輪南油田周期注水物理模擬實(shí)驗(yàn)研究

王 健,楊勝來,蔣利平

(1.中國石化石油勘探開發(fā)研究院,北京100083;2.中國石油大學(xué)(北京)石油天然氣工程學(xué)院)

輪南油田周期注水物理模擬實(shí)驗(yàn)研究

王 健1,楊勝來2,蔣利平2

(1.中國石化石油勘探開發(fā)研究院,北京100083;2.中國石油大學(xué)(北京)石油天然氣工程學(xué)院)

根據(jù)輪南油田地質(zhì)特點(diǎn),設(shè)計(jì)了全尺寸非均質(zhì)巖心物理模型,進(jìn)行了周期注水的室內(nèi)高壓物理模擬實(shí)驗(yàn),對(duì)周期注水開發(fā)效果及其變化規(guī)律進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,周期注水采收率提高幅度為0.88%～1.02%,且注水效果隨著周期數(shù)的增加而變差。

輪南油田;周期注水;物理模擬實(shí)驗(yàn)

周期注水作為常用的水動(dòng)力學(xué)方法之一在部分礦場(chǎng)應(yīng)用中取得了較好的實(shí)踐效果[1-5]。其作用機(jī)理主要是利用周期性的提高和降低注水量的辦法使得油層內(nèi)部產(chǎn)生不穩(wěn)定的壓力降和在不同滲透率小層之間產(chǎn)生相應(yīng)的液體不穩(wěn)定交滲流動(dòng),從而調(diào)整注采系統(tǒng),改善水驅(qū)效果[6-7]。輪南油田是一個(gè)超深底水砂巖油藏,其埋深多在4 650～5 000 m之間,進(jìn)入高含水開發(fā)后期以來,注采井網(wǎng)不完善、層內(nèi)層間矛盾加劇等問題日益突出。由于目前尚未見到周期注水在超深油藏應(yīng)用的文獻(xiàn)資料,為了驗(yàn)證該方法在輪南油田的可行性,分析并評(píng)價(jià)其開發(fā)效果,采用物理模擬方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)輪南油田TI油組的強(qiáng)非均質(zhì)性的地質(zhì)特點(diǎn),將實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)為高、低滲透率的兩層,用全直徑巖心制作雙層模型,用高滲層與低滲層的結(jié)合來模擬層間交滲的作用(圖1)。實(shí)驗(yàn)裝置為美國巖心公司CFS-100多功能驅(qū)替系統(tǒng),系統(tǒng)具有計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集和處理功能,進(jìn)行地層條件下的驅(qū)替模擬。實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)化流程見圖2。

圖1 巖心模型

圖2 實(shí)驗(yàn)流程簡(jiǎn)圖

在進(jìn)行周期注水實(shí)驗(yàn)前,首先使模型處于地層飽和原油條件下的油藏初始狀態(tài),并以常規(guī)方式進(jìn)行穩(wěn)定注水驅(qū)油,至一定含水率后進(jìn)入周期注水模擬開采階段。在模擬實(shí)驗(yàn)過程中,采用降壓開采和升壓開采兩個(gè)階段交替進(jìn)行的方式,來揭示不同因素和條件下的周期注水開發(fā)效果及其變化規(guī)律。

2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)

實(shí)驗(yàn)采用的地層水礦化度為16×10-3,模擬油粘度為2.49 m Pa·s,模擬水粘度為0.3 m Pa·s,實(shí)驗(yàn)溫度為100℃,實(shí)驗(yàn)壓力為40 M Pa,與輪南油田實(shí)際油藏地層條件基本一致。實(shí)驗(yàn)巖心采用輪南油田L(fēng)N 2.3井全直徑巖樣,長(zhǎng)度約50～70 cm,直徑10 cm。潤(rùn)濕性與實(shí)際地層相同,巖石物性如表1所示。

實(shí)驗(yàn)過程中設(shè)計(jì)的驅(qū)替流量為212.5 cm3/d,驅(qū)替流量的確定依據(jù)是巖心中流體的滲流速度與油層中流體的滲流速度應(yīng)近似相等[8]。砂巖油田進(jìn)入中高含水期后,注水速度一般為每年0.15倍孔隙體積。取流體在油層中的平均滲流速度3 cm/d,則實(shí)驗(yàn)注水流量0.15 cm3/min=212.5 cm3/d。

表1 雙層全直徑巖心基本參數(shù)

實(shí)驗(yàn)巖心的孔隙體積Vp=137.45 cm3,則注入1倍孔隙體積的水需要15.5小時(shí)。砂巖油田注入1倍孔隙體積的水需要6年左右,實(shí)施周期注水的區(qū)塊一般以4個(gè)月作為半個(gè)周期。按相似原理,得到周期注水實(shí)驗(yàn)過程中室內(nèi)實(shí)驗(yàn)半周期為1小時(shí)。工作制度選取礦場(chǎng)實(shí)踐應(yīng)用效果最好的短注長(zhǎng)停型,并適當(dāng)加大半周期時(shí)間。具體實(shí)驗(yàn)參數(shù)見表2。

表2 周期注水參數(shù)

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、繪圖。圖3是周期注水整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程(包括常規(guī)注水與周期注水階段)的采出程度與時(shí)間的關(guān)系曲線圖。隨著驅(qū)替的進(jìn)行,逐漸趨近于剩余油分布,很難再驅(qū)出油。在進(jìn)入周期注水后,采收率呈現(xiàn)階梯形增加。

圖3 周期注水采出程度與時(shí)間關(guān)系

每個(gè)周期注水階段末的采出程度與常規(guī)注水采出程度的數(shù)據(jù)如表3所示,周期注水含水率與采出程度的比較見圖4,可見周期注水在降低含水率,提高采出程度方面具有一定的提高。

由圖5可以看出,巖心一在實(shí)施周期注水后,采收率較常規(guī)注水僅提高0.88%。主要在第1和第2周期發(fā)揮作用,隨著周期次數(shù)的增加,效果變差。在含水率為56.34%左右時(shí)開始實(shí)施周期注水的巖心二的采收率較常規(guī)注水僅提高1.02%。這個(gè)效果比含水率92%開始周期注水要好。發(fā)揮作用的階段同樣是在周期1及周期2,隨著周期次數(shù)的增加效果變差。

表3 周期注水與常規(guī)注水比較

圖4 周期注水含水率與采出程度的關(guān)系

圖5 天然巖心周期注水相對(duì)常規(guī)注水提高的各周期階段采收率

巖心二在第1周期增加的采收率大,由于周期注水轉(zhuǎn)注時(shí)含水低,巖心的初始含水飽和度高,在進(jìn)入第2周期后或隨著周期次數(shù)的增加,周期注水的效果越來越不明顯,接近常規(guī)注水,即短期內(nèi)有效,長(zhǎng)期效果相近。最終的采出程度天然巖心二要比天然巖心一高0.14%,即轉(zhuǎn)注早則采出程度略高。

4 結(jié)論

(1)周期注水能夠一定程度上提高采收率,但隨著周期次數(shù)的增加效果越來越不明顯。天然巖心周期注水提高采收率的程度為每周期提高0.57%～0.01%,天然巖心經(jīng)過4個(gè)周期的驅(qū)替實(shí)驗(yàn)累計(jì)提高原油采收率0.88%～1.02%。

(2)周期注水效果隨著開采周期數(shù)的增加而變差。從不同條件下的周期注水開發(fā)效果來看,周期注水效果在第一周期最好,從第二周期開始隨著注水周期數(shù)的增加其效果逐漸變差,各周期產(chǎn)油量按拋物線規(guī)律遞減。

(3)油藏含水率越低,周期注水實(shí)施效果越顯著。轉(zhuǎn)注時(shí)的含水率決定周期注水初期采收率的增量大小,含水率較低時(shí)轉(zhuǎn)注增油效果相對(duì)明顯。隨著周期的增加,周期增油效果變差,且與常規(guī)注水的差值變小。

[1] 沙爾巴托娃,蘇爾古切夫.層狀不均質(zhì)油層的周期注水開發(fā)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1989:88-95.

[2] 中國石油天然氣總公司科技發(fā)展司.改善高含水期油田注水開發(fā)效果實(shí)例[M].北京:石油工業(yè)出版社,1993:120-130.

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[7] 葛家理.油氣層滲流力學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1982:98-110.

[8] 殷代印,翟云芳,卓興家.非均質(zhì)砂巖油藏周期注水的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào),2000,24(1):82-84.

TE343

A

1673-8217(2011)05-0118-03

2011-04-02

王健,工程師,1977年生,2004年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京)油氣田開發(fā)工程專業(yè),現(xiàn)主要從事油氣田開發(fā)工程綜合研究。

編輯:李金華