油田試壓車：人工保持油層壓力的具體方法

下面介紹人工保持油層壓力的具體方法。

  1.人工注水人工注水就是在油田開發過程中，人為地把水注入油層中或底水中，以保持或提高油層的壓力。目前國內外油田采用的注水方式歸納起來主要有四種：邊緣注水、切割注水、面積注水和點狀注水。所謂注水方式就是注水井在油藏中所處的部位以及注水井與生產井之間的排列關系。

  總的來說，一個油田的注水方式要根據國內外油田的開發經驗與本油田的具體特點來確定。應針對不同的油田地質條件選擇不同的注水方式。油層性質和構造條件是確定注水方式的主要地質因素。下面分別介紹各種注水方式的定義及其適用條件。

  1)邊緣注水在邊緣注水方式中，注水井排位于構造中油水邊緣附近的等高線上，基本上與含油邊緣平行。這樣可使油水前緣有一個良好的界面，讓水向油區均勻推進，實現較高的采收率，如圖4-12所示。

圖4-12　邊緣注水示意圖

  實線—含油外緣；虛線—含油內緣；△—注水井；○—生產井邊緣注水方式適用于面積不大(油藏寬度不大于4～5km)、構造比較完整,油層穩定,邊部和內部連通性好,油層的流動系數較高的油田。

  世界上采用邊緣注水開發方式比較成功的有前蘇聯的巴夫雷油田。該油田的面積為80km2，平均有效滲透率是600×10-3μm2，油層比較均勻、穩定，邊水活躍。采用邊緣注水方式后，油層的平均壓力穩定在14～15 MPa。在注水后的5年內，原油日產量基本上沒有波動。

  邊緣注水方式的優點是油水界面比較完整，注入水逐步由外向油藏內部推進，因此比較容易控制水線。無水采收率和低含水期采收率較高，最終采收率也很高。適用于邊水比較活躍的中小油田。邊緣注水方式也有缺點。由于遮擋作用，能夠受效的生產井一般不超過三排。當油田較大時，其內部的生產井難以受到注入水的影響。此外，部分注入水可能會發生外溢現象，從而降低注水效果。

2)邊內切割注水對于面積大、儲量豐富、油層性質穩定的油田，一般采用邊內切割注水方式。注水井排將油藏分割成若干個相對獨立的單元。每個單元稱為一個切割區，可以看作是獨立的開發單元進行開發和調整，如圖4-13所示。

圖4-13　邊內切割注水示意圖

  △—注水井；○—生產井采用邊內切割注水方式的條件是：油層分布面積大,注水井排上可以形成比較完整的切割水線；每個切割區內布置的生產井與注水井之間有較好的連通性；油層具有一定的流動系數，以保證在切割區一定的井排距離內，注入水能比較好地傳遞到生產井排。

  實施邊內切割注水時需要經歷排液、拉水線和全面注水三個階段。排液的目的是清除注水井井底周圍油層內的污染物，在井底附近造成局部低壓帶。拉水線就是注水井排上一口井排液，一口井注水，在注水井排上首先形成水線。全面注水就是在拉水線的基礎上，把注水井排上的排液井改為注水井，使注水井排上的水線向切割區內的生產井排推進。

  國內外一些大油田采用邊內切割注水方式取得了很好的開發效果。例如，前蘇聯的羅馬什金油田采用邊內切割注水方式，效果很好，大部分油井保持了自噴生產。美國的面積約為200km2的克利—斯耐德油田，初期依靠彈性能量開采，之后轉為溶解氣驅方式。為了提高采油速度和最終采收率，后來采用了邊內切割注水方式，使油田由溶解氣驅動改變成水壓驅動。結果油層壓力得到恢復，大部分油井保持了自噴。我國的大慶油田面積大，其中一些好油層的儲量大、油層延伸長度大、油層性質好，占儲量80%以上的油砂體都可以延伸到3.0km以上。這些油層采用邊內切割早期注水的方式開采，已取得了很好的開發效果。

  邊內切割注水方式的優點是：可根據油田的具體地質特征選擇最佳的切割井排形式、方向和切割距；可以根據開發期間認識到的油田更詳細的地質構造資料，進一步調整為面積注水方式；切割區內生產井排受益情況比邊緣注水方式好。

  但這種注水方式也有其局限性。第一，不能很好地適應油層的非均質性。對于在平面上油層性質變化較大的油田，往往使相當部分的注水井處于低滲地帶，造成注水效率不高。第二，同一切割區內，內排與外排生產井受注入水的影響不同，因而開采不均衡。外排井的生產能力大、見水快，而內排井的生產能力不易發揮。第三，注水井排兩側的地質條件不同時，會出現區與區之間的不平衡。

  3 )面積注水將油層按照一定的幾何圖形劃分成若干個單元，在每個單元的頂點和中心部位分別布置生產井和注水井，從而構成在整個含油區域內的面積注水方式。根據油井和注水井相互位置及構成的井網形狀，面積注水可分為四點法、五點法、七點法、九點法、反九點法、正對式排狀注水、交錯式排狀注水等。值得指出的是，不同國家甚至同一國家的不同油田，關于面積井網的命名方法可能會不同。一種是以注水井為中心包括周圍的生產井而構成的注水網格來命名，在這個網格中一共有幾口井就稱為正幾點井網，簡稱幾點井網。另一種則以生產井為中心包括周圍的注水井而構成的單元來命名。這里我們采用第一種命名方法。將正井網中的生產井與注水井的位置對調而得的井網稱為反井網。井網的特征可借助于圖4-14說明。

圖4-14　面積注水井網示意圖

  △—注水井；○—生產井從圖4-14中可以看出：四點井網是由一口注水井和周圍的三口生產井構成的。每口注水井影響三口生產井，而每口生產井同時受到六口注水井的影響。該井網的注水井與生產井井數比為2∶1。不同面積井網的井網參數簡要列于表4-2中。

表4-2　不同面積井網的井網參數

  早期進行面積注水開發時，注水井經過適當排液即可轉入注水，并使油田投入全面開發。這種注水方式實質上是把油層分割成許多小單元。一口注水井控制一個單元，并同時影響周圍的幾口油井。而每口油井又同時在幾個方向上受注水井影響。顯然，這種注水方式的特點是采油速度較高，生產井容易受到注入水的充分影響、見水時間早。

  采用面積注水方式的條件是：第一，油層分布不規則，多呈透鏡狀分布；第二，油層的滲透性差,流動系數低；第三，油田面積大,構造不夠完整,斷層分布復雜；第四，可用于油田后期的強化采油，以提高采收率；第五，雖然油田具備切割注水或其他注水方式的條件，但為了達到更高的采油速度，也可采用面積注水方式。

  2.人工注氣人工注氣是在油田開發過程中，用人工方法把氣體注入油層中，以保持和提高油層壓力。人工注氣分為頂部注氣和面積注氣。頂部注氣就是把注氣井布置在油藏的氣頂上，向氣頂中注氣以保持油層壓力；面積注氣是根據需要按某種幾何形狀在油田的一定位置上部署注氣井和采油井，進行注氣采油。

  三、開發方式的選擇對于具體油田，開發方式的選擇原則是：既要合理地利用天然能量又要有效地保持油藏能量，確保油田具有較高的采油速度和較長的穩產時間。為此，我們必須進行區域性的調查研究，了解整個水壓系統的地質、水文地質特征和油藏本身的地質—物理特征，即必須了解油田有無邊水、底水，有無水源供給區，中間是否有斷層遮擋和巖性變異現象，油藏有無氣頂及氣頂的大小等。

  當通過預測及研究確定油田天然能量不足時，則考慮向油層注入水、氣等驅替工作劑。

  注入劑的選擇與儲集層結構及流體性質有密切關系。當儲集層滲透率很低時，注水效果通常較差，油井見效慢。若儲集層性質均勻、滲透性好、水敏性粘土礦物少、原油粘度低，注水開發效果就好。當斷層或裂隙較多時，注入流體可能會沿斷裂處竄入生產井或非生產層。因此，必須搞清斷層的走向和裂隙的發育規律，因勢利導，以擴大注入劑的驅替面積。

  開發過程的控制，即開發速度也會對驅動方式的建立產生重大影響。開發速度過大，由于外排生產井的屏蔽遮擋作用，往往使內部油井難以見效。也可能造成氣頂和底水錐進、邊水舌進，影響最終采收率。開發速度過小又滿足不了對產量的要求。

  實施人工注水、注氣還要考慮注入劑的來源及處理問題。注水必然要涉及水質是否與儲集層配伍以及環保等問題。注入冷水、淡水可能會對地下溫度、原油物性及粘土礦物產生影響。因而需要考慮是否要加添加劑、是否要進行加熱預處理等。

  顯然，向油層注入驅替劑會增加油田的前期投資、設備和工作量。因此，需要對采取該措施所能獲得的采收率和經濟效益進行預測。

  人們最初向油層注水，是當油田開采了相當長的時間，天然能量接近枯竭的時候，為了進一步采出油層中剩余的原油而進行的。這種做法稱為晚期注水。在長期的油田開發實踐中，人們發現保持油層壓力越早，地下能量損耗就越少，能開采出的原油也就越多。于是就有意識地在油田開發初期向油層注水以保持壓力，這種方法叫早期注水。目前，世界上許多油田都采用了早期注水。我國的大慶油田，在總結了國內外油田開發經驗和教訓的基礎上，根據本油田的特點，在油田開發初期就采用了邊內切割注水保持油層壓力的開發方式。生產實踐表明：由于油層壓力保持在一定水平上，油層能量充足，油田產量穩定。

  由于水的來源廣、價格便宜、易于處理，而且水驅效果一般比溶解氣驅等驅動方式好，我國有條件的油田都采用注水方式開發，并取得了顯著的經濟效益。它是我國現階段科技水平的產物，今后有待于進一步發展。此外，為了實現有效注水，還應采取多方面的措施，尤其是工程工藝方面的措施，以提高水驅效果。

  總之，人工保持油層壓力的方法，要根據油田的具體情況來確定。