特低渗油藏有效注水开发评价研究
第一篇开题报告
一、研究的目的意义：
低渗透油气田广泛分布于全国的各个油区。

截止2000年底，我国已探明低渗透油气田地质储量52.14×108t，占全部探明地质的26.1% 。

基于我国能源发展战略和我们油气资源品位现状，低渗、特低渗油田储量的开发已成为我们路上石油工业稳定发展的重要潜力，是未来石油工业可持续发展的技术方向，开发好低渗、特低渗油田储量具有重要的现实意义和深远的战略意义。

本课题旨在优化低（特低渗）油藏开发过程中，通过合理有效注水，最终提高油藏最终采收率，具研究的价值和实际的意义。

二、研究现状：
改善油藏开发效果是世界石油关注的大问题，它关系着原油产量和油田开采的经济效益。

在世界石油开发历史中，由于水具有价廉、供应量充足、驱油效率高等特点，世界上绝大多数油田都把注水开发方式作为驱替地层原油、维持地层压力、有效改善油藏开发效果的首选措施，目前世界油气田每天的注水量达数千万立方米，前苏联有260个油田采用注水开采，英国、加拿大90%的石油是通过注水采出的。

在目前以及今后相当长的一个时期内，注水开发仍将是油田开发的主要方式。

对于从事油田开发的工作者来说，研究注水开发油田的水驱开发技术具有重要价值，其研究成果能为油田的调整挖潜措施提供决策依据。

前苏联广泛应用了投资少、见效快的水动力学方法，改善了油田开发效果，取得了明显的降水增油效果；美国主要采取了加密井网强化采油和关闭高含水井的方法，也取得了较好的降水增油效果。

我国在50年代就着手对注水开发油田进行研究，尤其在“七.五”以来，对油田水驱开发机理及如何改善油田水驱开发效果等方面作了大量的
研究，得出了不少具有指导意义的经验性结论。

但对于低（特低）渗透油田，由于储层孔喉细小，结构复杂，渗流阻力大，固液表面分子力作用强烈，使流体的渗流特征和渗流规律与中、高渗透油层中的渗流特征和渗流规律有很大的不同，主要表现在以下几方面：
（1）渗流环境特征对渗流影响明显
中、高渗透油层，采出的油主要来自大孔隙，而低渗透储层小孔道所占比例大，采出的油主要来自小孔隙；流体通过小孔隙的渗流与通过大孔隙的渗流有明显的差别。

当孔隙小到一定程度时，将导致渗流规律的变化。

渗流环境特征对渗流规律影响主要体现：①.低渗透储层比表面积大，其渗透率低，且其吸附能力强，因而油层束缚水饱和度和残余油饱和度一般较高，水驱油效率低。

②.低渗透储层岩石孔道小，原油微观边界层厚度大，它对低渗透储层中流体渗流有着重要的影响；由于微观边界层内原油的组分呈现规律性变化，越靠近固体表面，重质组分含量越大；因此，在离固体表面不同的地方，原油微观边界层有不同的结构力学性质；不同结构力学性质的原油，有着各自相应的极限剪切应力；当剪切应力等于或大于极限剪切应力时，该原油才流动；这就是为什么流体在低渗透油层中渗流时，呈现一定启动压力梯度的根本原因。

③.低渗透储层喉道半径小，其毛细管力非常大，对渗流的影响也相当显著；当驱动压力不足以抵消毛细管力效应时，连续油流将被卡断，变为分散的油滴，导致渗流阻力的增大和驱油效率的降低。

④.低渗透储层中孔喉变化的频繁程度大于中高渗透油藏，孔喉比更大，贾敏效应更加显著。

（2）低（特低）渗透油层非牛顿（非达西）渗流特征明显
达西定律的假设条件为：流体为均质的牛顿流体，液流为线性流状态，流体与孔隙介质不起作用。

然而，由于流体分子与岩石固体分子之间的吸附作用力，使流体分子会在岩石固体表面上形成一定厚度的、具有反常的力学性质和很高的抗剪切能力、用机械方法很难除去的流体膜。

在中、高渗透油藏中，吸附的流体膜厚度与储层孔喉尺寸相比小很多，岩石固体表面流体吸附膜的存在对流体渗流空间的影响小，因而在中、高渗透油藏中流体的渗流状况与达西定律假设条件比较接近；而在低渗透油藏中，吸附的流体膜厚度与储层孔喉尺寸更接近，岩石固体表面流体吸附膜的存在对流体渗流空间的影响明显，因而在低渗透油藏中流体
的渗流状况与达西定律假设条件相差较大，因而以达西定律为基础的渗流理论和方法，难以指导低渗透油藏科学合理开发。

低渗透油层非牛顿（非达西）渗流的明显特征是，液体渗流具有较明显的启动压力梯度。

非牛顿（非达西）渗流特征具体表现为：①在压力梯度与渗流速度关系曲线上，当压力梯度在比较低的范围内，渗流速度的增加呈凹型非线性曲线；
②当压力梯度较大时，渗流速度呈直线性增加，该直线段的延伸与压力梯度坐标交于不经过坐标原点的某点（这个交点称为拟启动压力梯度）；③低速非达西渗流特征与流体性质和渗透率有关，渗透率越低或原油粘度越大，凹型非线性段延伸范围愈长，启动压力梯度愈大；④当存在启动压力梯度时，单井产量将减小，其减小的幅度与渗透率大小、原油的极限剪切应力和井距有关；渗透率越低，油井产量降低的程度越大；原油的极限剪切应力越大，油井产量降低的程度越大；井距越大，油井产量降低的程度越大；生产压差越小，油井产量降低的程度越大。

三、研究思路、研究内容及技术路线
3.1低渗、特低渗透油藏的开发过程中存在的问题及主体技术
低渗、特低渗油田储量可观，但由于其低压、低渗甚至高压、特低渗的低效地质特点以及低渗油藏储层中存在低速非达西特性引起的渗流启动压差，储层物性不可逆转的应力敏感伤害，导致常规开发方式下低渗油气藏最终采收率远低于一般油气藏最终采收率，开发的经济效益较差。

在低渗、特低渗透油藏的开发过程中存在如下问题：①油层天然能量及自然产能低、能量消耗快；②油藏的异常高压与井底附近注水压力衰竭快等特点，导致油田注水开发困难、油井见效缓慢、开发方式以弹性及溶解气驱为主，具有自然能量开采递减大，采收率低的特点；
③天然微裂缝的存在，增加了注水开发的难度；④低渗储层存在渗流启动压力梯度及驱替压力梯度大等特点，导致地层压力下降快且分布不均衡，注入水影响范围受限而影响注水开发最终效果；⑤见水后采液采油指数下降快、油田稳产能力差、采收率低等特点，在油田开发初期就容易形成了低产的被动局面。

随着油气勘探开发技术不断提高，对我国油田大多数低渗、特低渗的非常规
油气资源而言，充分作好技术研究与攻关工作，发挥油藏精细描述等地质研究工作和油气开采、油层配套的“改造投产”技术等科技优势，是可以获得较好的勘探开发效益的。

目前低渗透油田开发主体技术包括:①开展油藏精细描述,寻找相对高产富集区(即“甜点”)；综合应用地应力、测井、地质和地震确定裂缝的分布规律。

②实行早期或超前人工注水,保持油藏压力,提高原油的驱动能量,并避免储集层的应力敏感性伤害。

③实施整体压裂或有效的重复压裂,保证油井达到经济产能。

④优化开发井网部署,细分开发层系，采用较小井距、较大井网密度,保证有较大的注采压差。

⑤预测地应力方向及地应力参数,注重注采系统与地应力方向保持一定的角度,以避免注入水沿人工或天然裂缝突进,并尽可能利用人工裂缝扩大波及体积。

⑥早期实施人工举升开采方式,以保持采油井有较大生产压差,提高单井产量。

⑦采取严格的油层保护措施,保证注入水水质；实施高压注水,保证注采平衡。

⑧采用丛式井、小井眼钻井,简化地面集输流程,提高低渗透油田开发整体效益。

⑨发展低渗透油藏注气混相、近混相和非混相驱油等注气方式。

3.2 研究思路
选取一定量的低（特低）渗油藏为研究对象，结合实例，通过对选取的低（特低）渗油藏渗流机理（含低渗油藏启动压力梯度）、产量递减规律及水驱特征，及开发过程中如何优化注水时机、井距、注入压力、注入水的组分、井网部署等参数，达到提高油藏开发的最终采收率的目的，在上述研究的基础上提出不同井网类型下特低渗油藏有效注水合理开发技术政策。

3.3 主要研究内容
（1）利用油藏各种地质资料，研究评价工区油藏的地质特征；
（2）开展评价井低（特低）渗油藏渗流机理及稳定注水渗流的研究；
（3）以不同典型井网类型单元为研究对象，论证分析不同注水开发模式改善油田开发效果的机理，建立低（特低）渗油藏考虑启动压力梯度时的稳定渗流理论；
（4）根据不同井网油藏的沉积微相，油藏构造，储层物性，流体物性等研
究成果，建立工区定量化地质模型，从油藏最终开发效果、无水采油量、生产动态特征等指标，研究确定不同井网类型下油藏有效注水合理开发政策（包括注水时机、注水强度、注水速度、累积注水量、累积注水时间等）。

3.4 技术路线
（1）运用油藏地质与油藏工程方法对研究区域的地质特征进行评价；
（2）采用渗流力学、油藏工程和模拟实验等方法和手段，分析选取的低（特低）渗油藏渗流机理，查阅资料，结合目前已成形的渗流理论，建立该油藏稳定注水渗流理论；
（3）运动油藏地质建模技术，建立研究区域定量化地质模型（在老师指导下）；
（4）采用油藏模拟方法，研究确定不同井网类型下特低渗油藏有效注水合理开发技术政策。