衰竭式開采條件下原油采收率的確定

編譯:趙文琪 姚長江 王曉冬 (中國地質大學 (北京)能源學院)

審校:周瑞平 (中國石油大學 (華東)外國語學院)

衰竭式開采條件下原油采收率的確定

編譯:趙文琪 姚長江 王曉冬 (中國地質大學 (北京)能源學院)

審校:周瑞平 (中國石油大學 (華東)外國語學院)

確定自然衰竭式開采的油藏采收率是一項非常重要的任務。對于彼爾姆地區的油藏,基本上借助于流體動力學模擬試驗來確定采收率的大小,但是該方法周期較長、工作量大,所以一般不用其進行采收率的快速計算。本文研究了油藏自然衰竭式開采條件下評價采收率的方法,并對方法的選擇進行了分析。

采收率 衰竭式開采 模擬試驗 圖表法 API公式

原油采收率是指工藝上所能采出的原油量與原始地質儲量之比。在油田開發過程中有多種因素共同影響采收率,而這些因素又取決于儲層物性和開發工藝條件 (技術、方式、系統)。采收率的大小決定了某種油藏開發體系的采油效果,是研究油田開發方案的重要特征參數。

自然衰竭式開采即無壓力補給系統與具有壓力補給的儲層在采收率計算方法上是存在差異的。現如今魯科伊爾-彼爾姆石油有限責任公司有197個區塊是自然衰竭式開采,確定該開采方式下的采收率具有重要的現實意義。因此,本文的目的是研究油藏自然衰竭式開采的采收率計算方法。

依靠地層能量衰竭開發油田的方式往往發生在無氣頂時水壓驅動的油田開發初期,在該階段沒有壓力補給系統,或者少數區塊用來增壓的注入井布局不適用,亦或是不合理。除此之外,當采液速度比較大,甚至含有邊水、底水或者是氣頂的儲層能量發生衰竭,而水或者氣體又不足以彌補由于采出原油而造成的地層虧空體積時,該開采方式也會產生作用。

自然衰竭式開采分為兩個階段:①彈性封閉開采階段,該階段發生在地層壓力由原始壓力下降至泡點壓力的時期;②溶解氣驅開采階段,該階段發生在地層壓力低于泡點壓力的時期。

采用三種方法計算彼爾姆地區油田自然衰竭式開采的采收率:①采收率模型法,通過油藏開采的三維模擬試驗計算采收率;②圖表法,通過油藏自然衰竭式開采的采收率圖表計算采收率;③API采收率公式法,通過API(美國石油學會)采收率公式計算采收率。

通過流體動力學模擬試驗得到的采收率結果是最可靠的,因為在計算過程中考慮了大量影響油藏開采過程的參數和因素,并且模型是根據實際儲層狀況建立起來的。該方法得到的采收率是技術文件中油田開發方案篩選和確定原油可采儲量的依據。但是該方法存在的缺點是計算過程中工作量大、計算周期長;當進行模擬試驗的模型缺乏穩定性時則不能確定原油采收率。

API采收率計算公式由每個儲油層實際參數組成,它使原油采收率計算過程變得簡單。

式中 φ——孔隙度;

μ——地層原油黏度,mPa·s;

k ——滲透率 ,10-3μm2;

Sw——地層束縛水飽和度;

Pb——儲層飽和壓力,atm (1 atm=101.325 kPa);

Pm——地層平均壓力,atm;

Bo——體積系數,小數。

利用圖表法可以分別計算油藏彈性封閉開采階段和溶解氣驅開采階段的采收率。使用基本的儲層物性參數就可計算采收率,包括:原始地質儲量、原油飽和度、儲層孔隙度、原始地層壓力、原油中氣體飽和壓力、氣體因子、原油體積系數、原油密度。在計算油藏彈性封閉開采的采收率時,除了上述基本參數以外,還需要考慮原油、地層水和巖石壓縮系數。而對于溶解氣驅時采收率的計算要具備的參數是溶解氣含量、原油黏度和取決于開采壓力的氣體黏度。原始資料可以從儲量估算和根據一定的試驗研究來獲得,當不具備上述手段時可以通過油田類比方法得到。在油藏自然衰竭式開采的采收率的計算圖表中考慮了影響油田開發指標的儲層特征動力學因素,并且該方法使用能量的增量作為計算的尺度,它可以表明地層壓力下降過程中儲層的能量狀況。該指標決定了油藏自然衰竭式開采的目前和最終采收率大小。

表1 油田區塊自然衰竭式開采的采收率計算

本文利用API采收率公式法和采收率圖表法計算了均為自然衰竭式開采的13個油區的采收率,并將計算結果與技術文件中通過滲流力學模擬試驗確定的采收率進行對比,計算結果如表1所示。

對表1中所列舉的區塊利用API公式法與滲流力學模擬試驗法所得采收率結果之差的平均值為0.093,通過方法調整以接近于彼爾姆地區儲層條件可提高計算精度。利用圖表法同樣與滲流力學模擬試驗法的計算結果具有良好的吻合性,其中谷德理夫茲夫和斯特列簡油田的吻合性最好,并且在兩個油田的運算過程中僅用到儲層自身的參數。當儲層原始資料均具備時采收率平均差值為0.012;而新契民、卡梅史洛夫、列斯、薩斯諾夫和阿布立夫油田有三個基本參數 (地層水壓縮系數、介質和氣體黏度)是通過油田類比方法得到的,因此降低了結果吻合性,其差值將近0.113。

通過上述計算可以發現,為了提高計算結果的準確度,應該利用具體儲層中原油和油氣物性與對應地層溫度下壓力之間的關系、原油和地層水以及介質 (巖石)壓縮系數。

結論

在必要的原始資料具備情況下利用油藏自然衰竭式開采的采收率圖表法可完成以下工作:①確定彈性儲量;②監測儲層能量狀態、規劃油田開發年限和預測油氣產量;③根據目前儲層壓力和累計采油量可有效評價剩余地質儲量。

因此,為了快速計算油藏衰竭式開采條件下的采收率可以采用圖表法和API公式法。利用圖表法的優勢在于能夠快速擬合自然衰竭式開采的油藏能量,并且可以計算該開采方式下的采收率。

10.3969/j.issn.1002-641X.2010.2.001

資料來源于俄羅斯《Геология,геофизикаиразработканефтяныхигазовыхместорождений》2008 年 8 月

2008-12-16)