朱永峰　曹 鹏　罗日升　戴传瑞　崔仕提

(1. 塔里木油田公司勘探开发研究院， 新疆 库尔勒 841000； 2. 中国石油杭州地质研究院， 杭州 310023；3. 中国石油集团碳酸盐岩储层重点实验室， 杭州 310023)



底水油藏水平井见水时间预测方法筛选与应用

朱永峰1曹 鹏2,3罗日升1戴传瑞2 ,3崔仕提1

(1. 塔里木油田公司勘探开发研究院， 新疆 库尔勒 841000； 2. 中国石油杭州地质研究院， 杭州 310023；3. 中国石油集团碳酸盐岩储层重点实验室， 杭州 310023)

摘要：针对常用的几种水平井见水时间预测方法进行敏感性分析，比较各种模型的优劣。敏感性分析结果显示，Permadi 和Pual Papatzacos 方法预测结果与实际吻合程度较高，建议优先选用。

关键词：水平井； 底水油藏； 预测模型； 见水时间； 敏感性

相对于直井开采技术而言，底水油藏开发中的水平井开采具有控油面积大，初期产量高，成本回收快等优势。 但采用水平井开发时，油井见水后的产量递减较快，且找水堵水措施的实施难度较大；因此，准确预测水平井的见水时间，及时调整工作制度，对于底水油藏水平井的有效高效开发意义重大。本次研究中，将针对目前常用的5种见水时间预测方法进行分析，根据各模型筛选及敏感性分析结果，推荐优选模型。

1水平井见水时间预测的几种方法

在水平井开采底水油藏时，井筒周围产生的压力降及油藏中的物质平衡关系使得底水油藏中油水界面呈脊形上升变形，其方向垂直于水平井方向的横截面而形状类似于直井中形成的“锥面”，此变形界面称为底水水脊。图1所示为水平井水脊模型示意图[1]，图中给出了理想模型和实际模型。理想模型未考虑均质油藏中井筒压力损失的影响，而实际模型中底水油藏底水脊首先在跟端A点突破，而后进一步从趾端B点突破。国内外学者也设计了一些物理模拟实验[2-5]，用来模拟水脊形成的真实形态。

综合调研各类文献，在此列出目前几种典型的底水油藏水平井见水时间预测方法及其模型。

(1)Pual Papatzacos方法[6]。此方法由Paul Papatzacos等人于1989年提出，在此我们称其为Pual Papatzacos方法。

图1　水平井水脊模型示意图

对原公式进行整理，推导出水平井水脊突破时间预测公式：

(1)

式中：tBT—— 见水时间，d；

Bo—— 原油体积系数，小数；

qo—— 油井产量，td；

hwc—— 避水高度，m；

kh—— 水平渗透率，μm2；

kv—— 垂向渗透率，μm2；

L—— 水平段长度，m；

φ—— 孔隙度，小数。

(2)程林松方法[7]。此方法由程林松等人于1994年提出，在此简称程林松方法，其模型见式(2)：

(2)

式中：ho—— 油层厚度，m 。

(3)范子菲方法[8]。此方法由范子菲等人于1995年提出，在此简称范子菲方法， 其具体模型见式(3)：

(3)

(4)Permadi方法[9]。此方法由P.Permadi于1998提出，在此简称Permadi方法，该方法相关模型见式(4)—(6)：

水平井水脊突破时间预测模型：

(4)

油井产量qo条件下的生产压差Δp：

(5)

底水油藏水平井平均水侵厚度预测：

(6)

各式中：Δp—— 产量为qo条件下的生产压差，Pa；

μo—— 原油黏度，mPa·s；

μw—— 地层水黏度，mPa·s；

Δγow—— 油水重度差，Pam；

Sor—— 残余油饱和度，小数；

Xe—— 油藏边界宽度，m；

Ye—— 油藏边界长度，m；

S—— 污染系数，小数；

ρo—— 原油密度，gcm3；

A—— 泄油面积，m2；

qti——t时间段油井平均产量，td；

Bti——t时间段原油体积系数，小数；

Δti—— 油井生产时间，d；

rw—— 井眼半径，m；

hw—— 水侵厚度，m。

(5)李立峰方法[10]。此方法由李立峰等人于2012年提出，在此简称李立峰方法。 依据不稳定渗流理论，在考虑井筒压降影响的条件下推导水平井见水时间及取井筒突破最早时间，其具体模型见式(7)和式(8)：

tBT=mintj(x)

(7)

(8)

式中：qwj—— j平面油藏向井筒流入量，m3s；

tj—— j平面油藏底水突破时间，d。

2各模型敏感性分析

在实践应用中，以上方法各有所长。表1 所示为底水油藏水平井见水时间预测方法对比。除了李立峰方法，其他方法均没有考虑井筒压降损失的影响；但是李立峰的模型较为复杂且参数取值的不确定性较大，难以达到要求的精度。

表1　底水油藏水平井见水时间预测方法对比

图2 所示为各方法预测无水采油期敏感性对比分析图。在同等油藏的一定产液量和水平段长度的条件下，横向上分别分析了水平段长度和油井产液量对各个模型的影响程度，纵向上比较了各个模型预测结果的可靠性。对比结果显示：Pual Papatzacos方法和Permadi方法预测结果较为合理；范子菲方法预测结果较为乐观；程林松方法预测结果较为保守，且水平段长度越长差别越大。在水平段长度固定的情况下，产液量越大各种模型的预测结果越趋于一致。敏感性分析基本参数值见表2。

3矿场应用

国内西部某油田，油藏类型为整体连片大型块状底水油藏。在油田白云岩地区，油井钻遇储层主要为溶蚀孔洞型，裂缝未充分发育，因此将这类型储层作为视均质储层进行处理。H3、H5和H6井是视均质储层的典型代表，在无水采油期阶段油井先后变换多次工作制度。采用Permadi 模型计算油井在各个阶段的平均水侵厚度，并预测见水时间，油井参数见表3，计算结果见表4。对比结果显示针对该地区水平井见水时间预测方法建议选用Pual Papatzacos模型。

图2　多种方法预测无水采油期敏感性对比分析图

水平段长度L∕m垂向渗透率kv∕(10-3μm2)水平渗透率kh∕(10-3μm2)泄油面积A∕hm2表皮系数S孔隙度φ残余油饱和度Sor∕%100～100094.08861.133959.540.07225原油黏度μo∕(mPa·s)地层水的黏度μw∕(mPa·s)地层水密度ρw∕(g·cm-3)原油密度ρo∕(g·cm-3)原油体积系数Bo油柱高度ho∕m避水高度hwc∕m2.30.2541.14530.8351.20456868

表3　油井基本参数

表4　典型井无水采油期预测值与实际值对比　d

4结语

通过此次研究主要得到以下认识：

(1)针对目前应用较多的5种模型进行了敏感性对比分析，结果显示选用Permadi 和Pual Papatzacos 方法预测所得的水平井见水时间长短居中，且预测结果与实际数据吻合程度较高。

(2)通过水平井见水时间的预测分析，可以选用合理的数学模型，有助于油藏工程师建立见水时间预警机制，并提出符合矿场实际的工作制度，实现油井的高效开发。

参考文献

[1] GUO B Y,LEE R L.A General Solution of Gas-Water Coning Problem for Horizontal Wells[G].SPE 25050,1992: 498-506.

[2] 刘欣颖,胡平,程林松,等.水平井开发底水油藏的物理模拟试验研究[J].石油钻探技术,2011,39 (2): 96-99.

[3] 黄传艳,裴柏林.水平井开采底水油藏三维物理模拟实验[J].内蒙古石油化工,2009(5):36-42.

[4] 王家禄,刘玉章,江如意,等.水平井开采底水油藏水脊脊进规律的物理模拟[J].石油勘探与开发,2007,34 (5): 590-593.

[5] GIGER F M.Analytic 2 - D Models of Water Cresting Before Breakthrough for Horizontal Wells[G].SPE15378,1989: 409-416.

[6] PAPATZACOS P ,HERRING T R,MARTINSEN R.Cone Breakthrough Time for Horizontal Wells[G].SPE 19822,1991: 311-318.

[7] 程林松，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(自然科学版),1994,18 (4): 43-47.

[8] 范子菲,傅秀娟.气顶底水油藏水平井产能公式和见水时间研究[J].中国海上油气,1995,9(6): 406-413.

[9] PERMADI P.Effect of Drainage Area and Producing Rate on Horizontal-well Oil Recovery in Bottom Water Drive Reservoirs[G].SPE39557,1998: 487-493.

[10] 李立峰,岳湘安,张立娟.考虑井筒压降的底水油藏水平井见水时间研究[J].西安石油大学学报(自然科学版),2012,27 (4): 46-49.

Breakthrough Time Prediction Methods and Their Application of Horizontal Well in Bottom Water Reservoir

ZHUYongfeng1CAOPeng2,3LUORisheng1DAIChuanrui2,3CUIShiti1

(1.Tarim Oil Field Exploration and Development Company Research Institute, Korla Xinjiang 841000, China;2.Petrochina Hangzhou Research Institute of Geology, Hangzhou 310023, China;3. Key Laboratory of Carbonate Reservoir of China Petroleum Group, Hangzhou 310023, China)

Abstract:In this research, different breakthrough time prediction models applied in horizontal wells have been compared with each other, and the sensibility research of the prediction models have been done. The results demonstrate that the Permadi and Pual.Papatzacos models give more reasonable result and have more reliability in the oil field among these models. Therefore, they should be adopted with preference.

Key words:horizontal well; bottom-water reservoir; prediction models; breakthrough time; sensibility

收稿日期：2015-09-15

基金项目：国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发：海相碳酸盐岩沉积与有效储层大型化发育机理与分布研究”(2011ZX5004-002);中国石油集团重大科技专项“深层油气勘探开发关键技术研究：深层规模优质储层成因与有利储集区评价”(2014E-32-02)

作者简介：朱永峰(1978 — )，男，高级工程师，研究方向为碳酸盐岩勘探开发一体化。

中图分类号：TE243

文献标识码：A

文章编号：1673-1980(2016)02-0051-04