基礎井網下降一個台階以後, 仍主要採取提液的方法來保持穩產, 全區含水率和產液量仍然迅速增長。

因此在進行注水產液結構調整時, 對基礎井網既不能放鬆調整工作, 又不能只重視控制產油量的遞減, 而忽略控制含水率的上升。應該在充分做好平面調整的基礎上, 努力控制產油量的遞減和含水率的上升, 使基礎井網的控水工作建立在不斷改善其開發效果的基礎上進行。油田在高含水期尤其高含水後期進行注水產液結構調整的最佳化目標應該是: 在不斷改善基礎井網的開發效果的條件下, 保持全油田產油量的穩定和產液量少量增長。

細分注水技術

細分注水技術就是儘量將性質相近的油層放在一個層段內注水, 其作用是減輕不同性質油層之間的層間干擾, 提高各類油層的動用程度, 發揮所有油層的潛力, 起到控制含水上升和產油量遞減的作用, 是高含水期特別是高含水後期改善注水開發效果的有效措施之一。