于东旭 (中石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江大庆 163712)

水平井开发底水潜山油藏中采油速度优化研究

于东旭 (中石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江大庆 163712)

采油速度对底水油藏底水锥进的影响很大。采用油藏工程方法和数值模拟方法,结合水平井临界产量的确定、水平井见水时间和采油速度的关系等对开发底水潜山油藏中采油速度优化问题进行了研究。结果表明,水平井临界产量受水平段长度、水平井垂向相对位置、油层各向异性等参数的影响;当水平井长度和水平井的垂向相对位置一定时,即采油速度越高,水平井见水时间越早,这不利于底水潜山油藏的开发。通过对A油田B1区块的数值模拟研究表明,结合累计产油变化曲线和含水变化曲线最终确定A油田B1区块的合理采油速度为3.0%左右。

水平井开发;底水潜山油藏;采油速度;临界产量;见水时间

由于底水潜山油藏的裂缝发育,储层垂向渗流能力强,底水锥进较快,因此如何控制底水上升速度以延缓底水锥进是开发底水潜山油藏的关键[1-2]。由于水平井开发技术具有可以钻穿裂缝、增大井筒泄油面积、增加单井产量、减少出砂量、控制底水锥进等特点,目前,该技术已成为底水潜山油藏开发中提高采收率的重要手段[3-6]。下面,笔者对水平井开发底水潜山油藏中采油速度优化问题进行了研究。

1 水平井临界产量的确定

在储层裂缝发育的底水潜山油藏,采油速度对油藏开发效果影响较大,合理控制采油速度可以减少裂缝系统和基质系统油水界面上升速度的差异,减缓不同宽度的裂缝之间底水上升速度的差异,以达到较高的驱油效率。为了获得更好的经济效益,应尽可能提高产量;如果水平井单井产量过高,采油速度过快,水平井单井产量超过临界产量,势必导致含水快速上升,产生底水锥进,缩短无水采油期并降低最终采出程度。因此,对于用水平井开发底水潜山油藏,为了确定合理的水平井产量和采油速度,临界产量的确定尤为重要。

目前,国内外关于底水潜山油藏水平井临界产量预测模型较多,其中程林松-范子菲模型[7-9]较为典型,具体公式如下:

式中,qc为水平井临界产量,m3/d;kh、kv分别为水平方向渗透率和垂直方向渗透率,mD;β为油层各向异性,β=;Δρ为油水密度差,kg/m3;B0为原油体积系数;μ0为原油黏度,m Pa·s;h0为油层厚度,m;hwc为水平段到原始油水界面的高度,m;L为水平段长度,m;rw为水平段井筒半径,m;g为重力加速度,9.8m/s2。

从式 (1)中看出,水平井临界产量受水平段长度、水平井垂向相对位置、油层各向异性等参数的影响。当其他参数不变时,增加水平段长度,可以提高水平井临界产量,且水平井临界产量与水平段长度呈线性关系,表明在产量恒定条件下,较长水平段单位长度上井筒压降较小,由此延缓底水锥进。但从经济角度考虑,不是水平段长度越长越好,因为水平段长度越长,投资成本越高,且由于井筒内的流动为变质量流动,产能并不随着水平段长度的增加而线性增加。因此,在利用水平井开发底水潜山油藏时,应确定合理的水平段长度,从而获得最佳水平井临界产量。

2 采油速度与水平井见水时间的关系

油井投产后,底水在生产压差的作用下不断向上锥进。底水从油水界面锥进到井底的时间,即油井的见水时间。假设地层上部封闭,油水边界为定压边界,且认为供油半径为无限大,考虑地层水平和垂向渗透率差异时,底水潜山油藏水平井的见水时间计算公式为[9]:

从式 (4)可以看出,当水平井长度和水平井的垂向相对位置一定时,即采油速度越高,水平井见水时间越早,这不利于底水潜山油藏的开发。水平井见水时间与采油速度关系曲线图如图1所示。由图1可知,随着采油速度逐渐增加,水平井见水时间逐渐减小。

图1 水平井见水时间与采油速度关系曲线图

3 应用

B1区块属于A油田,构造位置位于该油田凹陷西部和中部生油洼槽之间的构造带,呈北东向展布。岩石类型以轻微变质含炭质粉砂质泥岩、不等粒长石岩屑砂岩为主。储层类型较复杂,有孔隙型,裂缝、孔洞及溶孔型,属于双孔隙介质储层。裂缝较发育,高角缝、网状缝并存,顶部多为网状裂缝,裂缝部分有岩脉充填。虽然孔渗较低,但该区块裂缝溶洞发育,起到了沟通孔隙、提高渗透率的作用,因而属于裂缝-孔隙性储层。

3.1 数值模型的建立及参数的选取

根据B1区块地质特征,建立双孔双渗模型,该模型是在单一介质模型的基础上加一套裂缝模型建立的 (裂缝模型包括裂缝的孔隙度、渗透率、饱和度、相渗曲线等,人工裂缝沿着最大主应力方向)[10]。选取44×25×304(X×Y×Z)角点网格系统,X、Y方向的网格步长均取60m,Z方向的网格步长取2m。储层和流体性质参数依据实测数据取值,包括地层压力、流体高压物性数据、岩石、油气水的压缩系数、油水密度和黏度 (见表1)。

表1 储层和流体性质参数表

3.2 确定合理采油速度

根据B1区块所建数值模型,考虑水平井长度、方位、垂向位置等影响,优选水平井最佳设计参数,在B1区块油层发育相对有利的位置部署2口水平井,并考虑与周围直井井网匹配,由此考查不同采油速度调节下累计产油变化情况 (见图2)。从图2可以看出,采油速度较低时,累计产油相对较少;当采油速度大于3%时,开发后期累计产油增长幅度逐渐减缓,这是由于该区块底水突破后含水快速上升,导致水平井开发效果变差。因此,从累计产油变化情况来看,该区块的采油速度控制在3.0%较为适宜。

采用不同采油速度方案时含水变化曲线图如图3所示。从图3可以看出,当采油速度为1.0%或2.0%时,虽然含水率较低,但累计产油较少,经济效益较差;当采油速度大于3.0%,含水率较高,且开发后期累计产油增幅较小。综合考虑,将该区块采油速度控制在3.0%左右。

图2 采用不同采油速度方案时累计产油变化曲线图

图3 采用不同采油速度方案时含水变化曲线图

4 结论

1)水平井临界产量受水平段长度、水平井垂向相对位置、油层各向异性等参数的影响。

2)当水平井长度和水平井的垂向相对位置一定时,即采油速度越高,水平井见水时间越早,这不利于底水潜山油藏的开发。

3)通过对A油田B1区块的数值模拟研究,结合累计产油变化曲线和含水变化曲线,最终确定A油田B1区块的合理采油速度为3.0%左右。

[1]喻高明,凌建军,蒋明煊.砂岩底水油藏底水锥进影响因素研究[J].江汉石油学院学报,1996,18(3):59-62.

[2]万仁溥,王鸿勋.水平井开采技术[M].北京:石油工业出版社,1995.

[3]袁士义,宋新民,冉启全,等.裂缝性油藏开发技术[M].北京:石油工业出版社,2004.

[4]安小平,何永宏,熊维亮,等.底水油藏开发中后期水平井挖潜技术研究[J].石油天然气学报(江汉石油学院学报),2002, 24(1):318-321.

[5]许维娜,石军,颜江,等.陆梁油田薄层底水油藏水平井井筒模拟研究[J].西南石油大学学报,2013,35(1):110-115.

[6]胡勇,廖新武,许聘,等.水平井技术在秦皇岛32-6油田西区底水油藏中的开发实践[J].海洋石油,2010,30(1):90-95.

[7]程松林,郎兆新,张丽华.底水驱油藏水平井锥进的油藏工程研究[J].石油大学学报,1994,18(4):43-47.

[8]范子菲.底水驱动油藏水平井产能公式研究[J].石油勘探与开发,1993,20(1):71-75.

[9]张学磊,李传亮,樊茹.采油速度对油水界面上升和底水锥进的影响[J].断块油气田,2010,17(5):583-585.

[10]陈明,沈燕来,杨寨.底水油藏水平井合理位置的确定方法研究[J].西南石油学院学报,2003,25(6):31-34.

[编辑] 李启栋

TE34

A

1673-1409(2014)20-0087-03

2014-03-01

中国石油天然气集团公司科技重大专项(Q/D YYKY2·8-1-2009)。

于东旭(1984-),男,助理工程师,现主要从事油气田开发方面的研究工作。