郝金克

(中石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257000)

引 言

目前中國(guó)大多數(shù)油田已進(jìn)入高含水期，長(zhǎng)期的注水開發(fā)使得儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的變化，儲(chǔ)層內(nèi)優(yōu)勢(shì)通道發(fā)育明顯。優(yōu)勢(shì)通道的存在造成大量注入水低效或無效循環(huán)，降低注入水的利用率，嚴(yán)重影響水驅(qū)開發(fā)效果[1－2]。因此，如何有效地對(duì)優(yōu)勢(shì)通道進(jìn)行識(shí)別和描述已經(jīng)成為高含水期油藏開發(fā)中亟需解決的重要課題。國(guó)內(nèi)常用的優(yōu)勢(shì)通道識(shí)別方法主要有:井間示蹤劑測(cè)試方法[3]、測(cè)井方法[4]、試井方法[5]和與現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論相結(jié)合的油藏工程方法[6－7]，國(guó)外則傾向于用先進(jìn)的測(cè)井儀器或數(shù)值模擬方法來識(shí)別優(yōu)勢(shì)通道[8]，這些方法雖能從一定程度上對(duì)優(yōu)勢(shì)通道進(jìn)行識(shí)別，但操作復(fù)雜、成本高、極大地限制了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。為更好地指導(dǎo)油田生產(chǎn)實(shí)踐，使用了定性識(shí)別優(yōu)勢(shì)通道的無因次壓力指數(shù)方法，并將該方法用于勝坨油田的實(shí)際資料分析，取得了較好的效果。

1 PI決策方法

注水井井口壓降曲線是指注水井關(guān)井后井口壓力隨時(shí)間變化的曲線。壓力指數(shù)(PI)是由注水井井口壓降曲線求出的用于調(diào)剖決策的重要參數(shù)，其定義為:

式中:PI為注水井的壓力指數(shù)，MPa;p為隨關(guān)井時(shí)間t變化的注水井井口壓力，MPa;t為關(guān)井時(shí)間，min，對(duì)于中高滲油藏，通常取關(guān)井時(shí)間為90 min。

由滲流力學(xué)原理可以推導(dǎo)得到PI值的物理意義為[9－10]:

式中:q為關(guān)井前注水井的注入量，m3/d;μ為注入液的黏度，mPa·s;K為儲(chǔ)層目前的滲透率，μm2;h為儲(chǔ)層有效厚度，m;re為注水井的控制半徑，m;φ為儲(chǔ)層的孔隙度;C為綜合壓縮系數(shù)，MPa－1。

由式(2)可知:PI值與地層流動(dòng)系數(shù)Kh/μ成反比。儲(chǔ)層滲透率越高、厚度越大、流體黏度越小，則儲(chǔ)層內(nèi)流體的流動(dòng)能力越強(qiáng)，吸水能力越強(qiáng)，PI值越小;反之，儲(chǔ)層的吸水能力越弱。因此PI值被廣泛應(yīng)用于調(diào)剖堵水(調(diào)驅(qū))決策和大孔道識(shí)別過程中[11]，但忽略了PI值的缺陷。

2 PI值的缺陷

對(duì)PI值進(jìn)行仔細(xì)分析，可以發(fā)現(xiàn)PI值具有以下缺點(diǎn):

(1)PI值無法消除儲(chǔ)層原始泄壓能力對(duì)井口壓降曲線的影響，無法體現(xiàn)優(yōu)勢(shì)通道形成前后儲(chǔ)層滲透率的動(dòng)態(tài)變化。在水驅(qū)開發(fā)過程中，儲(chǔ)層參數(shù)是逐漸變化的，然而由PI值的定義可知，PI值僅代表測(cè)試時(shí)刻儲(chǔ)層滲流能力的強(qiáng)弱，無法體現(xiàn)出儲(chǔ)層滲流能力的變化程度。如果PI值比較小，那么可能是儲(chǔ)層中已經(jīng)形成了優(yōu)勢(shì)通道，也可能是儲(chǔ)層固有的滲流能力較強(qiáng)。

(2)雖然此前有很多研究者對(duì)PI值進(jìn)行了改進(jìn)[12－13]，但改進(jìn)以后得到的修正值仍代表儲(chǔ)層目前的滲流能力，僅能反映出該井與區(qū)塊中其他井相比儲(chǔ)層滲流能力的強(qiáng)弱，而不能反映出優(yōu)勢(shì)通道形成前后儲(chǔ)層滲透率的動(dòng)態(tài)變化。對(duì)于具有優(yōu)勢(shì)通道的井，若該井射開的儲(chǔ)層原始滲透率較高，即使該井周圍沒有形成優(yōu)勢(shì)通道，利用式(1)計(jì)算出來的PI值可能同樣比較低，甚至可能低于某些儲(chǔ)層中已經(jīng)形成優(yōu)勢(shì)通道的井的PI值，導(dǎo)致定性判斷的錯(cuò)誤。

3 無因次壓力指數(shù)的提出

為了能夠反映出優(yōu)勢(shì)通道形成前后儲(chǔ)層滲透率所發(fā)生的變化，消除儲(chǔ)層原始滲透率、有效厚度和注入量等參數(shù)對(duì)PI值的影響，提出無因次壓力指數(shù)(DPI):

式中:DPI為無因次壓力指數(shù);ki為儲(chǔ)層原始滲透率，μm2;hi為射孔厚度，m;

將式(2)代入式(3)中，可得無因次壓力指數(shù)的物理意義為:

即DPI的物理意義近似為儲(chǔ)層原始地層系數(shù)和目前地層系數(shù)之比與常數(shù)的乘積。該值越小，開發(fā)過程中注水井周圍地層滲流能力增大的越多，存在優(yōu)勢(shì)通道的可能性越大，越需要調(diào)剖。

由式(4)可知，無因次壓力指數(shù)具有以下特點(diǎn)。

(1)DPI與儲(chǔ)層滲流能力的增大倍數(shù)(Kh/Kihi)成反比，消除了儲(chǔ)層原始物性對(duì)判別結(jié)果的影響。

(2)DPI的大小與注水井關(guān)井前的工作制度等無關(guān)，因此不同井之間可以直接進(jìn)行相互比較。此外，由于DPI考慮了儲(chǔ)層物性的變化過程，如果將同一口井不同時(shí)刻的無因次壓力指數(shù)進(jìn)行比較，可推測(cè)出這口井優(yōu)勢(shì)通道的演化過程。

(3)計(jì)算簡(jiǎn)單。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，須保證同一區(qū)塊內(nèi)選取用來計(jì)算PI值的時(shí)間相同。

4 應(yīng)用實(shí)例

勝坨油田某斷塊目前已處于高含水期。經(jīng)過長(zhǎng)期的注水開發(fā)，儲(chǔ)層中已形成大量的優(yōu)勢(shì)通道，對(duì)該油田開發(fā)后期的剩余油挖潛造成了嚴(yán)重影響。為了對(duì)優(yōu)勢(shì)通道進(jìn)行識(shí)別，近期測(cè)試了23xnb266、21x302、11n85等注水井的井口壓力降落曲線(圖1)，并分別計(jì)算出這3口井的壓力指數(shù)值和無因次壓力指數(shù)值(表1)。

圖1 23xnb266、21x302和11n85井關(guān)井后的井口壓降曲線

表1 23xnb266、21x302和11n85井壓降分析結(jié)果

3口井的PI值大小關(guān)系為23xnb266、21x302、11n85，因此各口井附近儲(chǔ)層滲流能力的強(qiáng)弱大小關(guān) 系 為 23xnb266、21x302、11n85。但 是 由 于21x302井所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)層原始滲透率和有效厚度遠(yuǎn)大于其他2口井，這使得21x302井的儲(chǔ)層滲流能力本身就很強(qiáng)，因此根據(jù)PI值無法直接判斷出這3口井是否已經(jīng)形成了優(yōu)勢(shì)通道。

從無因次壓力指數(shù)來看，這3口井無因次壓力指數(shù)的大小關(guān)系為23xnb266、11n85、21x302。由于23xnb266井和11n85井的無因次壓力指數(shù)都比較小，因此23xnb266井和11n85井之間存在優(yōu)勢(shì)通道的可能性較大，且23xnb266井優(yōu)勢(shì)通道發(fā)育程度高于11n85井;由于21x302井的無因次壓力指數(shù)遠(yuǎn)高于23xnb266井和11n85井，因此21x302井存在優(yōu)勢(shì)通道的可能性較小。由此可知，在利用無因次壓力指數(shù)消除了儲(chǔ)層本身泄壓能力對(duì)壓降曲線的影響后，儲(chǔ)層中優(yōu)勢(shì)通道的發(fā)育狀況可以很明顯地表現(xiàn)出來。

綜上所述，這3個(gè)井組內(nèi)優(yōu)勢(shì)通道發(fā)育情況的定性識(shí)別結(jié)果為:23xnb266井周圍已經(jīng)形成優(yōu)勢(shì)通道，且優(yōu)勢(shì)通道發(fā)育級(jí)別較高;11n85井組很可能已經(jīng)形成優(yōu)勢(shì)通道，但級(jí)別較低;21x302井還未形成優(yōu)勢(shì)通道。將該結(jié)果與動(dòng)態(tài)分析和干擾試井解釋結(jié)果進(jìn)行比較，二者完全相符，說明無因次壓力指數(shù)方法可以較為準(zhǔn)確有效地對(duì)優(yōu)勢(shì)通道進(jìn)行識(shí)別。

5 結(jié)論

(1)PI值僅代表儲(chǔ)層目前滲流能力的強(qiáng)弱，無法消除儲(chǔ)層原始滲流能力對(duì)井口壓降曲線的影響，無法考慮優(yōu)勢(shì)通道形成前后儲(chǔ)層滲透率的動(dòng)態(tài)變化，因此用PI值進(jìn)行優(yōu)勢(shì)通道識(shí)別可能導(dǎo)致定性判斷的錯(cuò)誤。

(2)無因次壓力指數(shù)是對(duì)儲(chǔ)層滲流能力增強(qiáng)程度的度量，它近似為儲(chǔ)層原始地層系數(shù)和目前地層系數(shù)之比與常數(shù)的乘積，它的大小與注水井關(guān)井前的工作制度無關(guān)。無因次壓力指數(shù)越小，開發(fā)過程中注水井周圍地層滲流能力增大的越多，存在優(yōu)勢(shì)通道的可能性越大，越需要調(diào)剖。

(3)利用本文的方法對(duì)勝坨油田的壓力降落曲線進(jìn)行了分析，識(shí)別結(jié)果與油田現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)分析和生產(chǎn)測(cè)試結(jié)果相一致，驗(yàn)證了該方法的有效性。

(4)無因次壓力指數(shù)方法簡(jiǎn)捷實(shí)用，能準(zhǔn)確有效地對(duì)優(yōu)勢(shì)通道進(jìn)行識(shí)別，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)通道識(shí)別以及綜合治理工作具有重要的指導(dǎo)意義，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

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