采油速度影響因素及理論值研究

張利　李鐵男　姚宏金

【摘 要】隨著我國的快速發展，社會在不斷的進步，采油速度是決定油田開發效果好壞的重要開發指標之一，采油速度太高或者太低都將影響油田的最終開發效果，因此研究理論采油速度及影響因素對于油田生產決策至關重要。前人主要基于油藏數值模擬及數理統計方法來研究油藏采油速度，但是無論在理論還是應用角度上都存在一定的局限性。基于含水率分流方程，建立了采油速度與油藏屬性、含水率及含水上升速度之間的關系表達式，分析了各因素對采油速度的影響。理論分析表明，油水相對滲透率比值與含水飽和度之間回歸的系數b值對采油速度為負相關影響；對于含水率，當fw<50%時為負相關影響，當fw>50%時為正相關影響；而不同含水率階段，含水上升速度越快，則采油速度越大。該方法可用于具體油藏不同開發階段的理論采油速度的評價。

【關鍵詞】采油速度；含水率；含水上升速度；影響因素；評價

引言

采油速度的高低涉及一個油田生產規模的設計，投資者都希望以較高的速度生產，在滿足國家能源需要的同時，盡早收回投資并獲取最大的經濟利益。但是，過高的采油速度將導致含水上升過快，油藏會過早水淹。前人的研究大多數基于油藏數值模擬和數理統計等方法，開展采油速度的影響因素研究，但對特高含水期油藏，從理論角度分析、研究得較少。基于特高含水期油水相滲比值曲線非線性特征，利用含水率分流方程，建立采油速度與油藏特征、含水率、含水飽和度及含水上升速度的關系表達式，由此揭示采油速度與各個因素之間的內在聯系，并分析各因素對采油速度的影響。通過與前人的方法對比，驗證該文新方法的實用性。

1關系表達式的建立

地下體積含水率表達式為 （1）由相關資料知 （2）將式（2）代入式（1），得 （3）因為 （4）所以 （5）將式（5）代入式（3）并化簡，得 （6）其中 將式（6）兩邊對時間t求導，得 （7）當取dt=1a時，即可得到采油速度表達式 （8）式中 （9）式（8）即為影響采油速度的理論表達式。很顯然，采油速度與b值，束縛水飽和度，含水率及含水上升率有關；因b值為常數，經式（6）右端對時間t求導為0，得出采油速度與a值及油水黏度比無關。式（8）右端從左至右3項因子分別代表了3個不同的物理含義。第一項，代表了油藏屬性的特征，表征了束縛水和相滲曲線對采油速度的影響；第二項，代表了油藏的開發特征，表征了不同開發階段含水率對采油速度的影響；第三項，代表了油藏的開發效果，表征了年含水上升速度對采油速度的影響。

2采油速度的影響因素分析

2.1低黏高滲油田首先利用22個低黏高滲油

田實際數據，求出不同含水階段的采油速度與各影響因素間的相關系數。在開發初期，油田綜合含水率為20%時，影響采油速度的主要因素為原油黏度，其次為儲集層滲透率；隨著開發進行，原油黏度和儲集層滲透率對采油速度的影響不斷減小；在開發中期，油田綜合含水率為60%時，影響采油速度的較大因素為單井控制面積，其次為注采井數比，儲量豐度影響因素加大；在開發后期，含水率為90%時，影響采油速度的主要因素為單井控制面積，其次為注采井數比和儲量豐度。

2.2油藏屬性的影響

根據式（8），油水相對滲透率比值與含水飽和度之間的回歸系數b值可對采油速度產生影響。b值越大，采油速度越小；反之，則采油速度越大。選取3組油水相對滲透率曲線（圖1），可以看出，Kro隨著Sw值增加而減小，Krw隨著Sw值增加而增加。根據式（2）回歸得到不同的b值（表1及圖2）。

由圖1及圖2知，b值和相滲曲線形態有關，在相同的含水飽和度下，油水相對滲透率比值越大，b值越小。表明在油相流動性占優勢的情況下，采油速度越高。束縛水飽和度越高，采油速度則越大；反之，亦然。但束縛水飽和度一般相差不大，數量級與1較接近，對采油速度的影響可忽略不計。

2.3中黏特高滲油田

利用15個中黏特高滲油田實際數據，求出在不同含水階段采油速度與各影響因素間的相關系數。開發初期，含水率為20%時，影響采油速度的主要因素為注采井數比和單井控制面積；開發中期，含水率為60%時，影響采油速度的主要因素為注采井數比，其次為單井控制面積；開發后期，含水率為90%時，影響采油速度的主要因素為單井控制面積，其次為注采井數比。

2.4含水率上升速度的影響

含水上升速度的影響主要表現在含水上升速度越快，采油速度越大；為了分析其影響，以表1中的束縛水飽和度和b值作為參考值，年含水上升速度（Fw）分別為0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，3.0%及5.0%時，采油速度隨含水率的變化趨勢。在實際油田開發過程中，過高的采油速度將帶來含水上升速度的快速上升，將對油田后續開發帶來不利影響。對于底水或者礫巖等油藏，合理的采油速度對于控制含水上升速度也有重要的決定作用，這在低含水期和特高含水期表現的尤為明顯。

2.5溫度補償

水的介電常數受溫度影響很大，水在20℃時εw的值為80.10，50℃時εw的值為69.91，100℃時εw的值為55.72。當油水混合物中含水率的變化較大時，εw的溫度系數也變化較大。因此，當實際測量條件與含水分析儀校準時的條件不同時，將導致油水混合物介電常數不同，使原油含水率測量值出現誤差。通過在流體管道上安裝溫度變送器來測量原油實時溫度能夠降低誤差，但這種溫度補償方法具有一定的滯后性，僅適用于流體溫度長時間穩定的工況。在流體溫度波動較大的工況下，可以在含水分析儀中增加溫度傳感器進行在線補償，修正εw的實時值，從而消除溫度對測量誤差的影響。

2.6中黏中滲油田

利用33個中黏中滲油田實際數據，求出在不同含水階段采油速度與各影響因素間的相關系數。在開發初期，含水率為20%時，影響采油速度的主要因素為儲量豐度和儲集層滲透率，其次為注采井數比；含水率為60%時，影響采油速度的主要因素為單井控制面積，其次為儲量豐度；含水率為90%時，影響采油速度主要因素為注采井數比。

2.7低黏中滲油田

利用24個低黏中滲油田的實際數據，求出在不同含水階段的采油速度與各影響因素間的相關系數。在開發初期，含水率為20%時，影響采油速度主要因素為儲量豐度，其次為單井控制面積；在開發中期，含水率為60%時，影響采油速度主要因素為儲量豐度，其次為原油黏度；在開發后期，含水率為90%時，影響采油速度主要因素為單井控制面積（井網密度），其次為注采井數比（注采強度）。

結語

（1）采油速度與油水相滲曲線、含水率以及含水上升速度有密切的聯系。首先，油藏的滲流能力是決定采油速度的先天條件；其次，不同階段的含水率是影響采油速度的客觀因素；再次，含水上升速度是人為可控因素，但也是采油速度重要的影響因素。（2）建立的采油速度與各個因素之間的關系表達式，可用于評價特定油藏的理論采油速度及合理性。

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（作者單位：1、大慶油田有限責任公司第二采油廠第一作業區；2、3、大慶油田有限責任公司第一采油廠第七油礦506隊）