唐 潮，陳小凡,劉 峰,黨文平，蘇花衛(wèi)

（1.西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610500；2.承德石油高等專科學(xué)校石油工程系，河北 承德 067000）

我國底水油藏儲量豐富，約占所有油藏的一半以上，開發(fā)好底水油藏對我國石油工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。眾多學(xué)者對底水油藏進行了大量的研究，主要集中在見水時間、開發(fā)機理和臨界產(chǎn)量等方面[1-8]，以上方法在綜合考慮抑制底水錐進效果和油田實際應(yīng)用等方面均不是很理想。1990年，A.K.Wojtanowicz[9]提出了井底循環(huán)排液（DWL）技術(shù)開發(fā)底水油藏的新方法，該方法為高效和合理地開發(fā)底水油藏提供了指導(dǎo)。

DWL技術(shù)已經(jīng)成功的應(yīng)用于底水油藏的抑制水錐和提高油井臨界產(chǎn)油量等方面[10-18]，該方法的基本原理（圖1）：油水接觸面安裝一個封隔器，利用在水層hw段射雙孔的方法，在油水接觸面下部安裝底水循環(huán)裝置，上部射孔段的潛水泵抽汲油井附近的地層水，下部射孔段的潛水泵將井筒內(nèi)抽汲到的底水重新注入水層。通過底水的循環(huán)開采技術(shù)，油水接觸面的壓力將降低，抑制了底水的錐進。原油通過上部油層ho的射孔段采出。DWL技術(shù)采油時底水未被采出，不僅節(jié)約了開采底水、處理地面水的費用和海上無法大量處理含油污水的難題，而且抑制了水錐的產(chǎn)生，為原油的開采提供了能量。因此，利用油藏數(shù)值模擬方法深入研究DWL技術(shù)開發(fā)底水油藏的生產(chǎn)規(guī)律，并制定出相應(yīng)的開發(fā)對策是十分必要的。

圖1 DWL技術(shù)的基本原理示意圖Fig.1 Rationale diagram of DWL technology

1 模型的建立

1.1 油藏概況

WZ典型底水油藏是晚白堊—早第三紀的箕狀斷陷，有較厚的古新、始新統(tǒng)沉積。底水能量充足，儲層物性較好，滲透率為（53～139）×10-3μm2，孔隙度為18.6%～25.9%，已累計產(chǎn)油139.5×104t，含水率為13.7%。

1.2 網(wǎng)格劃分

為了模擬DWL技術(shù)開發(fā)底水油藏的需要，建立底水油藏的機理模型，1口真實和2口虛擬的井布置在模型的中部（圖2）。油藏數(shù)值模型采用角點網(wǎng)格系統(tǒng)，上下及周界均為封閉邊界、在r-θ-z三個方向?qū)⒂筒貏澐譃?0×6×8=480，其中縱向上1～5層為油層，每層厚度為4 m，下部3層為水層，厚度分別為1 m、30 m和1 m。采油井射孔段為1-3層，抽汲水井射孔段為第6層，將水重新注回地層的井射孔段為第8層。所建機理模型為簡單的厚底水薄油層儲層。

圖2 底水油藏機理模型Fig.2 Mechanism model of bottom water reservoir

2 采收率影響因素分析

2.1 Qtop對采收率的影響

由不同上部射孔段日產(chǎn)液量Qtop時含水率、采收率與時間的關(guān)系可以看出（圖3）：當Qtop較低（10 m3）時,油井無水采油期長,在這一階段,約采出地質(zhì)儲量的10.86%。隨著Qtop增大，油井的含水率和原油的采收率升高。當Qtop超過30 m3時，含水率和采收率增加的幅度逐漸降低，當Qtop從30 m3到50 m3時，含水率僅增加2.39%，采收率僅增加0.53%。并且還發(fā)現(xiàn)當日產(chǎn)液量大于30 m3時,采收率各曲線逐漸會聚在一起?？紤]到日產(chǎn)液量越高，采出的水越多，從經(jīng)濟效益和高效開發(fā)兩方面綜合考慮，合理的日產(chǎn)液量應(yīng)為30 m3時效果最佳。由此可知，油井的日產(chǎn)液量并非越高越好，而是存在一個合理的最優(yōu)值。

2.2 Qbot對采收率的影響

由不同注/排水速度Qbot時含水率與時間的關(guān)系可以看出（圖4）：Qbot越大，油井的含水率越高，同樣的，當Qbot超過30 m3/d時，含水率增加的幅度逐漸降低。當注/排水速度從30 m3/d到50 m3/d時，含水率僅增加9.01%。由不同Qbot時采收率與時間的關(guān)系可知（圖4）：Qbot對原油的采收率存在最佳值，而不是注/排水速度越大，原油的采收率就越高。在該例中，當注/排水速度為30 m3/d時，原油的采收率最高。

2.3 D/I長度對采收率的影響

當水層抽汲水和排出水射孔段（D/I）長度不同時，含水率與時間的關(guān)系可以看出（圖5）：D/I長度對油井的含水率有重要的影響。D/I段長度越長，油井的含水率越低。當D/I段長度從10 m增加到50 m時，含水率從58.53%降低到24.39%，下降效果顯著。由采收率與時間的關(guān)系可知（圖5）：隨著D/I段長度的增加，相應(yīng)的采收率也增加。由此可知，在技術(shù)條件和儲層條件允許時，水層抽汲水和排出水射孔段距離越長，油藏的開發(fā)效果越好。

圖3 不同Qtop時含水率及采收率與時間的關(guān)系Fig.3 Relations among water cut,recovery and time in different Qtop

圖4 不同Qbot時含水率及采收率與時間的關(guān)系Fig.4 Relations among water cut,recovery and time in different Qbot

圖5 不同D/I長度時含水率及采收率與時間的關(guān)系Fig.5 Relations among water cut,recovery and time in different D/I lengths

2.4 油層與底水厚度比對采收率的影響

從不同油層與底水厚度比的含水率與時間關(guān)系可以看出（圖6）：油厚與水厚比大于0.5時，含水率增加較緩慢，大約180天后，含水率基本保持不變；油厚與水厚比小于0.5時，含水率迅速增加，油厚與水厚比越小，相同時間時，油井的含水率越高。由采收率與時間的關(guān)系可知（圖6）：隨開發(fā)時間的增加，采收率增加。油厚與水厚比大于0.5時，采收率與時間成線性增加的關(guān)系；油厚與水厚比小于0.5時，開采初期，采收率迅速增加，隨著開發(fā)時間的增加，采收率增加的幅度逐漸降低。油厚與水厚比越小，油藏的開發(fā)效果越好。

圖6 不同油層與底水厚度比時含水率及采收率與時間的關(guān)系Fig.6 Relations among water cut,recovery and time in different ratio of reservoir thickness and bottom water thickness

3 直井與DWL技術(shù)開采對比

根據(jù)以上DWL技術(shù)開發(fā)底水油藏的理論依據(jù)，將DWL技術(shù)與普通直井開發(fā)效果進行對比，直井和DWL技術(shù)的日產(chǎn)液量均為30 m3，DWL的注/排水速度同為30 m3/d。從水驅(qū)波及效果圖可以看出（圖7）：與普通直井相比，DWL技術(shù)的應(yīng)用能大幅度改善油藏水驅(qū)效果，擴大水驅(qū)波及體積，油藏中剩余油較少，提高了原油的采收率。

圖7 直井與DWL技術(shù)開采水驅(qū)波及效果Fig.7 Recovery effect comparison of water drive wave by vertical well and DWL technology

從不同開采方式時采收率與時間的關(guān)系可以看出（圖8）：與普通直井開發(fā)相比，應(yīng)用DWL技術(shù)提高采收率11.41%。普通直井開發(fā)時，部分底水隨同原油一起被采出，致使油井井底壓力迅速降低，地層的彈性能與水驅(qū)動力減弱，導(dǎo)致油井較早關(guān)閉。由圖8可知：DWL技術(shù)延長了底水油藏的開發(fā)時間，采收率大約為普通直井的2倍多。

4 實例驗證

圖8 不同開采方式時采收率與時間的關(guān)系Fig.8 Relationship between recovery and time in different producing methods

目標油藏原有8口直井投入開發(fā)，初期平均單井產(chǎn)能26 m3/d，受底水錐進的影響，油井生產(chǎn)不久后見水，含水率為9.8%，生產(chǎn)大約1年后，因井底壓力降低，地層能量衰竭導(dǎo)致油井關(guān)井，累計產(chǎn)油7.68×104t。利用上述的研究成果，陸續(xù)投入6口井用DWL方法開發(fā)目標油藏，6口油井生產(chǎn)初期平均日產(chǎn)液28 m3，生產(chǎn)2年后油井仍可以依靠天然能量生產(chǎn)，含水率大約為18.5%，累計產(chǎn)油12.96×104t，平均單井產(chǎn)能約為普通直井開發(fā)的2.25倍。由此可見，目標油藏改為應(yīng)用DWL技術(shù)開發(fā)能量充足的底水油藏，開發(fā)效果較好。

5 結(jié)論

1）與普通直井開發(fā)相比，DWL技術(shù)不僅可以提高原油的臨界產(chǎn)量，而且底水未被采出，節(jié)約了地面處理水的費用和海上無法大量處理含油污水的難題，同時為油藏的開發(fā)提供了驅(qū)動能量。

2）日產(chǎn)液速度、注/排速度、D/I段長度和油水厚度比對原油采收率有較大的影響。當日產(chǎn)液速度與注/排速度相等，油水厚度比越小時，油藏的采出程度越高。D/I段長度越長，油井的含水率越低，采收率越高。

3）DWL技術(shù)適用于底水水體較大，底水能量充足的油藏。由于該技術(shù)可以有效地抑制底水的向上錐進，延長油井的無水采油期，擴大水驅(qū)波及體積，提高油藏的最終采出程度。

4）通過對日產(chǎn)液速度、注/排速度和D/I段長度的合理設(shè)置，DWL技術(shù)能有效地延長油井的生產(chǎn)時間，提高原油采收率1倍多。

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