盛思璐,江厚順,劉黎剛

張錕,蔡有君,陳煌炬 (長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院,湖北武漢430100)

高集油田高7斷塊油藏注采井間連通性分析

盛思璐,江厚順,劉黎剛

張錕,蔡有君,陳煌炬 (長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院,湖北武漢430100)

高7斷塊油藏是高集油田主力區(qū)塊之一,2套含油層系阜寧組阜二段2、3油層組 (、)共劃分9個(gè)單砂體,砂體間動(dòng)用程度差異大,縱向平面水驅(qū)不均勻,含水上升快,注采矛盾突出。為抑制含水上升過(guò)快,需要開(kāi)展深部調(diào)驅(qū)作業(yè)。為此采用流線模擬法追蹤流線軌跡來(lái)模擬注采井間各小層流線分布,判別注采井間各層系連通性。模擬計(jì)算結(jié)果表明、小層流線分布密集,為主力開(kāi)發(fā)層系,高7-13井、高7-14井和高7-5井三口井周?chē)骶€共聚度大,油水井間連通性好,為區(qū)塊調(diào)驅(qū)選井選層提供依據(jù)。

連通性分析;流線模擬;注采井間;高集油田

高集油田構(gòu)造位于江蘇金湖凹陷西斜坡中段,其中高7斷塊屬于受構(gòu)造控制、局部受巖性及物性影響的層狀構(gòu)造油藏。高7斷塊是高集油田主力區(qū)塊之一。

高7斷塊包括兩個(gè)主要含油層系是阜寧組阜二段2、3油層組 (、),油層的含油面積分別為1.3km2和1.7km2;探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量157×104t,其石油地質(zhì)儲(chǔ)量分別為33×104t和124×104t;整個(gè)區(qū)塊儲(chǔ)量豐度92.35×104t/km2;、有效厚度分別為4.1m和7.9m。高7斷塊平均孔隙度18.6%,的平均滲透率63.4m D,的平均滲透率103m D,屬于中-淺層、中豐度、低-中產(chǎn)能的小型整裝斷塊油藏。油藏溫度范圍為73～89℃,地溫梯度3.47℃/100m,油層中深溫度為77.5℃。原始地層壓力范圍16.3～20.6MPa,原始?jí)毫σ驍?shù)在0.97～1.0之間,目前地層壓力13.46MPa,飽和壓力為2.72MPa。

1 高7斷塊生產(chǎn)現(xiàn)狀

截止到2013年6月,高7斷塊共有油井總數(shù)23口,油井開(kāi)井19口,平均單井日產(chǎn)液12.3t,平均單井日產(chǎn)油2.02t,綜合含水率73.8%,區(qū)塊累計(jì)產(chǎn)油35.43×104t,累計(jì)產(chǎn)水65×104m3,地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度22.57%。注水井13口,開(kāi)井?dāng)?shù)11口,日注水平均25.2m3,累計(jì)注水108.1×104m3,累計(jì)注采比1.02,注采大體平衡。該區(qū)塊近幾年產(chǎn)油量下降,產(chǎn)水量逐步上升,水油比一直在升高。為了抑制該區(qū)塊含水上升過(guò)快趨勢(shì),需要采取深部調(diào)驅(qū)作業(yè)措施。因此,對(duì)區(qū)塊注采井間連通性的判別將是十分重要的。

2 流線模擬模型

流線方法[1]是由早期Higgins和Leightont[2,3]建立的流管方法發(fā)展起來(lái)的,通過(guò)簡(jiǎn)化流管位置和幾何形狀的算法以及使用數(shù)值法代替解析法來(lái)求解飽和度方程,應(yīng)用流線替代流管,從而使流線模型逐漸代替了流管模型并不斷被完善。在數(shù)值模擬中,流線模型把三維模型的計(jì)算轉(zhuǎn)化成沿每條流線的一維計(jì)算,同時(shí)進(jìn)行流體流動(dòng)計(jì)算,較傳統(tǒng)的有限差分法計(jì)算更有效率。井間注采關(guān)系分析比較成熟的流線生成方法是穩(wěn)態(tài)場(chǎng)流線追蹤計(jì)算方法。現(xiàn)場(chǎng)地下體積注采比一般不等于1,因此是一個(gè)擬穩(wěn)態(tài)甚至不穩(wěn)態(tài)流場(chǎng),對(duì)于這種擬穩(wěn)態(tài)或者不穩(wěn)態(tài)場(chǎng)的流線生成采用質(zhì)點(diǎn)追蹤方法。

2.1 流線模擬數(shù)學(xué)模型的建立

基本假設(shè):①油藏中流體為油、水兩相,忽略氣相的存在;②油藏中流體和巖石均為不可壓縮;③油藏中流體的滲流過(guò)程是等溫的;④油藏中流體的滲流服從線性滲流規(guī)律。根據(jù)上述假設(shè),在考慮重力及毛細(xì)管力效應(yīng)的情況下,建立了流線模擬的數(shù)學(xué)模型[4]。

連續(xù)性方程為:

式中:ρj為油水各相的密度,kg/m3;vj為油水各相的滲流速度,m/s;qj為各相在單位時(shí)間、單位體積巖石中注入(或采出)的質(zhì)量流量,kg/(m3·s);?為孔隙度,1;Sj為各相的飽和度,1;t為時(shí)間, s。

油、水組分的運(yùn)動(dòng)方程為:

式中:K為油藏的絕對(duì)滲透率,D;Krj為各相的相對(duì)滲透率,1;μj為各相的黏度,Pa·s;pj為各相的壓力,MPa;g為重力加速度常數(shù),m/s2;D為某一基準(zhǔn)面算起的深度,與重力加速度方向相同, m。

將運(yùn)動(dòng)方程代入連續(xù)性方程得滲流方程:

毛細(xì)管壓力方程:

式中:pcow為毛細(xì)管力,MPa;Sw為水相飽和度,1;po、pw分別為油相和水相的壓力,MPa。由毛細(xì)管壓力方程和滲流方程得出壓力方程:

式中:λo為油的流度,μm2/(mPa·s);λl為總流度,μm2/(m Pa·s);γ為油、水相的總重度, N/m3;qw為單位時(shí)間、單位體積巖石中注入(或采出)油、水的總體積流量,m3。

對(duì)于給定的流體質(zhì)點(diǎn),沿流線流動(dòng)距離s所用的時(shí)間為:

式中:vt(δ)為流體質(zhì)點(diǎn)沿流線運(yùn)移的速度,m/s;δ為沿流線的坐標(biāo)。

飽和度方程為:

式中:fw為含水率,1;λw為水的流度,μm2/(mPa·s)。

2.2 模型的數(shù)值求解

1)壓力方程求解 根據(jù)有限差分法[5,6],對(duì)壓力方程進(jìn)行七點(diǎn)有限差分,根據(jù)差分格式用迭代法求出各網(wǎng)格tn+1時(shí)刻的水相壓力。再根據(jù)毛細(xì)管壓力方程求得各網(wǎng)格tn+1時(shí)刻的油相壓力。

2)飽和度方程數(shù)值求解 求解出油水兩相壓力場(chǎng)后,就可以根據(jù)下面的公式求解沿流線的飽和度分布。

將飽和度方程中的對(duì)流項(xiàng)、重力及毛細(xì)管力項(xiàng)分別求解。運(yùn)用算子分離技術(shù)[7]可以將對(duì)流擴(kuò)散方程分解為2個(gè)部分。一個(gè)為描述對(duì)流項(xiàng)的非線性的雙曲型方程和一個(gè)描述重力及毛細(xì)管力項(xiàng)的拋物型方程。

2.3 模擬結(jié)果

基于流線模擬理論,運(yùn)用軟件模擬了高7斷塊注采井間各小層的流線場(chǎng),結(jié)果如圖1～4所示。

圖1 小層流場(chǎng)線分布

圖2 小層流場(chǎng)線分布

圖3 小層流場(chǎng)線分布

圖4 小層流場(chǎng)線分布

從流線的形態(tài)可以清晰地看出流體流動(dòng)的方向,流線的聚集程度也可以表征油水井間連通程度,從而根據(jù)流線圖可以對(duì)油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中的流體運(yùn)移情況有個(gè)明確的認(rèn)識(shí)。

表1 各小層流線共聚度

在油藏的網(wǎng)格通道中,不同的流線經(jīng)過(guò)相同的網(wǎng)格通道,則該通道中包含的所有流線叫做流線束,而流線束中包含的流線條數(shù)與注入井發(fā)射的流線總數(shù)的比值就叫做流線共聚度。通過(guò)對(duì)流線模擬結(jié)果圖件中流線條數(shù)的統(tǒng)計(jì),可以相應(yīng)地計(jì)算出流線共聚度[8](見(jiàn)表1),從表1中可以看出和的流線共聚度相對(duì)較大,表明這兩個(gè)小層水流優(yōu)勢(shì)通道最為發(fā)育,油水井間連通好。

3 結(jié)論

[1]羅二輝,胡永樂(lè).流線數(shù)值模擬中的流線追蹤技術(shù)[J].油氣井測(cè)試,2013,22(3):11～12.

[2]Higgins R V,Leighton A J.A computer method to calculate two-phase flow in any irregularly bounded porous medium[J].JPT, 1962,14(3):679～683.

[3]Higgins R V,Leighton A J.Computer prediction of water drive of oil and gas mixtures through irregularly bounded porous media-threephase flow[J].JPT,1962,14(3):1048～1054.

[4]劉慧卿.油藏?cái)?shù)值模擬方法專題[M].東營(yíng):石油大學(xué)出版社,2001.20～25.

[5]Pollock D W.Semianalytical computation of path lines for finite difference models[J].Ground Water,1988,26(6):743～750.

[6]劉雄,王曉冬,郝明強(qiáng),等.流線法在二維兩相滲流解析求解中的應(yīng)用[J].斷塊油氣田,2013,20(3):337～340.

[7]楊倫標(biāo),高英儀.模糊數(shù)學(xué)原理及應(yīng)用[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,2004.75～76.

[8]蓋平原.注采井間連通性的定量研究[J].斷塊油氣田,2011,30(2):19～21.

[編輯] 黃鸝

TE33

A

1000-9752(2014)09-0117-04

2014-03-28

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05010-003)。

盛思璐(1989-),女,2012年大學(xué)畢業(yè),碩士生,現(xiàn)從事石油天然氣開(kāi)發(fā)方面的研究。

江厚順(1969-),男,博士,副教授;E-mail:40592597@qq.com。