對低滲透未飽合油藏的分析與研究

李春放

相同條件下，啟動壓力梯度越大、變形系數越大，產油量越低；井底壓力小于飽和壓力時，IPR曲線存在最大產量點(拐點)；相同條件下啟動壓力梯度越小、變形系數越大，最大產量點對應的井底流壓越高。含水率變化對最大產量點位置影響不大。研究成果對合理開發低滲透未飽和油藏具有理論指導意義。

未飽和油藏；介質變形；啟動壓力梯度；IPR曲線；最大產量點

1.研究的目的和意義

低滲透油氣田廣泛分布在我國的各個油區，其中探明儲量占全國低滲透油田儲量的80%以上。已成為制約我國石油工業發展的主要地質因素之一，也是儲層研究理論技術發展的大好機遇。

油井流入動態關系(即IPR曲線)既是確定油井合理工作方式的依據，也是分析油井動態的基礎，所以它是采油工程的一項基礎性工作。國內外早就針對不同類型的油藏和油井進行了研究，建立了不同類型的IPR方程。油井流入動態方程表達了在一定的油氣層壓力下，流體產量與相應井底壓力的關系。在油井流入動態的計算中，很少考慮這些因素的影響。同時，對低滲透油藏一般需要實施增產措施，實施增產措施后，油井的完善性也會發生變化，應用傳統的流動效率概念計算IPR曲線時，經常會導致錯誤的結果。

2.研究現狀

國內對油井流入動態的研究起步較晚，在低滲透儲層流入動態中，忽略油藏介質變形性，只考慮啟動壓力梯度梯度對油井動態的影響，是與實際不符合的。宋付權、王厲強等同時考慮啟動壓力梯度梯度和壓力敏感效應建立了變形介質低滲透油藏的產能模型，但也有其局限性。而且對于開采低滲油藏的油井，當井底流壓降至飽和壓力以下生產時，會出現一個最低流壓界限和產量最大點。

3.低滲透油藏的開發研究概述

低滲透油藏綜述及分類。滲透油藏的儲層流體特征如下：儲層物性較差，儲層滲透率偏低；儲層非均質性強；儲層敏感性強；原油性質較好。對應流體特征，低滲透油藏的開發特征有：自然產能低，彈性采收率低；注水井注入壓力高，吸水能力差；見水后無因此采液指數下降明顯，油藏穩產難度大；開發中存在以下的主要問題：水驅控制程度較差；層間矛盾突出；油藏壓力恢復不夠理想。根據裂縫發育情況可將油藏分為裂縫型特低滲透砂巖油藏和非裂縫型特低滲透砂巖油藏兩種。

低滲透油藏開發效果的影響因素。啟動壓力梯度梯度的存在造成了平均含水飽和度的降低和地層壓力的升高，驅替效果變差。因為啟動壓力梯度梯度對驅替的影響主要體現在對表觀粘度的影響上，隨著G的增加，原油的表觀粘度增大，因而造成油水兩相流體的流度比越來越大，驅替前緣越來越不穩定，水竄現象越來越明顯，從而導致驅替效率降低。同時，原油表觀粘度的增加也會造成油水兩相區內滲流阻力的增加，因此在相同的流速下，越靠近注入端地層壓力相對要高。

毛管力對驅替的影響。在流度比值接近于1的水驅牛頓原油時，毛管力的作用使飽和度分布前緣發生改變，在油田實際生產中，特別是強烈非均質條件下，毛管力的增加能緩和水驅前緣的突破，保持水驅前緣的均勻。在低滲透油田開發中，毛管力的存在顯著的影響含水飽和度的分布。

潤濕程度對吸滲排油作用的影響。令啟動壓力梯度梯度G=100000Pa/m，取E=-0.1保持不變，C取變量值分別為0.1、0.2、0.4，在取q=0.005cm3/s時所對應的無因此變量D分別為1/4、1/8、1/16。由D值可見三種情況均處于毛管力在起主導作用的范圍之內。D值越大說明水潤濕程度越強。在其他條件保持相同時，潤濕程度的不同對最終的采收率(含水率達到98％時的采出程度)沒有顯著的影響。對含水動態的影響也很小。

潤濕性對驅替的影響。令啟動壓力梯度梯度G=100000Pa/m，取E=-1保持不變，C取變量值分別為0.4、0.4，在q=0.1cm3/s、C=0.4時所對應的無因此變量D為1.25。由D值可見兩種情況下即不能忽略外部驅動壓力也不能忽略毛管壓力。C<0意味著巖石是親油的。

平均地層壓力的影響。不同啟動壓力梯度梯度下平均地層壓力的作用進行了分析，發現在啟動壓力梯度梯度變化的情況下，在不同的壓力水平下平均地層壓力的作用并不一致。壓力水平低時，啟動壓力梯度梯度變化對IPR曲線影響很大，隨著平均地層壓力的增大，啟動壓力梯度梯度變化對IPR曲線影響逐漸變弱，到平均地層壓力為20MPa時，啟動壓力梯度梯度變化產生的影響已大大減少。

變形介質的影響。在油田開發過程中，地層要發生彈性、彈－塑性和塑性變形。變形引起儲層絕對滲透率和孔隙度隨壓力降低而減小。在油藏生產中，由于地層壓力下降導致儲集層骨架變形，從而使孔隙度、滲透率降低的現象稱為壓敏效應，這種現象多出現在低滲透油藏或深層高壓油藏中，壓敏效應明顯的油藏稱為變形介質油藏。

4.未飽和油藏的產能計算

未飽和油藏的概述。未飽和油藏在開發初期，井底壓力控制的較高，井下滲流還是以單相為主。到了開發中后期，由于放大生產壓差，井底壓力降低到流體飽和壓力以下，滲流就出現兩相流。嚴重時會出現氣竄。導致IPR曲線出現拐點，即是隨著井底流壓的降低，產油量不升反降。

未飽和油藏的IPR曲線方程。IPR曲線方程推導：流動壓力高于飽和壓力——力、流動壓力高于飽和壓力，水相以束縛水的形式存在時，油層只存在原油單向流動。一般在此條件下，與壓力之間的函數關系為：=，那么油相產量為：

流動壓力低于飽和壓力。當油藏壓力高于飽和壓力，流動壓力低于飽和壓力時，油井附近存在油氣水3相，其中油氣兩相參與流動，而水相以束縛水得形式存在。設與壓力之間的函數關系為

未飽和油藏也會出現拐點。是由于脫氣的影響，具體說來是當井底壓力低于飽和壓力后，氣體從液相中分離出來，由于氣體的流動能力遠大于液體的流動能力，所以當井底壓力降低至泡點壓力以下時，產油量可能不升反降。

低滲未飽和油藏產能公式的研究。油氣兩相滲流的流入動態：溶解氣驅油藏中存在油氣兩相滲流。假設流動穩定、地層均質且各向同性，忽略重力和毛管力的作用，對于圓形地層中心一口井，其油相的滲流方程為：(3-29)

式中，為原油的相對滲透率。

油、氣、水三相流動時的流入動態：

若，則有若，則有

若，則有(3-38)

式中為產液量，m3/d；為飽和壓力，MPa；為含水率。

油、氣兩相產能預測新模型：

考慮啟動壓力梯度梯度的低滲油藏油、氣兩相平面徑向流壓力梯度計算公式為

低滲油藏油井往往產量較小，在近井地帶地層壓力梯度較大，井底流壓較小。

當油藏啟動壓力梯度梯度為零時，最小井底流壓即為零；而對于低滲油藏，油井必然存在一個極限井底流壓，流壓低于此點時，產量隨生產壓差增加而下降。同時，隨著低滲油藏啟動壓力梯度梯度的增加，極限井底流壓增加，即啟動壓力梯度梯度越大，井底流壓的可調節范圍越小。

建立了考慮啟動壓力梯度，介質變形的低滲透未飽和油藏的產能公式。繪制的理論IPR曲線與礦場實際數據吻合，證明該產能公式適用于低滲透未飽和油藏。井底流壓大于飽和壓力時的未飽和油藏，在相同井底流壓下產油量隨著啟動壓力梯度的增大而減小，隨著變形系數的增大而減小，并且隨著變形系數的增大有出現拐點的趨勢。井底流壓小于飽和壓力時的未飽和油藏，IPR曲線存在最大產量點。在相同條件下，啟動壓力梯度越大、變形系數越大，產油量越低；相同條件下啟動壓力梯度越小、變形系數越大，最大產量點對應的井底流壓越高。含水率變化對最大產量點位置影響不大。

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