張學磊李傳亮樊 茹

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.西南石油大學油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610500）

采油速度對油水界面上升和底水錐進的影響

張學磊1李傳亮2樊 茹1

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.西南石油大學油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610500）

底水錐進和油水界面上升是影響底水油藏開發(fā)效果的主要因素。為了研究采油速度對底水錐進和油藏界面上升速度的影響，文中采用油藏工程方法和數(shù)值模擬方法對油藏開發(fā)過程進行了研究。兩種方法的研究結果是一致的：采油速度越高，油井的見水時間就越早，油水界面的上升速度就越快，油井的含水率上升就越快，油井產(chǎn)量的遞減速度就越快。同時，井底附近的油水界面上升速度快于外邊界處，因此，采油速度是影響油井產(chǎn)水的主要因素。在實際生產(chǎn)中，應選擇合理的采油速度，既能滿足油藏產(chǎn)能的要求，又要得到最大的采收率，旨在實現(xiàn)最佳的經(jīng)濟效益。

底水油藏；采油速度；油水界面；上升速度；含水率

在底水油藏的開發(fā)過程中，隨著采出體積的增加，油水界面會不斷升高，從而達到驅替原油的目的［1-2］。與此同時，底水的錐進，又嚴重影響著油井的正常生產(chǎn)，使油井過早出現(xiàn)水淹情況，降低了底水的驅替效率。采油速度的大小，對油水界面的上升會產(chǎn)生一定的影響，同時也影響著底水的錐進過程［3-4］。

因此，在研究過程中，深入地了解不同采油速度情況下的底水驅動機理，對于底水油藏的開發(fā)是十分有益的。

1 采油速度對見水時間的影響

開采底水油藏時，油井的見水時間越早，越不利于底水驅油。因此，提高底水油藏驅油效率的重要方法之一，就是推遲油井的見水時間。油井的見水時間又與油藏的采油速度有關，采油速度越高，油井的見水時間就越短。

為防止底水錐進，油井的射孔井段一般位于含油層段的頂部，底部留有一定的避水高度（見圖1）。油井投產(chǎn)后，底水在生產(chǎn)壓差的作用下不斷向上錐進。底水從油水界面錐進到井底的時間，即油井的見水時間為

采油速度與日產(chǎn)油量的關系式為

將式（2）代入式（1），得油井見水時間計算公式

從式（3）可以看出，采油速度越高，油井的見水時間就越短。

若油井的含油高度為30 m，射開厚度為10 m，井控地質儲量為365 m3，地層水黏度為0.2 mPa·s，地層原油黏度為0.5 mPa·s，地層水平滲透率為50×10-3μm2，垂向滲透率系數(shù)為0.4，油井泄油半徑為500 m，油井的完井半徑為0.1 m，油井的表皮因子為3，儲層巖石孔隙度為0.15。按照采油速度為1%計算，油井見水時間大約為10 d；若采油速度為2%，則見水時間則縮短為5 d。由此可見，采油速度對油井的見水時間影響很大。

2 對油水界面上升速度的影響

采油速度對油水界面上升速度的影響機理十分復雜，不能用簡單的油藏工程方法進行計算，只能借助于數(shù)值模擬方法。

模擬計算是在單井徑向錐進模型上完成的，儲層上部30 m為油層，下部為水層，油井射開頂部的10 m油層，避水高度設計為20 m，油井定液量生產(chǎn)，按1%，2%，3%的采油速度模擬計算衰竭式開采10 a的生產(chǎn)過程。

圖2是采油速度為1%時的油水界面上升圖，由圖2可以看出，井筒附近的油水界面上升最快，外邊界處的油水界面上升較慢。第一年油水界面的上升速度最快，井筒附近上升了近20 m，此后由于壓力波及范圍增大而逐漸變緩；外邊界處受生產(chǎn)壓差的影響較小，上升速度緩慢，平均每年上升大約0.5 m；而中間部分的油水界面上升相對均勻，平均每年上升約3 m。

圖3為3種采油速度下衰竭式開采5 a時的油水界面上升圖。由圖中計算結果可以看出，采油速度越大，油水界面上升速度就越快。采油速度每增加一個百分點，油水界面每年平均上升約1.5 m。

圖4為地層某網(wǎng)格節(jié)點的含水飽和度變化圖。采油速度為1%時網(wǎng)格點含水飽和度發(fā)生驟變的時間點為第547天，此后，在短短一年時間內急劇上升到70%并趨于穩(wěn)定。

采油速度為2%和3%的拐點分別為第243天和第152天，并且最終的含水飽和度略大于前者?？梢?，采油速度越大，底水水錐的速度就越快，油井見水的時間就越短。

圖5為3種采油速度下油井的含水率和采出程度變化曲線。由圖中曲線可以看出，油藏開采10 a后，采油速度為3%的產(chǎn)油量從300 t·d-1遞減到了75 t·d-1，遞減了75%。而1%采油速度的油井產(chǎn)量從100 t·d-1遞減到了58 t·d-1，遞減了42%。由此可見，采油速度越高，產(chǎn)量遞減得就越快。

從圖5中的含水率變化曲線可以看出，采油速度為1%的第10年的含水率為42.1%，而采油速度為3%的含水率則為61.3%。采油速度越高，含水上升得也就越快。

3 結論

1）采油速度越高，油井的見水時間就越短。

2）采油速度越高，油水界面的上升速度就越快，但是，井底附近的上升速度快于外邊界的上升速度，呈錐進狀態(tài)。

3）采油速度越高，含水上升速度就越快，產(chǎn)量遞減幅度就越大。

4）井底附近的油水界面上升速度快于外邊界，對油井含水的影響較大，因此，控制油井的含水率應著眼于井底附近的工藝措施。

4 符號注釋

ho為油層的含油高度，m；hp為油層的射開厚度，m；qo為油井的產(chǎn)量，t·d-1；re為油井的泄油半徑，m；rw為油井完井半徑，m；St為油井總表皮因子；tbt為油井見水時間，d；a為地層垂向滲透率系數(shù)，即地層垂向滲透率與水平滲透率的比值；φ為地層巖石的孔隙度，%；μR為地層水、油的黏度比；vo為采油速度；No為油藏地質儲量，m3。

［1］ 李傳亮.油藏工程原理［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2005.

Li Chuanliang.Fundamentals of reservoir engineering［M］.Beijing：Petroleum Industry Press，2005.

［2］ 李傳亮.底水油藏的壓錐效果分析［J］.大慶石油地質與開發(fā)，2006，25（5）：45-46.

LiChuanliang.Analysis on coning controlofbottom water reservoir［J］.Petroleum Geology & Oilfield Developmentin Daqing，2006，25（5）：45-46.

［3］ 李傳亮.水錐形狀分析：與朱圣舉先生商榷［J］.新疆石油地質，2002，23（1）：74-75.

Li Chuanliang.An Analysis on water coning shape：a discussion with Mr.Zhu Shengju［J］.Xinjiang Petroleum Geology，2002，23（1）：74-75.

［4］ 李傳亮.利用礦場資料確定底水油藏油井臨界產(chǎn)量的新方法［J］.石油鉆采工藝，1993，15（5）：59-62.

Li Chuanliang.A new method to determine critical production with oil field data for bottom-water reservoir［J］.Oil Drilling& Production Technology，1993，15（5）：59-62.

Influence of recovery rate on movement velocity of oil-water contact and bottom-water coning

Zhang Xuelei1Li Chuanliang2Fan Ru1
(1.Research Institute of Exploration and Development,PetroChina,Beijing 100083,China;2.State Key Laboratory of Oil/Gas Reservoir Geology and Exploitation,Southwest Petroleum University,Chengdu 610500,China)

The bottom-water coning and oil-water contact movement are the main factors which influence the development effect of bottom-water reservoir.In order to analyze the impact of recovery rate on the bottom-water coning and the movement velocity of oilwater contact,this paper adopts the reservoir engineering and numerical simulation method to study the development process.The results of two methods are unanimous.The higher the recovery rate is,the earlier the water breakthrough time comes,and the sooner the movement velocity of oil-water contact and the ascending of the water cut are,then the quicker the decline rate of oil production is.The movement velocity of oil-water contact around the downhole is obviously faster than that at external boundary.Therefore,the oil recovery is the main factor which affects the water production rate and the reasonable recovery rate must be chosen in practice. According to the reasonable recovery rate,the requirement of reservoir deliverability can be met,the maximum recovery factor is also obtained and the optimum economic benefit is achieved.

bottom-water reservoir,recovery rate,oil-water contact,movement velocity,water cut.

四川省應用基礎研究項目“雙重有效應力在油藏工程中的應用基礎研究”（04zy029-114）資助

TE357

A

2009-11-23；改回日期：2010-07-12。

張學磊，男，1983年生，在讀博士研究生，主要從事油氣田開發(fā)方案設計研究。E-mail：petrozxl@163.com。

（編輯 劉 麗）

1005-8907（2010）05-583-03

張學磊，李傳亮，樊茹.采油速度對油水界面上升和底水錐進的影響［J］.斷塊油氣田，2010，17（5）：583-585.

Zhang Xuelei，Li Chuanliang，F(xiàn)an Ru.Influence of recovery rate on movement velocity of oil-water contact and bottom-water coning［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2010，17（5）：583-585.