薄層底水油藏排水采油技術影響因素研究

孫曉飛，張艷玉，袁嶺，王中武，陳會娟，谷建偉

（1.中國石油大學（華東）石油工程學院，山東 青島 266580；2.中國石化勝利石油管理局石油開發中心，山東 東營 257001；3.中國石油新疆油田公司陸梁油田作業區，新疆 克拉瑪依 834000）

薄層底水油藏排水采油技術影響因素研究

孫曉飛1，張艷玉1，袁嶺2，王中武3，陳會娟1，谷建偉1

（1.中國石油大學（華東）石油工程學院，山東 青島 266580；2.中國石化勝利石油管理局石油開發中心，山東 東營 257001；3.中國石油新疆油田公司陸梁油田作業區，新疆 克拉瑪依 834000）

系統研究了油藏地質參數與排采工藝參數對薄層底水油藏排水采油技術的影響，定量分析了各因素的作用機理及影響規律。研究表明，排水采油技術對于垂直水平滲透率比較小、底水能量較弱的薄層底水油藏適用性較強；隔夾層從距離油水界面-7.5～7.5 m變化時，排水采油累計產油量呈現緩慢增加—迅速減少—逐漸增加的變化規律，而累計增油量則呈現緩慢增加—迅速減少—迅速增加—逐漸降低的變化規律；當隔夾層中部位于排水井射孔位置時，隔夾層半徑的增加有利于排水采油井控水產油，但位于排水井射孔位置以上時，累計產油量先減少后增加，排水采油增油量不斷降低；采油井射孔位置越接近油水界面，排水采油增油量越大，產油量越小；最佳射孔打開程度為50%左右；排水層位距離油水界面不宜太遠；排水速度與產液速度并非越大越好。研究結果可為現場合理實施排水采油技術提供參考依據。

薄層底水油藏；油藏數值模擬；排水采油；影響因素

1 概況

陸梁油田呼圖壁河組底水油藏（K1h23-4）具有層薄、幅度低、滲透率高的特點，與國內外常見的厚油水層底水油藏相比，差異較大［1-4］。隨著油藏的深入開發，油井底水嚴重錐進，產量明顯遞減。為了改善開發效果，陸梁油田開展了排水采油工藝礦場試驗，應用效果較好，但對于如何篩選排水采油井、確定排采工藝參數認識不清，急需加強相關理論研究指導生產。

K1h23-4油藏頂面為東西向短軸背斜，構造幅度變化不大，閉合度為8～10 m。部分井點儲層存在鈣質單一薄夾層，平面基本呈透鏡體展布。油層孔隙度30.12%，空氣滲透率522.9×10-3μm2，原油密度0.883 g/cm3，40℃時原油黏度49.7 mPa·s。截至2009年5月，K1h23-4油藏累計產油量為82.59×104t，累計產液量為210.23×104m3，累計注水量為170.29×104m3，采出程度為17.72%。

2 模型建立及歷史擬合

根據K1h23-4油藏地質研究成果、流體高壓物性實驗以及生產動態數據，結合排水采油機理［5-6］，依次建立了油藏的構造模型、屬性模型、流體模型及生產動態模型，從而構成了完整的油藏數值模擬模型。構造模型采用角點坐標，劃分網格為160×80×10，平面上網格大小為41 m×39 m，縱向網格大小根據地層厚度變化劃分。Fetchovich水體計算速度快、范圍比較廣，因此采用Fetchovich水體模擬底水。基于上述油藏數值模擬模型，以壓力、累計產油量、累計產水量和綜合含水率為擬合指標，對K1h23-4油藏43口生產井進行歷史擬合，效果較好。為了提高排水采油模擬計算精度，滿足排水采油影響因素研究的需要，截取K1h23-4油藏模型排水采油井LU2180周圍663 m×615 m區域建立單井模型，并進行局部網格加密，平面網格尺寸為5 m×6 m，縱向為1 m。

3 排水采油技術影響因素

3.1 油藏地質參數

3.1.1 垂直水平滲透率比

薄層底水油藏垂直水平滲透率比值（Kv/Kh）越大，其垂向滲流能力越強，底水的錐進速度加快，水平方向原油的滲流能力降低。Kv/Kh值由0.01增大到0.50時，排水采油增油量（排水采油累計產油量與不實施排水采油開發的累計產油量之差）減小0.73×104m3，即油藏Kv/Kh值越大，排水采油效果越差。

3.1.2 底水能量

反映油藏底水能量的參數主要有底水體積和水侵系數。相同的生產壓差下，底水能量越大，底水錐進越快，底水體積由實際水體體積的50倍增大到500倍，對應水侵系數從900 m3/（d·MPa）增加到9 000 m3/（d·MPa）時，排水采油增油量減小0.98×104m3，因此，排水采油技術對于底水能量較小的薄層底水油藏有較好的控錐增油效果。

3.1.3 隔夾層位置和大小

K1h23-4油藏存在鈣質薄夾層，研究隔夾層位置與半徑對排水采油開發效果的影響規律，有利于根據隔夾層的發育情況合理篩選排水采油井。本文研究了隔夾層距離油水界面位置分別為7.5，4.5，0.5，-0.5，-1.5，-2.5，-3.5，-5.5，-7.5 m（“-”表示隔夾層位置在油水界面下方），隔夾層半徑分別為55，105，155，205，225 m的排水采油開發效果。采油井和排水井的射孔位置距油水界面分別為9.5，-2.5 m。

預后方面，華盛頓大學Loannou（摘要885）一項研究旨在構建能夠預測NAFLD及ALD患者HCC發生風險的模型。模型共納入年齡、性別、糖尿病、身體體重指數、血小板計數、血白蛋白及AST/ALT比值。該模型有助于判斷肝癌風險，制定精準的篩選方案。

3.1.3.1 隔夾層位置

由模擬計算結果可知，不同隔夾層半徑下的累計產油量和累計增油量隨隔夾層距離油水界面位置變化趨勢基本相同，以隔夾層半徑為105 m時為例詳細說明（見圖1、圖2）。

圖1 累計產油量與隔夾層位置關系

圖2 累計增油量與隔夾層位置關系

由圖1、圖2可知，隔夾層的位置對排水采油的影響較大，不同區域，影響規律不同。

當隔夾層位于區域Ⅰ時，隔夾層位置越靠近排水井射孔位置，其抑制排水井以下底水錐進的作用越明顯，且排水井通過排水使得隔夾層到油水界面區域內的壓力降低，較好地平衡了由于采油而產生的壓降，由此，隔夾層和排水井的共同作用使得排水采油的累計產油量和增油量緩慢增加。當隔夾層中部位于距油水界面-3.5 m時，排水采油累計產油量和增油量最大。

當隔夾層位于區域Ⅱ時，隔夾層位置越靠近排水井射孔位置，其阻礙底水向排水井滲流的作用越強，使得排水井無法起到排水、抑制水錐的作用。排水采油的累計產油量和增油量迅速減少，開發效果逐漸變差。

當隔夾層位于區域Ⅲ時，隨著隔夾層位置遠離排水井的射孔位置，其對排水井的阻礙作用逐漸降低，排水采油的累計產油量和增油量逐漸增加，但隔夾層位置越靠近采油井的射孔位置，即使不采用排水采油，隔夾層對底水錐進也有較好的抑制作用，因此排水采油的增油量逐漸降低。

3.1.3.2 隔夾層半徑

由圖3、圖4可知，當隔夾層中部位于距油水界面-3.5，-5.5，-7.5 m時，排水采油的累計產油量和增油量隨著隔夾層分布范圍的增大而增加，這是由于在排水井射孔位置以下時，隔夾層范圍越大，底水向上錐進的難度越大，有利于改善排水采油的開發效果。

圖3 累計產油量與隔夾層半徑關系

圖4 累計增油量與隔夾層半徑關系

當隔夾層中部位于距油水界面-1.5，-0.5，0.5，4.5，7.5 m，即隔夾層位于排水井射孔位置以上時，隨著隔夾層分布范圍增大，排水井排水產生的壓降很難向上傳播從而平衡采油井采油產生的壓降，使得底水錐進到采油井，累計產油量減少，但隔夾層分布增大到一定范圍后，隔夾層對底水錐進的抑制作用逐漸增強，緩解了由于排水增油效果下降所帶來的損失，因此累計產油量又逐漸增加。對于排水采油的增油量，由于隨著隔夾層分布范圍的增大，不實施排水采油生產井的累計產油量也不斷增加，因此，排水采油增油量不斷降低。

綜上所述，隔夾層對薄層底水油藏排水采油的影響十分復雜，加深對油藏隔夾層分布的認識程度，處理好隔夾層與采油及排水射孔位置的關系，可以得到較好的排水采油效果。底水錐進嚴重、底水部位隔夾層發育的生產井可作為排水采油井，排水井射孔位置在隔夾層以上1 m左右，可以獲得最佳的排水采油效果。

3.2 排采工藝參數

3.2.1 采油井射孔位置及打開程度

射孔位置越接近油水界面，排水形成的壓降傳播至采油井井底所需時間越短，因此排水采油增油量增加。油藏上部打開25%的排水采油增油量比油藏下部打開25%增加0.30×104m3；但受排水能力的限制，容易導致底水快速錐進，導致排水采油累計產油量減小，油藏上部打開25%比油藏下部打開25%排水采油累計產油量減少0.26×104m3。因此，底水油藏油井的射孔位置并不是距離油水界面越近越好。

油層射孔打開程度從16.7%增加到100%時，排水采油累計產油量減少0.09×104m3，增油量增加0.12× 104m3。主要原因在于，增大射孔打開程度，容易導致底水快速錐進，造成油井含水率上升，產油量降低，油井見水時間早，開發效果差。但隨著射孔打開程度的增加，排水采油增油量先增加后減小，因此，射孔打開程度并不是越大越好。綜合考慮含水率和產油量，當油井射孔打開程度50%時油井排水后的增油量最大，因此，最佳射孔打開程度在50%左右。

3.2.2 排水層位

排水層位距離油水界面越遠，排水采油累計產油量和增油量越低，排水采油效果越不理想，排水層位頂面距油水界面6 m的排水采油增油量比距離為1 m時減少0.09×104m3，因此，排水層位不宜距離油水界面太遠。

3.2.3 排水速度

排水采油井排水速度的提高，可以在下部水層中產生較大的壓降，從而平衡上部油井產油造成的壓降，起到抑制底水錐進、降低油井含水率的作用。由模擬計算結果可知，排水速度由15 m3/d增加到60 m3/d時，排水采油增油量增加3.58×104m3，但排水速度不宜過大，否則會導致油層原油向下倒灌，形成倒錐。當以排水速度為15 m3/d生產時，底水錐進嚴重，油井含水上升快；當排水速度為60 m3/d時，排水井產油量大幅增加，形成倒錐。因此，排水速度存在一個最佳范圍，確定時應綜合考慮采油井的產液速度、底水能量和經濟等因素。

3.2.4 產液速度

同一排水速度下，采油井產液速度越大，產油量越高；但油井產液速度過高，會導致底水錐進，含水率快速上升。產液速度由10 m3/d增大到35 m3/d時，產油量增加15 271 m3，含水率增加30.57%。因此，排水采油井產液速度存在一個合理范圍。由研究結果可知，產液速度為15 m3/d時排水采油增油量最高，再增大產液速度，會導致采油井產油量降低，含水率急劇上升，因此，最佳的產液速度為15 m3/d左右。

4 結論

1）薄層底水油藏垂直水平滲透率比與底水體積越小，排水采油效果越好。隔夾層位于油藏不同區域時，對排水采油開發效果的影響規律不同，底水錐進嚴重、底水部位隔夾層發育的生產井可作為排水采油井，排水井射孔位置在隔夾層以上1 m左右，可以獲得最佳的排水采油效果。

2）采油井射孔位置越接近油水界面，排水采油增油量越大，產油量越小，合理的射孔位置應綜合考慮經濟等因素加以確定；隨著射孔打開程度的增加，排水采油增油量先增加后減小，LU2180井最佳射孔打開程度在50%左右。

3）排水層位距離油水界面越遠，排水采油控錐增油效果越差；提高排水采油井排水速度可以增加排水采油增油量，但速度過大會導致油層原油向下倒灌，形成倒錐，確定排水層位合理范圍時應綜合考慮底水能量、經濟等因素；采油井產液速度越大，產油量越高，但速度過大會導致底水錐進，含水率上升，LU2180井最佳的產液速度為15 m3/d左右。

［1］楊光璐.塊狀底水稠油藏水平井部署界限模擬研究［J］.斷塊油氣藏，2009，16（4）：97-99. Yang Guanglu.Allocation threshold study for the horizontal well in block heavy oil reservoir with edge and bottom water［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2009，16（4）：97-99.

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［3］張學磊，李傳亮，樊茹.采油速度對油水界面上升和底水錐進的影響［J］.斷塊油氣田，2010，17（5）：583-585. Zhang Xuelei，Li Chuanliang，Fan Ru.Influence of recovery rate on movement velocity of oil-water contact and bottom-water coning［J］. Fault-Block Oil&Gas Field，2010，17（5）：583-585.

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［5］Armenta M.Mechanisms and control of water inflow to wells in gas reservoirs with bottom-water drive［D］.Baton Rouge：Louisiana State University，2003.

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（編輯 孫薇）

Study on influence factors of dewatering oil production in thin reservoir with bottom water

Sun Xiaofei1,Zhang Yanyu1,Yuan Ling2,Wang Zhongwu3,Chen Huijuan1,Gu Jianwei1
(1.College of Petroleum Engineering,China University of Petroleum,Qingdao 266580,China;2.Petroleum Development Center, Shengli Petroleum Administration Bureau,SINOPEC,Dongying 257001,China;3.Operation Area of Luliang Oilfield,Xinjiang Oilfield Company,PetroChina,Karamay 834000,China)

This paper systematically studied the factors affecting dewatering oil production in thin reservoir with bottom water and quantitatively analyzed the action mechanism and influence law of each factor.Study shows that the dewatering oil production technology is suitable for the thin reservoir with interlayer,bottom water,small vertical permeability and weak bottom water capacity. When the interlayer changes from below 0.7 m to above 0.7 m of oil-water interface,the cumulative oil production rate for dewatering oil production shows the changing law as increasing slowly,reducing sharply and increasing gradualy.The oil increment shows the changing law as increasing slowly,reducing sharply,increasing sharply and reducing gradualy.When the central position of interlayer is in the perforation position of drainage well,the radius increase of interlayer is suitable for controlling water and producing oil of dewatering oil production well.But when the central position of interlayer is above the perforation position of drainage well,the cumulative oil production rate reduces first,then increases.The oil increment of dewatering oil production reduces continually.The production rate decreases and the oil incremental increases with the perforation position near the oil-water interface.The optimal open degree of perforation is 50%.The drainage position should be near the oil-water interface.Drainage speed and liquid production rate are not the bigger the better.This study can provide some references for the field implementing the dewatering oil production.

thin reservoir with bottom water;reservoir numerical simulation;dewatering oil production;influence factors

國家科技重大專項“復雜油氣藏精細表征及剩余油分布預測”（2011ZX05009-003）

TE349

：A

1005-8907（2012）03-0393-04

2011-08-04；改回日期：2012-03-14。

孫曉飛，男，1984年生，在讀博士研究生，2011年畢業于中國石油大學（華東）油氣田開發工程專業，現主要從事油氣田開發方面的研究工作。E-mail：sunxiaofei540361@163.com。

孫曉飛，張艷玉，袁嶺，等.薄層底水油藏排水采油技術影響因素研究［J］.斷塊油氣田，2012，19（3）：393-396. Sun Xiaofei，Zhang Yanyu，Yuan Ling，et al.Study on influence factors of dewatering oil production in thin reservoir with bottom water［J］. Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（3）：393-396.