伊拉克Ahdeb油田注采井組 連通性分析與應用

張秦汶，張烈輝，劉啟國，江有適，崔力公

(1.西南石油大學，四川 成都 610500； 2.中國石油川慶鉆探工程公司，四川 成都 610051)

0 引 言

伊拉克Ahdeb油田在構造上位于古岡瓦納大陸北緣波斯灣盆地北部的不穩定大陸架區域，地處美索不達米亞平原中部，油田石油地質儲量為1.4×108t，目前進入注水開發期。由于油田分布有廣闊的高滲帶，使得油田在注水開發中出現注水突破快、效果差的情況，明確注采井組之間高滲帶的影響是決定注水開發效果優化方案的關鍵[1]。目前常用的油藏工程方法包括試井分析、典型診斷曲線分析法、PLT分析、示蹤劑分析和數值機理研究等[2-7]。然而，上述的油藏工程方法在研究注采井間高滲帶影響時都需要較長的時間和昂貴的測試費用，對現場注水調整不能提供及時的指導意見。因此，將經典的物質平衡理論和多元線性回歸方法相結合，應用注水速度和生產速度作為計算參數，建立了數據收集簡單、計算速度快捷的井間連通系數計算模型。通過定量化計算井間連通系數，來分析高滲帶對注采井組的影響大小，并結合水驅特征曲線和含油率模型給出了油田注水開發的調整建議。

1 模型的建立

1.1 井間連通系數計算模型

井間連通系數計算模型是基于油藏物質平衡理論的一種分析方法[8]。目前，在Ahdeb油田開采過程中主要考慮的物質平衡參數有產油量、產水量、注水量、地下體積膨脹等。

對于油藏中非混相的油水兩相流動，考慮在某區塊中存在1口注水井和1口采油井，在井間連通體積V內的物質平衡方程為：

(1)

油井的流動方程為：

(2)

將式(2)中的平均壓力項代入式(1)中，得到井間連通模型的基本表達式：

(3)

實際油藏中當以1口采油井為研究對象時，周邊會存在n口注水井對其產生影響，因此，可以將式(3)修改為：

(4)

式中：fi為第i口注水井與采油井之間的連通系數；Vi為第i口注水井與采油井之間的連通孔隙體積，m3；fiii(t)為第i口注水井與采油井之間的有效注水速度，m3/d。

1.2 含油率模型

通過式(4)可以得到注水井和采油井之間的連通系數及有效注水速度。為了利用連通系數和有效注水速度來優化注采井組未來生產方案，利用Gentil提出的含油率計算模型經驗公式來表達含油率與有效累計注水量之間的關系[9]。

(5)

式中：fo(t)為采油井t時刻含油率；Rwo為生產水油比；α和β為含油率模型擬合系數；Weff為有效累計注水量，m3；

有效累計注水量表達式如下：

(6)

式中：Wi為第i口注水井累計注水量，m3。

2 模型的求解

2.1 井間連通系數計算

將式(4)兩邊分別對時間從t0到tk進行積分得：

(7)

對式(7)進行積分求解后得：

(8)

式中：N(tk)為采油井t0到tk時刻折算到地下體積的累計產液量，m3；Wi(tk)為t0到tk時刻i井的累計注水量，m3；q(t0)和q(tk)分別為t0和tk時刻折算到地下體積的產液速度，m3/d；pwf(t0)和pwf(tk)分別為采油井t0和tk時刻井底壓力，MPa。

當實際生產過程中井底流壓變化不大或者生產時間不長時，式(8)可以簡化為：

(9)

式(9)可以通過多元線性回歸得到井間連通系數fi。

2.2 含油率模型系數計算

對式(5)兩端取對數得：

(10)

上述模型通過擬合歷史生產含油率和有效累計注水量后，可以回歸得到方程截距和斜率，從而計算得到系數α和β。

2.3 注采井組優化配注

通過目前注水量計算得到未來某一時刻的有效累計注水量，應用式(5)得到未來該時刻下的含油率，再通過乙型水驅特征曲線得到未來該時刻含油率下的采出程度和采油速度[10]。通過對比油田開發方案設計的采油速度和模型預測的采油速度，來判斷油井生產是否合理。如果預測采油速度不合理，就可以通過調整注水量使油井未來達到合理的采出程度和采油速度。參數計算過程和模型應用流程如(圖1)。

3 實例計算與分析

油田AD1區塊Khasib層為該油田主力產層，該區是Ahdeb油田最早的注水區塊，并且出現了注水突破快和含水上升快的情況，為典型的高滲帶區塊[11]。該區塊孔隙度為0.255，滲透率為20×10-3～40×10-3μm2，原油體積系數為1.367，水體積系數為1，含油飽和度為64%，原油密度為0.916 g/cm3。以AD1區塊AD1-11-2H井組為例，該井在注水開發過程中，含水率由3%突破式增長至20%，因此，選擇該井組進行了注水分析優化。截至2014年6月，AD1-11-2H井周圍已有AD1-10-1H、AD1-10-2H、AD1-10-3H井和AD1-12-3H井共4口井轉注。圖2為4口注水井從2014年1月至12月的注水歷史數據。

圖1 參數計算及應用流程圖

將上述歷史生產數據整理后，代入式(9)計算得到每口注水井與采油井之間的連通系數fi。通過井間連通系數可計算得到注水井的有效注水速度(表1)。

通過含油率和累計注水量的雙對數曲線得到系數α為0.211 3、β為0.244 8(圖3)。畫出AD1-11-2H井的乙型水驅特征曲線，得出含水率和采出程度關系(圖4)。

圖2 AD1-11-2H井組注水歷史數據表1 連通系數及有效注水速度

井號連通系數注水量/(m3·d-1)有效注水量/(m3·d-1)AD1-10-1H0.2131867AD1-10-2H0.1443461AD1-10-3H0.1228935AD1-12-3H0.31434135

圖3 AD1-11-2H含油率與累計注水量關系

圖4 AD1-11-2H水驅特征曲線

根據油田開發方案，AD1-11-2H井2014年年底采出程度為10.1%，2015年年底采出程度計劃達到12.0%，通過水驅曲線得到2015年年底含水率需達到60%才能完成開發方案。為了完成方案目標，同時考慮注水井的井底污染、地層壓力、井組綜合含水率、注水系統處理能力和井間連通關系條件，對井組配注量進行了調整(表2)。

表2 注水量調整情況

2014年11月后，AD1-11-2H井的階段年遞減率由51%降至23%。2015年年底實際綜合含水率為57%，采出程度為12.5%，實際含水率與計劃誤差為5%，實際采出程度與計劃誤差為3.8%，進一步證實了該方法的可靠性。

4 結 論

(1) 結合井間連通系數計算模型和含油率模型，可以通過調整配注量來達到計劃的油井產量，并將高滲帶油田的注水開發優化問題簡化成線性方程計算。

(2) 文中方法在分析計算時，不需要精細的地質描述和長時間的歷史擬合，只需要通過常規的生產動態數據便可對Ahdeb油田注水開發提供快速準確的分析，為油田以后的注水開發提供有效的建議。