水平井水竄類型識別方法及適應性分析

2012-09-15 01:04:32張賢松丁美愛

特種油氣藏 2012年5期

張賢松，丁美愛，張媛

(1.中海油高效開發國家重點實驗室，北京 100027;2.中海油研究總院，北京 100027; 3.中石化石油勘探開發研究院，北京 100083)

水平井水竄類型識別方法及適應性分析

張賢松1，2，丁美愛3，張媛3

(1.中海油高效開發國家重點實驗室，北京 100027;2.中海油研究總院，北京 100027; 3.中石化石油勘探開發研究院，北京 100083)

水平井技術在新區開發和老區挖潛中的利用率越來越高，水平井的調剖堵水問題也越來越受到關注，搞清楚水平井的非正常出水的原因和類型，將會對其進行有針對性的調剖堵水提供重要依據。根據水平井生產動態數據，采用水油比和水油比導數與生產時間的雙對數曲線特征來識別水平井水竄的類型，并且分析了不同因素對該曲線特征的影響。經過實踐驗證，此識別方法快速有效，可為水平井發生竄通時實施調剖堵水措施提供指導。

水平井;出水;水油比;水竄類型;適應性

引言

水平井是開發油氣田、提高采收率的一項重要技術。水平井因其采油速度高、控制面積大、生產壓差小等優勢，在一些開采難度較大的區塊和老區的后期挖潛中得到了廣泛應用。綜合分析國內外水平井的狀況可以看出［1－3］，水平井開采技術已成功應用于邊底水油藏和裂縫油藏，開采稠油也取得了較好的經濟效益。由于結構上的原因，水平井在開采過程中更易出現過多產水現象［4－6］，如何準確判斷水平井的非正常出水的類型及控制水平井的含水上升速度，就成為利用水平井開發油氣田保持高產穩產的關鍵因素。

水平井的水竄原因不同，進行堵水調剖的針對性和側重點就不同。除井筒原因外，水平井的水竄主要分為2類［7－8］。一是由于底水水體錐進導致水平井水淹;二是由于注水井注入水沿高滲條帶的高速竄流導致水平井水淹。利用油藏數值模擬技術，建立起帶底水和具有高滲層的典型油藏模型。根據數值模擬的計算結果，得到水平井不同水竄類型的水油比和水油比導數與生產時間的雙對數曲線的不同形態特征，利用這種雙對數曲線的不同形態特征能夠迅速識別水平井水竄類型;分別針對不同的油藏條件，流體性質和開發情況，分析其變化對水油比和水油比導數雙對數曲線特征的影響，來檢驗上述判斷水平井水竄類型識別方法的可靠性。

1 水平井開發的水竄特征研究

根據某油藏地質特征，建立水平井開發的典型油藏模型，其中滲透率為93.2×10－3μm2，孔隙度為0.14，厚度為1.2 m，原油黏度為4 mPa·s，初始含油飽和度為0.72;設水平井水平段長度為400 m，位于油藏中部，油藏底部設置有底水;根據竄流型油藏的油藏特征，建立了一注一采的典型油藏模型進行研究，注采井間設置1個高滲透條帶，模型中的其他參數取值同上述油藏模型。

通過2類典型油藏模型的數值模擬計算，可獲得2種水竄類型下水平井的日產油量和日產水量，從而可以計算得到水平井的水油比WOR和水油比導數WOR'(相對于時間)數據。水油比WOR和水油比導數WOR'公式如下:

式中:Qo為水平井日產油量，m3/d;Qw為水平井日產水量，m3/d;t1，t2為不同生產時間，d。

將2種水竄類型下水平井油井的水油比WOR和水油比導數WOR'數據隨時間變化繪制在雙對數坐標中，見圖1。從圖1可以看出，對于底水竄流水平井而言，隨著生產時間的增加，底水逐漸上升，水平井的含水率逐漸上升，水油比曲線持續上升，初期上升速度較大，后期上升速度較小;水油比導數曲線呈持續下降趨勢。而對于注入竄流水平井而言，見水后，水油比持續上升，初期上升較慢，中后期上升較快，水油比導數曲線整體呈現出上升的趨勢。

圖1 水平井水竄類型識別曲線

通過對底水油藏和注水竄流型油藏的水油比和水油比導數曲線對比分析，可以得到1種水平井水竄類型的識別方法:若水油比導數曲線整體呈現下降趨勢，則可判斷此水平井的水竄類型主要為底水型;若水油比導數曲線整體呈現上升的趨勢，則可判斷此水平井的水竄類型主要為注入水竄流型。

2 水竄類型識別方法的適應性分析

考慮到油藏地質參數、流體性質和開采速度的不同可能對水油比導數的曲線趨勢造成影響，從而影響本識別方法的準確性。本文分別針對不同的油藏地質參數，流體性質和開采速度進行了計算分析，得到了油水比和油水比導數曲線，來檢驗上述判斷水平井水竄方式的識別方法的可靠性。

2.1 地層系數

油層厚度和滲透率直接影響到水平井的初始產能和注水開發規律，不同的地層系數(Kh)，其水油比導數是否還具有上文中所具有的特征，為此分別取地層系數等于100、200和400，計算后得到底水油藏和注水竄流型油藏的水油比、水油比導數曲線(圖2、3)。

圖2 底水油藏的水油比、水油比導數曲線

圖3 竄流型油藏的水油比、水油比導數曲線

從圖中可以看出，在不同的地層系數下，水油比曲線和水油比導數曲線的曲線形狀有所不同，但還是符合本文所述基本規律:底水油藏的采油井的水油比導數均呈下降趨勢;竄流型油藏的水油比導數均呈上升趨勢。

2.2 原油黏度

分別取原油黏度等于3.8、10.0、100.0 mPa·s。計算底水油藏和竄流型油藏的水油比、水油比導數曲線如圖4、5所示。

從圖中可以看出，隨著原油黏度增加，水平井的水油比增加，底水油藏的水油比導數曲線的整體下降趨勢仍較明顯，但當黏度為100 mPa·s時，竄流型油藏的水油比導數曲線初期呈上升趨勢，中后期卻呈下降趨勢。原油黏度越大，注入水越易形成指進，波及體積將有所減小，表明本文所述識別方法不適用于黏度大于100 mPa·s的稠油油藏。

圖4 底水油藏的水油比、水油比導數曲線

圖5 竄流型油藏的水油比、水油比導數曲線

2.3 采油速度

為驗證不同采油速度下本文所述規律是否適用，分別設置采油速度為3%、5%和13%，計算得到底水油藏和竄流型油藏的水油比和水油比導數曲線，分別如圖6、7所示。

圖6 底水型油藏的水油比、水油比導數曲線

圖7 竄流型油藏的水油比、水油比導數曲線

隨著采油速度的增加，水油比和水油比上升速度都有所增加，在以上3種采油速度下，水油比導數曲線符合上文所述規律:底水油藏采油井的水油比導數均呈下降趨勢;竄流型油藏的水油比導數均呈上升趨勢。

3 應用實例

圖8 H1井水油比、水油比導數曲線

某油田屬于裂縫型油藏，原油黏度為5.6 mPa·s，屬于常規稀油。應用本文水油比和水油比導數曲線識別方法，對油田內的3口水平井的水竄類型進行研究。H1、H2及H3這3口水平井的水油比和水油比導數曲線如圖8、9和10所示。H1井和H2井的水油比導數呈上升趨勢;H3井的水油比導數呈下降趨勢。根據本文所得到的雙對數曲線的不同形態特征識別水平井水竄類型，判斷H1井和H2井的非正常出水原因為油水井間存在高滲條帶，注入水沿高滲條帶快速竄流，H3井的非正常出水原因為底水錐進。識別結果與現場的其他測試資料(示蹤劑解釋等)的結果相吻合，說明本文識別水平井水竄類型方法準確可靠。