基于連續(xù)模型的低滲透油藏開發(fā)技術(shù)政策研究

盧延靜　(中石化江漢油田分公司勘探開發(fā)研究院，湖北 武漢 430223)

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基于連續(xù)模型的低滲透油藏開發(fā)技術(shù)政策研究

盧延靜(中石化江漢油田分公司勘探開發(fā)研究院，湖北 武漢 430223)

[摘要]提出了一種描述低滲透油藏滲流的連續(xù)模型，并推導(dǎo)出了基于該模型的等產(chǎn)量-源-匯平面徑向穩(wěn)定滲流油水井間壓力和壓力梯度分布計(jì)算模型。以江漢油區(qū)黃場(chǎng)油田潛江組4段第3小層)低滲透儲(chǔ)層為例，應(yīng)用Matlab軟件進(jìn)行基于巖心滲流試驗(yàn)數(shù)據(jù)的模型參數(shù)擬合，通過模型計(jì)算，繪制了研究區(qū)油水井間地層壓力及壓力梯度分布曲線，論證了建立正常驅(qū)替關(guān)系的條件。研究制定了低滲透儲(chǔ)層油井產(chǎn)量、滲透率和合理井距之間的關(guān)系圖版，并取得了良好的實(shí)踐效果，為低滲透油藏開發(fā)技術(shù)政策分析研究提供了新的分析方法。

[關(guān)鍵詞]低滲透油藏；非線性滲流；數(shù)學(xué)模型；技術(shù)政策

低滲透油藏的滲流特征與中、高滲透油藏的滲流特征顯著不同，礦場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)過程中也表現(xiàn)出一些有別于中、高滲透油藏的開發(fā)特征。由于低滲透油藏滲流特征的特殊性，要求采用更新的理論技術(shù)來進(jìn)行低滲透油藏開發(fā)設(shè)計(jì)和分析。低滲透油藏由于存在啟動(dòng)壓力梯度以及非線性滲流特征，流動(dòng)不再滿足達(dá)西線性滲流[1～4]，因而迫切需要建立更加適用于低滲透油藏的非線性滲流模型，為該類油藏的高效開發(fā)提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。

1低滲透油藏非線性滲流連續(xù)模型

目前，對(duì)于低滲透油藏滲流數(shù)學(xué)模型的描述主要采取3種方式：擬啟動(dòng)壓力梯度模型、分段函數(shù)模型和連續(xù)模型[1,5～8]。擬啟動(dòng)壓力梯度模型提出較早，其理論方法成熟易用，但這種方法將非線性流動(dòng)簡(jiǎn)化為線性流動(dòng)，且不能真實(shí)地表現(xiàn)啟動(dòng)壓力的影響；分段函數(shù)模型較好地描述了非線性滲流階段的滲流規(guī)律，但在模型應(yīng)用過程中較難確定流態(tài)變化的臨界點(diǎn)；連續(xù)模型克服了以上2種處理方式的缺點(diǎn)，筆者采用了一個(gè)三參數(shù)連續(xù)數(shù)學(xué)模型[9]，模型如下：

(1)

當(dāng)巖心滲透率越低時(shí)，λ1、λ2的值越小且a值越大，壓力梯度與滲流速度間非線性關(guān)系越強(qiáng)；當(dāng)巖心滲透率越高時(shí)，λ1、λ2、a的值越大，壓力梯度與滲流速度間線性關(guān)系越強(qiáng)。

2壓力及壓力梯度分布模型

將三參數(shù)模型代入單井平面徑向穩(wěn)定流壓力公式，可得等產(chǎn)量-源-匯注采井間穩(wěn)定流動(dòng)的壓力分布公式為：

(2)

對(duì)式(2)求導(dǎo),得壓力梯度分布公式為：

(3)

式中：p為壓力，Pa；B為體積系數(shù)，1；q為流量，m3/s；piwf為注水井井底流壓，Pa；rw為井半徑，m；r為計(jì)算點(diǎn)距注水井距離，m；L為注采井距，m；h為儲(chǔ)層厚度，m；

3低滲透油藏技術(shù)政策計(jì)算分析

3.1模型參數(shù)擬合

表1　黃18-27井巖心滲流流變性測(cè)試

注：巖心尺寸?2.54cm×5.07cm；測(cè)試溫度50℃；測(cè)試壓力1.0MPa；巖心滲透率26.830mD；巖心孔隙度0.1630。

3.2井間壓力分布與壓力梯度分布計(jì)算

按黃場(chǎng)油田平均儲(chǔ)層參數(shù)進(jìn)行模型參數(shù)選值，油井日產(chǎn)液3m3，注采井距200m，水井井底壓力40MPa，儲(chǔ)層厚度2m。根據(jù)式(2)和式(3)可以計(jì)算注采井間壓力及壓力梯度分布，如圖1、2所示。

圖1　潛江組4段第3小層注采井間壓力分布曲線　　　　　圖2　潛江組4段第3小層注采井間壓力梯度曲線

圖3　潛江組4段第3小層啟動(dòng)壓力梯度擬合圖版

結(jié)合黃場(chǎng)油田啟動(dòng)壓力梯度圖版(圖3)，在目前注采參數(shù)取值條件下，可分析油水井間是否能建立有效驅(qū)替關(guān)系。

從計(jì)算結(jié)果來看，若儲(chǔ)層平均滲透率在20mD左右，黃場(chǎng)油田在井距200m以內(nèi)，注水井井底40MPa注入壓力條件下，能達(dá)到3m3/d產(chǎn)能，此時(shí)油井井底流壓約5MPa。查圖2壓力梯度曲線得對(duì)應(yīng)儲(chǔ)層中部壓力梯度約0.19MPa/m，超過圖3中滲透率在20mD時(shí)對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)壓力梯度0.016MPa/m，因此油水井間能建立正常驅(qū)替關(guān)系。

3.3儲(chǔ)層滲透率、油井配產(chǎn)和合理井距關(guān)系圖版的建立

以不同儲(chǔ)層滲透率巖心流變性測(cè)試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，可計(jì)算得到不同巖心滲透率下產(chǎn)能與合理井距關(guān)系表，如表2所示。

表2　不同滲透率、油井配產(chǎn)與合理井距關(guān)系

圖4　滲透率、油井配產(chǎn)與合理井距擬合三維曲面

圖5　不同滲透率條件下，油井配產(chǎn)與合理井距關(guān)系圖版

圖6　不同配產(chǎn)條件下，滲透率與合理井距關(guān)系圖版

由于滲透率、井距和產(chǎn)能三者之間相互影響，根據(jù)表2數(shù)據(jù)進(jìn)行三維曲面擬合，得到不同儲(chǔ)層條件下配產(chǎn)和井距的關(guān)系，擬合結(jié)果如圖4所示。

繪制擬合三維曲面的等值線，即得到不同滲透率條件下油井配產(chǎn)和合理井距關(guān)系圖版(圖5)，不同產(chǎn)能條件下滲透率和井距關(guān)系圖版(圖6)。

由以上關(guān)系圖版，即可查找不同滲透率、配產(chǎn)條件下的合理井距，也可根據(jù)滲透率、井距分析合理配產(chǎn)指標(biāo)。

根據(jù)關(guān)系圖版，結(jié)合該區(qū)已有的剩余油分布研究成果，以控制生產(chǎn)成本、優(yōu)化注采系統(tǒng)為主要調(diào)整原則，在黃場(chǎng)油田潛江組4段第3小層進(jìn)行了加密調(diào)整方案設(shè)計(jì)。方案部署油井11口，其中含水平井5口；恢復(fù)注水井6口；油井轉(zhuǎn)注9口。按照調(diào)整方案，于2015年12月實(shí)施局部加密調(diào)整井一口，該井初期產(chǎn)能8.6t/d，至2016年1月，日產(chǎn)油穩(wěn)定在5t以上，取得了良好的開發(fā)效果。

4結(jié)論

1)提出了一種用于描述非線性滲流過程的連續(xù)數(shù)學(xué)模型，并推導(dǎo)出了基于模型的平面徑向穩(wěn)定滲流油水井間壓力和壓力梯度分布計(jì)算模型。

2)通過基于室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的模型參數(shù)擬合、實(shí)際油藏技術(shù)政策參數(shù)計(jì)算分析，研究制定了低滲透儲(chǔ)層油井產(chǎn)量、滲透率和合理井距之間的關(guān)系圖版，為低滲透油藏開發(fā)技術(shù)政策分析研究提供了新的分析方法。

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[編輯]帥群

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1673-1409(2016)5-0067-04

[中圖分類號(hào)]TE348

[作者簡(jiǎn)介]盧延靜(1979-)，女，工程師，現(xiàn)主要從事油氣田開發(fā)方面的研究工作，17375162@qq.com。

[基金項(xiàng)目]國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05010-002)。

[收稿日期]2016-02-10

[引著格式]盧延靜.基于連續(xù)模型的低滲透油藏開發(fā)技術(shù)政策研究[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2016,13(5):67～70.