边水油藏水平井水淹影响因素分析

2014-02-19苏建栋

石油工业技术监督 2014年9期

苏建栋

中国石化河南油田分公司第一采油厂（河南桐柏 474780）

中国石化河南油田分公司（以下简称河南油田）经过三十多年开发，目前处于特高含水开发阶段，主力层主体区水淹严重，不具备井网继续加密调整的物质基础，水平井主要部署在剩余油相对富集的条带状小断块油藏、土豆状或条带状小油砂体、整装油藏的边角部位、砂砾岩油藏等。水平井投产初期大部分井产能较高，但是开采一段时间后含水上升较快，治理难度较大。目前关于水平井水淹因素的研究以底水油藏居多，而河南油田主要以边水油藏为主，对边水油藏水平井水淹影响因素的研究涉及较少，因此，有必要开展此方面研究，为水平井的开发调整提供指导。

1 建立地质模型

以河南油田采油一厂张店油田南79断块的储层及流体物性参数为基础，建立三维地质模型[1]。油藏顶面埋深为1 525m，有效厚度为4.0m，地层压力为15MPa，孔隙度为40%，含油饱和度为0.675，地层原油黏度为4.25mPa·s，岩石压缩系数5.7×10-4MPa-1，水平方向渗透率为 200×10-3μm2，垂直方向渗透率 20×10-3μm2，地层温度为 75℃。模型中水平井位于油藏中部，水平段长500m，油藏边部设有数值水体以模拟边水；网格模型设为XY方向网格数均为199，网格步长均为5m，总长995m；Z方向划分为1个小层，厚度为4m。

2 边水油藏水平井水淹影响因素分析

首先找出了对水平井开发边水油藏水淹的影响因素[2-3]，其中包括油藏地质因素和开发因素，地质因素主要考虑了油藏非均质性和油水黏度比；开发因素包括产液速度、水平井轨迹、水平井位置和水平井长度，通过对水平井个水淹因素进行数值模拟研究[4]，对这些因素进行敏感性分析。

2.1 地质因素影响分析

2.1.1 油水黏度比影响因素分析

稀油油藏和稠油油藏的水平井水淹规律有很大区别，在此模拟了油水黏度比分别为4.25、50、80、150时对水平井水淹状况的影响,研究得出：在相同的工作制度下，油水黏度比越小，累计产油量越大，低含水期越长，见水后含水上升的速度越缓慢，见水时间也越晚，油水黏度比大于50后，对水平井水淹影响变小。

2.1.2 油藏非均质性影响因素分析

油藏的非均质性[5-8]对水平井水淹的影响比较显著，在此考虑了垂向非均质性（垂向与水平渗透率比Kv/Kh）以及油藏的韵律性对水平井水淹的影响。

1）垂向非均质性对水平井水淹的影响。垂向非均质性由垂向与水平渗透率比（Kv/Kh）来衡量，在此模拟了垂向与水平渗透率比值分别为0.1、0.2、0.4、0.8时，对水平井水淹的影响，研究得出：对于边水油藏来说，垂向与水平渗透率比对油藏开发效果的影响并不显著。

2）平面非均质性对水平井水淹的影响。运用典型模型，模拟了平面非均质性极差分别为2、5、10、20时对水平井水淹情况影响，可以得出：平面非均质性越强，见水时间越早，见水后含水上升越快，水淹程度越强，水平井开采效果越差。极差大于10后，平面非均质性对水平井水淹的影响变小。

2.2 开发因素影响分析

2.2.1 水平井轨迹对水淹规律的影响

为了对比研究不同轨迹水平井的水淹规律[9-12]，设定水平井距离边水100m，日产液量100m3/d，分别模拟研究了水平型、凹形、“S”型3种不同轨迹的水平井水淹状况。由研究结果得出，水平井的轨迹对水平井水淹的影响不太显著。但相比较而言，在相同水体大小情况下，水平型见水后含水上升的速度最慢，无水采油期最长，累计产油量最高。凹形的次之，“S”型的开采效果最差。

2.2.2 水平井的产液速度对水淹规律的影响

为研究产液速度对水平井水淹规律的影响，在此模型中，分别模拟研究产液速度为30、100、200、500m3/d时，对水平井水淹的影响。研究得出，边水与水平井平行时，产液速度对水平井水淹的影响比较显著。产液速度越小，无水采油期越长，含水率达到98%时累计产油量越大，但生产时间也最长。

2.3 水平井射孔段长度对水淹规律的影响

为分析水平井射孔长度对水淹规律的影响[13-14],建立了理论模型，模型中设定水平段长500m，分别模拟水平井射孔段长100、300和500m时水平井的水淹状况，由模拟结果得出，射孔段长度对水平井水淹的影响比较显著。相同水体大小情况下，射孔段越长，无水采油期越长，见水后含水上升的速度越慢，累计产油量越高。随水平井长度的增加，受水平井筒摩擦损失的影响，水平井产量呈非线性增加。

2.4 水平井与边水距离对水平井水淹规律的影响

边水油藏中，边水为驱动能量。水平井与边水的距离会直接影响水平井见水时间以及见水后含水上升速度。利用典型模型模拟了水平井距边水50、100、200和400m时水平井的水淹状况，结果得出：水平井与边水距离对水平井水淹的影响最为显著，水平井距离边水越远，见水越晚，无水采油期越长，水平井累计产油越高，但边水距离过远时地层压力下降越快，当边水能量不充足的时候，会因地层压力过低导致关井；水平井与边水距离为50m时，由于距离过近，含水上升较快；与边水距离为400m时距离过远，地层压力又下降过快，含水达到80%左右时已面临关井，因此水平井与边水距离在100～200m范围内较为合适。

2.5 剩余油分布对水平井水淹规律的影响

对于不同油藏，开采一段时间后，会形成不同的剩余油分布，因此水平井钻遇井段不同，其剩余油饱和度不同。在此建立典型模型，模拟了2种方案情况下水平井的水淹状况：方案1，先射开剩余油饱和度较高的水平井右段250m，含水80%时再射开剩余油饱和度较低的左段250m；方案2，先射开剩余油饱和度较低的水平井左段250m，含水80%时再射开剩余油饱和度较高的右段250m。

由模拟结果分析对比得出，水平井先射开剩余油饱和度较高的井段，则低含水期越长，含水上升越慢，累计采油量越大。

3 边水油藏水平井水淹影响因素评价

3.1 灰色关联分析方法

用灰色关联度评价法定量分析各种因素对水平井水淹的影响，可以找出各种因素之间的关联性，并判断其主要影响因素。灰色关联分析（GRA）方法是一种多因素统计分析方法，从求解系统中各因素之间的主要关系，找出影响目标值的重要因素，从而掌握事物的主要特征，是对一个系统发展变化态势的定量描述和比较方法。以各因素的样本数据为依据，用灰色关联度来描述各因素间关系的强弱、大小和次序。如果样本数据系列反映出两因素变化的态势（方向、大小、速度等）基本一致，则它们之间的关联度较大；反之，关联度较小。其主要包括以下6个步骤：①确定分析序列；②对变量序列进行无量纲化；③求差序列、最大差和最小差；④算关联系数；⑤算关联度；⑥依关联度排序。

3.2 水平井水淹影响因素灰色关联分析

由上述水平井水淹影响因素分析可知，影响水平井水淹的因素主要有垂向非均质性、平面非均质性、油水黏度比、产液速度、射孔长度、水平井轨迹、与边水距离、剩余油分布等[15-16]，下面应用灰色关联分析法[17]，评价各因素对边水油藏水平井水淹的影响程度。

首先根据各因素分析时的数值模拟结果，确定水平井水淹影响因素及其指标量级（表1）。其中与边水距离、剩余油分布为逆向指标，选出最优序列后，无量纲处理结果见表2。

运用灰色关联计算方法，可得出以上各影响因素与水平井水淹的关联度（表3）。

表1 水平井水淹影响因素指标

表2 影响因素无量纲数据

表3 影响因素关联度评价表

经灰色关联法分析得出，边水油藏水平井水淹各影响因素排序为：与边水距离＞平面非均质性＞剩余油分布＞产液速度＞油水黏度比＞射孔段长度＞水平井轨迹＞垂向非均质性。

水平井开发边水油藏时，对水平井水淹影响最大的为水平井与边水的距离，其次为产液速度和水平井轨迹。水平井射孔位置距离边水越近，边水突进受水平井生产所造成的压降影响越大，边水突进越严重。前人研究表明，边水的突破时间与“水平井与边水的距离”的平方成正比。由此可见，水平井距边水的距离是影响边水突进的重要因素。在实际生产中，应选择距离边水较远的位置部署水平井，以延缓边水突进。

4 结论

1）影响水平井水淹规律的生产因素考虑了水平井轨迹、产液速度、射孔段长度、距离边水的距离。水平井轨迹对其水淹的影响较小；产液速度越小，无水采油期越长，累计产油量越大，但生产时间也最长，生产时应考虑合理的采液速度；射孔段长度对水平井水淹的影响比较显著，相同水体大小情况下，射孔段越长，无水采油期越长，累计产油越高；水平井与边水距离对其水淹的影响最为显著，距离边水越远，见水越晚、累计产油越高，但地层压力下降越快。

2）经灰色关联法分析得出，影响边水油藏水平井水淹的因素排序为：与边水距离＞平面非均质性＞剩余油分布＞产液速度＞油水黏度比＞射孔段长度＞水平井轨迹＞垂向非均质性。