雙層完井排液壓錐中排水量的確定方法

周飛 劉彥成 劉帆 李新戰 孟建勛 劉彥武

(1.陜西省榆林市第二實驗中學;2.西南石油大學;3.西安石油大學)

雙層完井排液壓錐中排水量的確定方法

周飛1劉彥成2劉帆1李新戰2孟建勛2劉彥武3

(1.陜西省榆林市第二實驗中學;2.西南石油大學;3.西安石油大學)

雙層完井排液壓錐是一種相對新穎且有效的控制底水錐進的方法,在世界范圍內受到廣泛的關注和應用。為了更好地將其技術應用于開發底水油藏,針對 Wojtanowicz A.K.提出開發底水油藏的新思維“雙層完井排液壓錐”,對底水油藏油井的排水量問題進行了研究,推導出油井產量與排水量的關系,這對進一步做好底水油藏油井的生產管理工作和科學開發底水油藏有一定的指導意義。

底水油藏 完井排液 油井產量 排水量

底水油藏開發過程中,不可避免地發生底水錐進,對該難題已有大量的研究和認識[1-5]。本文針對解決該難題相對新穎的思路——雙層完井排液壓錐 (DWS)技術展開研究[6],基于科學開發底水油藏和充分利用底水能量,通過理論推導出一定條件的油井產量下所對應的合理排水量,這對于底水油藏的高效合理開發有著重要的現實意義。

1 理論推導

針對A.K.Wojtanowicz提出的開采無隔板底水油藏方法——“雙層完井排液壓錐”,得到如下的理論公式[7]。

其理論假設條件如下:

◇滿足達西定律;

◇穩定狀態和平面徑向流;

◇流體視為不可壓縮流體;

◇水平滲透率滿足:Kh= Kradial= Kx= Ky;

◇油層射孔段在油層的上部,水層射孔段在油水界面下部;

◇在水層中的滲流同樣也是平面徑向流;

◇沒有氣頂,只有原油和地層水的流動;

◇儲層有強水驅作用,即水層的厚度不隨時間變化;

◇hw、hx、hpw、hc等是儲層的實際參數 (常數);ho是油層的厚度,隨著開采的進行油層厚度不斷下降,但是滿足如下條件:ho>hc。

圖1 DWS控制底水錐進的示意圖

基于上述假設和圖1所示的模型,油井壓力平衡需滿足如下關系式:

式中 ΔPtop——頂部油層射孔段處的壓力,MPa;

ΔPbot——底部油層射孔段處的壓力,MPa;

ΔPcow1——發生“水錐”、突破油層時的臨界毛管壓力,MPa;

ΔPcow2——發生“油錐”、突破水層時的臨界毛管壓力,MPa。

式中 ρw——水相密度,kg/m3;

ρo——油相密度,kg/m3;

g——重力加速度 (取9.8),m/s2;

hw——水層厚度,cm;

hx——水層射孔段的高度,cm;

hpw——水層射開厚度,cm。

由達西定量推導得到如下油井產液量的關系式:

式中 Qtop——油層段產油量,m3/d;

Qbottom——水層段產水量,m3/d;

M ——流度比,無量綱;

Bw——原油的體積系數;

hw——水層厚度,m;

hd——水層射開端距離油水界面處的高度,

式中 ΔPbot——底部水層射孔段處泵提供的壓力,MPa;

Kw——油層滲透率 ,10-3μm2;

μw——水相黏度,mPa·s。

2 排水量的確定

以塔里木盆地砂巖底水油藏某油井為例,其油井參數如下:

圖2是結合油田實際生產數據和給定經濟極限產油量下對應的平衡排水量之間的關系曲線。

圖2 DWS控制底水錐進中產油量、排水量與泵所產生壓力之間的關系圖

結合上述理論和圖2可以得出,當排水量大于A點處的臨界排水量時,則會使理論公式 (1)達不到平衡,即儲層中OWC處的平衡打破,油反而會突破到水層,顯然這樣做不僅浪費了大量的能量(泵所提供動力),而且有違排水壓錐的現實目的;反之,產油量大于B點處的臨界產油量時,則會發生底水錐進,甚至水淹,也達不到排水壓錐的效果。所以,綜合考慮,在一定的產油量下 Q經濟極限=45 m3/d,交點 A處對應的排水量為合理排水量。

3 結論

本文研究了無隔板底水油藏油井中抑制底水錐進的方法,同時指出了在雙層完井排液中油井臨界產油量Qtop、臨界排水量Qbottom與泵所提供的壓力ΔPbot之間的理論關系,并理論推導出一定產油量下的最佳排水量 (B點處對應的 Qbottom),對科學開發底水油藏有一定的現實意義。

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[3]李傳亮.帶隔板底水油藏油井見水時間預報公式[J].大慶石油地質與開發,1997,16(4):49-50.

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[5]范鳳英.化學凝膠隔板阻斷底水錐進礦場試驗[J].鉆采工藝,2003,26(4):86-89.

[6]Fia Adhl Utama.An analytical model to predict segregated flow in the downhole water sink completion and anisotropic reservoir:SPE 120196[R],2008.

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10.3969/j.issn.1002-641X.2010.12.011

2010-06-08)