王 健,楊勝來,蔣利平

(1.中國石化石油勘探開發(fā)研究院,北京100083;2.中國石油大學(xué)(北京)石油天然氣工程學(xué)院)

輪南油田周期注水物理模擬實驗研究

王 健1,楊勝來2,蔣利平2

(1.中國石化石油勘探開發(fā)研究院,北京100083;2.中國石油大學(xué)(北京)石油天然氣工程學(xué)院)

根據(jù)輪南油田地質(zhì)特點,設(shè)計了全尺寸非均質(zhì)巖心物理模型,進行了周期注水的室內(nèi)高壓物理模擬實驗,對周期注水開發(fā)效果及其變化規(guī)律進行分析評價。結(jié)果表明,周期注水采收率提高幅度為0.88%～1.02%,且注水效果隨著周期數(shù)的增加而變差。

輪南油田;周期注水;物理模擬實驗

周期注水作為常用的水動力學(xué)方法之一在部分礦場應(yīng)用中取得了較好的實踐效果[1-5]。其作用機理主要是利用周期性的提高和降低注水量的辦法使得油層內(nèi)部產(chǎn)生不穩(wěn)定的壓力降和在不同滲透率小層之間產(chǎn)生相應(yīng)的液體不穩(wěn)定交滲流動,從而調(diào)整注采系統(tǒng),改善水驅(qū)效果[6-7]。輪南油田是一個超深底水砂巖油藏,其埋深多在4 650～5 000 m之間,進入高含水開發(fā)后期以來,注采井網(wǎng)不完善、層內(nèi)層間矛盾加劇等問題日益突出。由于目前尚未見到周期注水在超深油藏應(yīng)用的文獻資料,為了驗證該方法在輪南油田的可行性,分析并評價其開發(fā)效果,采用物理模擬方法進行了實驗研究。

1 實驗設(shè)計

根據(jù)輪南油田TI油組的強非均質(zhì)性的地質(zhì)特點,將實驗?zāi)Ｐ驮O(shè)計為高、低滲透率的兩層,用全直徑巖心制作雙層模型,用高滲層與低滲層的結(jié)合來模擬層間交滲的作用(圖1)。實驗裝置為美國巖心公司CFS-100多功能驅(qū)替系統(tǒng),系統(tǒng)具有計算機自動控制實驗過程、實驗數(shù)據(jù)采集和處理功能,進行地層條件下的驅(qū)替模擬。實驗簡化流程見圖2。

圖1 巖心模型

圖2 實驗流程簡圖

在進行周期注水實驗前,首先使模型處于地層飽和原油條件下的油藏初始狀態(tài),并以常規(guī)方式進行穩(wěn)定注水驅(qū)油,至一定含水率后進入周期注水模擬開采階段。在模擬實驗過程中,采用降壓開采和升壓開采兩個階段交替進行的方式,來揭示不同因素和條件下的周期注水開發(fā)效果及其變化規(guī)律。

2 實驗參數(shù)

實驗采用的地層水礦化度為16×10-3,模擬油粘度為2.49 m Pa·s,模擬水粘度為0.3 m Pa·s,實驗溫度為100℃,實驗壓力為40 M Pa,與輪南油田實際油藏地層條件基本一致。實驗巖心采用輪南油田L(fēng)N 2.3井全直徑巖樣,長度約50～70 cm,直徑10 cm。潤濕性與實際地層相同,巖石物性如表1所示。

實驗過程中設(shè)計的驅(qū)替流量為212.5 cm3/d,驅(qū)替流量的確定依據(jù)是巖心中流體的滲流速度與油層中流體的滲流速度應(yīng)近似相等[8]。砂巖油田進入中高含水期后,注水速度一般為每年0.15倍孔隙體積。取流體在油層中的平均滲流速度3 cm/d,則實驗注水流量0.15 cm3/min=212.5 cm3/d。

表1 雙層全直徑巖心基本參數(shù)

實驗巖心的孔隙體積Vp=137.45 cm3,則注入1倍孔隙體積的水需要15.5小時。砂巖油田注入1倍孔隙體積的水需要6年左右,實施周期注水的區(qū)塊一般以4個月作為半個周期。按相似原理,得到周期注水實驗過程中室內(nèi)實驗半周期為1小時。工作制度選取礦場實踐應(yīng)用效果最好的短注長停型,并適當(dāng)加大半周期時間。具體實驗參數(shù)見表2。

表2 周期注水參數(shù)

3 實驗數(shù)據(jù)分析

將實驗數(shù)據(jù)進行整理、繪圖。圖3是周期注水整個實驗過程(包括常規(guī)注水與周期注水階段)的采出程度與時間的關(guān)系曲線圖。隨著驅(qū)替的進行,逐漸趨近于剩余油分布,很難再驅(qū)出油。在進入周期注水后,采收率呈現(xiàn)階梯形增加。

圖3 周期注水采出程度與時間關(guān)系

每個周期注水階段末的采出程度與常規(guī)注水采出程度的數(shù)據(jù)如表3所示,周期注水含水率與采出程度的比較見圖4,可見周期注水在降低含水率,提高采出程度方面具有一定的提高。

由圖5可以看出,巖心一在實施周期注水后,采收率較常規(guī)注水僅提高0.88%。主要在第1和第2周期發(fā)揮作用,隨著周期次數(shù)的增加,效果變差。在含水率為56.34%左右時開始實施周期注水的巖心二的采收率較常規(guī)注水僅提高1.02%。這個效果比含水率92%開始周期注水要好。發(fā)揮作用的階段同樣是在周期1及周期2,隨著周期次數(shù)的增加效果變差。

表3 周期注水與常規(guī)注水比較

圖4 周期注水含水率與采出程度的關(guān)系

圖5 天然巖心周期注水相對常規(guī)注水提高的各周期階段采收率

巖心二在第1周期增加的采收率大,由于周期注水轉(zhuǎn)注時含水低,巖心的初始含水飽和度高,在進入第2周期后或隨著周期次數(shù)的增加,周期注水的效果越來越不明顯,接近常規(guī)注水,即短期內(nèi)有效,長期效果相近。最終的采出程度天然巖心二要比天然巖心一高0.14%,即轉(zhuǎn)注早則采出程度略高。

4 結(jié)論

(1)周期注水能夠一定程度上提高采收率,但隨著周期次數(shù)的增加效果越來越不明顯。天然巖心周期注水提高采收率的程度為每周期提高0.57%～0.01%,天然巖心經(jīng)過4個周期的驅(qū)替實驗累計提高原油采收率0.88%～1.02%。

(2)周期注水效果隨著開采周期數(shù)的增加而變差。從不同條件下的周期注水開發(fā)效果來看,周期注水效果在第一周期最好,從第二周期開始隨著注水周期數(shù)的增加其效果逐漸變差,各周期產(chǎn)油量按拋物線規(guī)律遞減。

(3)油藏含水率越低,周期注水實施效果越顯著。轉(zhuǎn)注時的含水率決定周期注水初期采收率的增量大小,含水率較低時轉(zhuǎn)注增油效果相對明顯。隨著周期的增加,周期增油效果變差,且與常規(guī)注水的差值變小。

[1] 沙爾巴托娃,蘇爾古切夫.層狀不均質(zhì)油層的周期注水開發(fā)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1989:88-95.

[2] 中國石油天然氣總公司科技發(fā)展司.改善高含水期油田注水開發(fā)效果實例[M].北京:石油工業(yè)出版社,1993:120-130.

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TE343

A

1673-8217(2011)05-0118-03

2011-04-02

王健,工程師,1977年生,2004年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京)油氣田開發(fā)工程專業(yè),現(xiàn)主要從事油氣田開發(fā)工程綜合研究。

編輯:李金華