王碩亮,張媛,董烈,陳文斌
(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院,北京100083;2.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院,黑龍江 大慶163712;3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司超低滲透油藏研究中心,陜西 西安710018)
長(zhǎng)慶油田低滲油藏儲(chǔ)量規(guī)模大,油井往往采用壓裂投產(chǎn)的開發(fā)方式,加之低滲透儲(chǔ)層特有的地應(yīng)力及天然微裂縫,在儲(chǔ)層中形成了天然裂縫與人工裂縫的混合連通體。裂縫的存在可有效提高采油速度,降低注水難度,但也形成了油水井間的優(yōu)勢(shì)竄流通道,造成角井水淹嚴(yán)重而邊井注水不見效。為解決水竄問題,針對(duì)水井進(jìn)行調(diào)剖是現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常采用的工藝措施[1-3]。
決定調(diào)剖效果的主控因素是堵劑用量,目前,裂縫性油藏大多依據(jù)人為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)堵劑用量。主要的經(jīng)驗(yàn)方法有3 類[4-5]:第1 類依據(jù)日產(chǎn)液量或日注水量,設(shè)計(jì)堵劑用量為日產(chǎn)液量或日注水量的50%~100%;第2類依據(jù)單位厚度吸水或產(chǎn)液能力,對(duì)封堵層段的堵劑用量進(jìn)行折算[6];第3 類設(shè)計(jì)一定的封堵半徑,根據(jù)圓柱形的波及形態(tài)[7],計(jì)算堵劑用量。這3 類經(jīng)驗(yàn)方法往往無法取得理想的調(diào)堵效果,根本原因在于這些方法不完全符合堵劑進(jìn)入地層后的滲流規(guī)律。本文從滲流力學(xué)的角度出發(fā),推導(dǎo)出了不同條件下的堵劑濾失系數(shù),通過計(jì)算堵劑總量與進(jìn)入裂縫系統(tǒng)的體積比例,對(duì)裂縫性油藏堵劑用量設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了修正,經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例檢驗(yàn),本計(jì)算方法具有較好的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。
堵劑進(jìn)入儲(chǔ)層后,如果大部分殘留在多孔介質(zhì)中,那么對(duì)裂縫導(dǎo)流能力的改變將無法起到較好效果,堵劑只有殘留在裂縫系統(tǒng)中,才能有效降低裂縫滲流能力,達(dá)到均勻驅(qū)替[8-15]。裂縫的孔隙度較小,堵劑實(shí)際進(jìn)入裂縫中的體積非常有限。由于堵劑進(jìn)入地層后,降低裂縫系統(tǒng)和基質(zhì)系統(tǒng)注入能力的幅度不同,因此,引入Fr1表征堵劑對(duì)裂縫系統(tǒng)的阻力系數(shù),F(xiàn)r2表征堵劑對(duì)基質(zhì)系統(tǒng)的阻力系數(shù),則裂縫系統(tǒng)和基質(zhì)系統(tǒng)中壓力梯度與油井產(chǎn)量的關(guān)系分別為
式中:q 為油井產(chǎn)量,m3/d;μw為水黏度,mPa·s;Kf為裂縫滲透率,10-3μm2;Wf為縫寬,m;hf為儲(chǔ)層厚度,m;p為井底附近地層壓力,MPa;pe為邊界地層壓力,MPa;L為徑向距離,m;Km為基質(zhì)滲透率,10-3μm2;re為供給半徑,m;Lp為堵劑進(jìn)入裂縫的深度,m。
根據(jù)式(1)、式(2),得到壓力和產(chǎn)量的數(shù)學(xué)表達(dá)式:
式中:c1,c2,A1,A2,B1,B2,C1,C2均為待定系數(shù)。
假設(shè)壓力和產(chǎn)量的求解形式為
式中:A,B,C 均為待定系數(shù)。
將式(5)、式(6)代入式(1)、式(2),得
根據(jù)式(7)、式(8),得
可同時(shí)得到A 和B 的2 個(gè)特殊解,當(dāng)A=1 時(shí),B=±C/b。將A,B 的特殊解代入式(3)、式(4),并根據(jù)2個(gè)邊界條件:當(dāng)L=0 時(shí),p=pw;當(dāng)L=Lf(半縫長(zhǎng))時(shí),q=0,得
將式(10)、式(11)代入式(3)、式(4),得
當(dāng)L=0 時(shí),q=q0(井底流量),可得
堵劑進(jìn)入地層后,一部分滯留在裂縫中,一部分濾失到地層中,引入濾失系數(shù)u,由質(zhì)量守恒方程得
聯(lián)立式(13)和式(14),得
根據(jù)質(zhì)量守恒方程,堵劑總用量等于進(jìn)入裂縫和基質(zhì)的堵劑體積之和,表達(dá)式為
式中:t 為總注入時(shí)間,d。
將式(15)代入式(16),總堵劑用量V 與進(jìn)入裂縫體積Vf的比例為
其中 V=q0t
長(zhǎng)慶油田某采油廠油井見水類型屬于裂縫性見水,裂縫方向明確,角井水淹嚴(yán)重,而鄰井沒有見到注水效果,亟需進(jìn)行調(diào)剖堵水,提高注水利用率。將該采油廠實(shí)際數(shù)據(jù)代入式(17),得到堵劑總量與進(jìn)入裂縫的體積比,如圖1所示。
圖1 V/Vf-Lp/Lf 關(guān)系
2011年共進(jìn)行水井調(diào)剖12 井次,其中有5 口井在設(shè)計(jì)施工方案時(shí)考慮了堵劑的濾失作用,7 口井在設(shè)計(jì)施工方案時(shí)未考慮堵劑濾失作用。為達(dá)到相同的調(diào)剖半徑,考慮堵劑濾失作用的堵劑用量要明顯多于未考慮的堵劑用量,且裂縫滲透率越大,堵劑濾失比例越高。調(diào)剖效果見表1。
表1 調(diào)剖效果統(tǒng)計(jì)
表1中后5 口井在堵劑用量設(shè)計(jì)時(shí)考慮了堵劑濾失,措施增油量和有效期明顯高于未考慮堵劑濾失的前7 口井。證明本文提出的堵劑用量設(shè)計(jì)方法比較符合堵劑在地下的運(yùn)移規(guī)律,可有效增加裂縫性儲(chǔ)層的調(diào)剖效果。
1)堵劑沿裂縫系統(tǒng)進(jìn)入基質(zhì)系統(tǒng)存在濾失是設(shè)計(jì)堵劑用量的關(guān)鍵問題。
2)建立了考慮堵劑性能和儲(chǔ)層參數(shù)的裂縫、基質(zhì)系統(tǒng)滲流方程,并得到了堵劑總量與進(jìn)入裂縫體積比例表達(dá)式。
3)通過對(duì)長(zhǎng)慶油田某采油廠的調(diào)剖堵水措施效果進(jìn)行分析,考慮堵劑濾失量的調(diào)剖井,效果明顯優(yōu)于未考慮堵劑濾失的調(diào)剖井,證實(shí)本文提出的方法準(zhǔn)確可靠。
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