低滲油藏高阻區注采啟動壓差計算模型及應用

李 標，唐 海，呂棟梁，李忻洪

(1.西南石油大學，四川 成都 610500;2.中油西南油氣田分公司，四川 遂寧 629000)

低滲油藏高阻區注采啟動壓差計算模型及應用

李 標1，唐 海1，呂棟梁1，李忻洪2

(1.西南石油大學，四川 成都 610500;2.中油西南油氣田分公司，四川 遂寧 629000)

低滲油藏具有非均質性，注水開發過程中會形成形狀、寬度各異的高阻區，導致油藏滲流阻力增加，增大了有效注采井網的形成難度。從滲流力學基本原理出發，推導出低滲油藏開采中存在高阻區時的注采啟動壓差計算公式;并應用該公式繪制了油藏滲透率不同、高阻區寬度不同、高阻區與采油井井距不同對注采啟動壓差的影響曲線，進而研究注采啟動壓差的影響因素，為低滲透油藏的井網部署提供理論依據。

低滲透油藏;高阻區;數學模型;注采啟動壓差;注水開發;井網部署

1 建立注采井地質模型

平面上具有滲透率級差的地層，注入水會優先流向高滲區。若注采井間存在高阻區，則注水開發時，油藏各點的壓力梯度必須大于該點的啟動壓差才能形成有效的注采系統［1－4］。首先，假設油井和注水井單獨以平面徑向流模式生產，且壓力分布滿足一注一采的主流線壓力分布特點，建立水平上具有一定滲透率差異的地質模型(圖1)［5－9］。

圖1 地質模型示意圖

假設r為注采井連線上某一點距采油井的距離，由滲流力學原理［10］可知:式中:pw為采油井井底流壓，MPa;ph為注水井井底流壓，MPa;Qo為采油井日產量，m3/d;μo為原油黏度，mPa·s;h為儲層有效厚度，m;K為油藏滲透率，μm2;2a為注采井距，m;L1為高阻區與采油井的距離，m;Rw為井眼半徑，m;X為高阻區寬度，m;K'為高阻區滲透率，μm2。

計算采油井產量為:

則可知:

同理，距離生產井為r處注水井所引起的壓力梯度為:

根據滲流力學理論［10］，距離采油井r處的壓力梯度為:

欲求出

設y=(C+D)r2－(A+B)(2a－r)2，則方程y=0時的2個根分別為r1、r2:

=2a。可知，y在(0，2a)區間內有且僅有一個0點，即y(r1)。

由以上判斷Z為先減小后增加的單調性。當L1≤r≤L1+X時，Kr=K'＜K，所以Z的最小值只能出現于r=L1、r=L1+X、r=r1這3個點之中。

pw)Z≥λ，即:式中:ph－pw為注采壓差，MPa;λ為啟動壓力梯度，MPa/m。

由式(12)可知:

式中:(ph－pw)min為最小注采壓差，即所求注采啟動壓力。

2 注采啟動壓差影響因素

2.1 油藏滲透率對注采啟動壓差隨K'變化的影響

圖2 不同油藏滲透率條件下高阻區對注采啟動壓差的影響曲線

2.2 高阻區寬度對注采啟動壓差隨K'變化的影響

圖3為高阻區位于注采井中間，K=30×10－3μm2，X依次為0、10、20、30、40、50 m時，注采啟動壓差隨K'的變化曲線。由圖3可知，注采啟動壓差隨高阻區滲透率的升高而降低，隨高阻區寬度增加而降低，即:高阻區滲透率越小、高阻區寬度越大，啟動壓差越大。當X=0.25×2a(X=50 m)，K'從1×10－3μm2升至5×10－3μm2時，注采啟動壓差降低了6.21 MPa。

圖3 高阻區寬度對注采啟動壓差的影響曲線

2.3 高阻區位置對注采啟動壓差隨K＇變化的影響

圖4～6為K=30×10－3μm2，X依次為20、30、40 m，高阻區中心與采油井井距分別為40、60、80、100、120、160 m時，注采啟動壓差隨高阻區滲透率的變化曲線。

由圖4可知，對于低滲油藏，在同一高阻區寬度條件下，高阻區偏離注采井中心點位置越遠(距注水井和生產井越近)，啟動壓差越大;且高阻區偏離位置對注采啟動壓差的影響關于注采井中心點呈對稱關系。即高阻區中心點與注水井為某一井距時的注采啟動壓差，與高阻區中心點距采油井為該井距的注采啟動壓差等同。

圖4 不同高阻區位置條件下注采啟動壓差隨K＇的變化(X=20m)

圖5 不同高阻區位置條件下注采啟動壓差隨K＇的變化(X=30m)

圖6 不同高阻區位置條件下注采啟動壓差隨K＇的變化(X=40m)

綜合圖4～6發現，當高阻區寬度較小(X=20 m)時，高阻區距注采井中點越遠，注采啟動壓差越小;當高阻區寬度較大(X=40 m)時，高阻區距注采井中點越近，注采啟動壓差越小。當高阻區寬度為30 m，高阻區滲透率較低(1×10－3μm2)時，高阻區距注采井中心點越近，注采啟動壓差越小;高阻區滲透率較大(5×10－3μm2)時，高阻區距注采井中心點越近，注采啟動壓差越大。

3 結論

(1)將低滲透油藏高阻區位置和寬度對啟動壓差的影響量化后發現，當高阻區滲透率和寬度都一定時，油藏滲透率越低，高阻區對其注采啟動壓差影響越大。

(2)在油藏滲透率、高阻區滲透率及高阻區寬度不變情況下，高阻區與注采井相對位置不同會引起啟動壓差的變化，因此，在油田進行合理井網部署時，應考慮高阻區與注采井網之間的匹配關系。

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編輯 周丹妮

TE319;TE348

A

1006－6535(2012)05－0111－04

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.05.028

20111230;改回日期:20120215

國家科技重大專項“十二五”項目子課題“大型油氣田及煤層氣開發”(2011ZX05057－001)

李標(1988－)，女，2010年畢業于燕山大學石油工程專業，現為西南石油大學油氣田開發專業在讀碩士研究生，主要從事油藏工程、滲流力學和數值模擬方面的研究。