蘇彥春, 陳民鋒

(1.中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司 渤海油田勘探開(kāi)發(fā)研究院， 天津　300452; 2.中國(guó)石油大學(xué)(北京)石油工程學(xué)院， 北京　102249)

?

低滲透壓力敏感油藏儲(chǔ)量有效動(dòng)用規(guī)律研究

蘇彥春1, 陳民鋒2

(1.中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司 渤海油田勘探開(kāi)發(fā)研究院， 天津300452; 2.中國(guó)石油大學(xué)(北京)石油工程學(xué)院， 北京102249)

摘要：低、特低滲透油藏具有明顯的啟動(dòng)壓力梯度和壓力敏感效應(yīng)，在低速非達(dá)西滲流條件下，其儲(chǔ)層壓力分布和儲(chǔ)量動(dòng)用規(guī)律與常規(guī)油藏存在著明顯的差異.基于其基本滲流特征分析，并考慮啟動(dòng)壓力和壓敏效應(yīng)的綜合影響，建立了低滲透儲(chǔ)層滲流方程；結(jié)合油田開(kāi)發(fā)實(shí)際，分析了低滲透油藏彈性能量開(kāi)發(fā)中的不穩(wěn)定滲流過(guò)程，并采用穩(wěn)定逐次替換和外推搜索法求解復(fù)雜滲流問(wèn)題，得到了考慮啟動(dòng)壓力梯度和壓力敏感影響下的衰竭開(kāi)發(fā)過(guò)程中儲(chǔ)層壓力分布和儲(chǔ)量動(dòng)用規(guī)律；進(jìn)而，在滿(mǎn)足實(shí)際油田開(kāi)發(fā)中油井開(kāi)井日產(chǎn)油量要求的情況下，建立起了油藏儲(chǔ)量有效動(dòng)用界限的求解方法，并結(jié)合實(shí)例計(jì)算分析得到了給定油藏生產(chǎn)條件下的儲(chǔ)量有效動(dòng)用界限.研究表明，對(duì)于低、特低滲透油田非達(dá)西滲流條件，需要綜合考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件的限制來(lái)確定儲(chǔ)量有效動(dòng)用的界限，以指導(dǎo)油藏開(kāi)發(fā)井網(wǎng)的合理部署.

關(guān)鍵詞：油田開(kāi)發(fā)； 低滲透油藏； 啟動(dòng)壓力梯度； 壓力敏感； 開(kāi)發(fā)井距； 有效動(dòng)用界限

0引言

一些低、特低滲透油藏，具有明顯的啟動(dòng)壓力梯度和一定的壓力敏感效應(yīng).這些油藏一般都采取先衰竭后注水的開(kāi)發(fā)方式.在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)儲(chǔ)層壓力變化，由于啟動(dòng)壓力梯度和壓力敏感的雙重影響，使得油藏中流體的滲流規(guī)律更為復(fù)雜[1-5].

低滲透油藏有效開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵在于，基于油藏儲(chǔ)量極限動(dòng)用半徑，綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等因素，確定油藏合理井網(wǎng)密度和有效開(kāi)發(fā)井距.通常采用的極限開(kāi)發(fā)井距的確定方法[6,7]，是在給定生產(chǎn)壓差條件下，計(jì)算儲(chǔ)層中滲流速度為零處所對(duì)應(yīng)的泄油半徑.而對(duì)于具有壓力敏感效應(yīng)的低滲透油藏，必須考慮啟動(dòng)壓力梯度和壓力敏感的雙重影響，從分析油藏中流體的滲流過(guò)程入手，確定儲(chǔ)量有效動(dòng)用規(guī)律，以指導(dǎo)油藏開(kāi)發(fā)井網(wǎng)部署.

1衰竭開(kāi)發(fā)過(guò)程及其滲流方程基本解

一般低滲透油藏的啟動(dòng)壓力梯度大小，與其流度存在函數(shù)關(guān)系.而對(duì)于具有壓力敏感效應(yīng)的低滲透油藏，在開(kāi)采過(guò)程中，油井附近壓力降低，由于壓力敏感效應(yīng)，使得壓力波下降區(qū)域儲(chǔ)層的滲透率呈現(xiàn)不同程度的下降，進(jìn)而導(dǎo)致低滲透油藏在開(kāi)采過(guò)程中，儲(chǔ)層中的啟動(dòng)壓力梯度大小在不同開(kāi)采階段時(shí)間、距油井不同距離時(shí)發(fā)生變化[8-10].因此在計(jì)算這種情況下的極限井距時(shí)，必須考慮滲透率、啟動(dòng)壓力梯度的變化.

1.1　生產(chǎn)過(guò)程分析

由于啟動(dòng)壓力梯度的存在，低速非達(dá)西滲流與達(dá)西滲流在壓力傳播規(guī)律等方面存在差異.儲(chǔ)層中壓力傳播過(guò)程如圖1所示.隨著生產(chǎn)時(shí)間t的增加，地層壓力逐漸下降，壓力波從井點(diǎn)A處不斷向外傳播，儲(chǔ)層動(dòng)用范圍逐漸增大，但驅(qū)動(dòng)壓力梯度逐漸減??；在儲(chǔ)層中有半徑為rc處(圖中C處)的壓力梯度≤啟動(dòng)壓力梯度，使得該處滲流速度vc=0，半徑rc即為極限動(dòng)用半徑.

通常采用的極限開(kāi)發(fā)井距的確定方法，是在給定壓差條件下，計(jì)算儲(chǔ)層中滲流速度為零處所對(duì)應(yīng)的泄油半徑[11].但這樣確定的開(kāi)發(fā)井距在實(shí)際生產(chǎn)中存在一定的問(wèn)題：一方面，當(dāng)壓力波傳播到邊界以前，油井產(chǎn)量已低于經(jīng)濟(jì)日產(chǎn)油界限，早已需要關(guān)井，實(shí)際上造成了邊界附近區(qū)域的一部分儲(chǔ)量不可能動(dòng)用；另一方面，即使關(guān)井界限產(chǎn)量很低，可以滿(mǎn)足壓力波傳播到極限泄油半徑，此時(shí)邊界附近區(qū)域的整體壓力降也較小，故這一部分的儲(chǔ)量動(dòng)用程度也很低.

圖1　儲(chǔ)層中壓力波傳播過(guò)程

在油田實(shí)際開(kāi)發(fā)中，儲(chǔ)層中邊界附近的流體也要有一定的滲流速度，使得油井當(dāng)壓力波傳到此處時(shí)也具有一定的產(chǎn)量，以滿(mǎn)足油井開(kāi)井產(chǎn)量界限的要求.因此,實(shí)際開(kāi)發(fā)井距要小于這個(gè)極限動(dòng)用半徑，即有效動(dòng)用半徑，如在圖1中的B處.

有效動(dòng)用半徑實(shí)際上是在開(kāi)發(fā)條件一定的情況下，油藏能夠在經(jīng)濟(jì)上獲得收益的最大開(kāi)發(fā)井距.儲(chǔ)量動(dòng)用過(guò)程和有效開(kāi)發(fā)要求如下：

(1)為保證油井穩(wěn)定、持續(xù)生產(chǎn)，油井井底流壓是從初始的pi，逐步降低為流壓pw1、pw2、…，直至最后階段的pwf.

(2)由于儲(chǔ)層的壓力敏感效應(yīng)，這種降壓過(guò)程使得壓力下降區(qū)域內(nèi)儲(chǔ)層滲透率降低，進(jìn)而導(dǎo)致該區(qū)域儲(chǔ)層的啟動(dòng)壓力梯度增大.

(3)油井產(chǎn)量整體上是一個(gè)逐漸降低的過(guò)程，由于啟動(dòng)壓力梯度和壓力敏感效應(yīng)的影響，更加劇了油井產(chǎn)量下降的程度.

(4)在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，油井產(chǎn)量要始終大于或等于油藏開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)極限日產(chǎn)油量Qom.

(5)基于上述分析，在給定的油藏物性條件和確定的生產(chǎn)壓差下，計(jì)算產(chǎn)量等于經(jīng)濟(jì)極限日產(chǎn)油量Qom時(shí)相應(yīng)的動(dòng)用半徑rb，而油藏部署井網(wǎng)的有效開(kāi)發(fā)井距應(yīng)小于或等于2rb.

1.2　基本滲流方程的建立

1.2.1儲(chǔ)層參數(shù)變化數(shù)學(xué)描述

低滲透儲(chǔ)層存在啟動(dòng)壓力梯度，只有當(dāng)流體受到的驅(qū)動(dòng)壓力梯度超過(guò)一定的臨界值之后，流體才能流動(dòng)，這就是低滲透稠油油藏的啟動(dòng)壓力梯度現(xiàn)象.前期研究結(jié)果表明，啟動(dòng)壓力梯度G與流度k/μ之間滿(mǎn)足對(duì)數(shù)關(guān)系，可表示為[12]：

(1)

式(1)中，G為啟動(dòng)壓力梯度，MPa/m；k為儲(chǔ)層滲透率，10-3μm2；μ為地層原油粘度，mPa·s；對(duì)于本文研究油田，系數(shù)A=-0.757 8、B=-3.759 3.

油藏儲(chǔ)層存在壓敏效應(yīng)時(shí)，其儲(chǔ)層滲透率隨壓力的變化而變化，其關(guān)系式可表示為[13]：

k=ko·e-α·(pi-p)

(2)

式(2)中，α為介質(zhì)壓力敏感變形系數(shù)，1/MPa；k、ko為油藏儲(chǔ)層滲透率和初始滲透率，10-3μm2；p、pi為油藏壓力和原始?jí)毫?，MPa.

因此，在考慮啟動(dòng)壓力梯度和壓敏效應(yīng)雙重影響時(shí)，其啟動(dòng)壓力梯度與儲(chǔ)層滲透率關(guān)系式為：

G(k)=eAln(k/μ)+B

(3)

1.2.2壓力分布計(jì)算模型

考慮啟動(dòng)壓力梯度影響，則滲流速度v滿(mǎn)足[14,15]：

(4)

式(4)中，p(r)(或簡(jiǎn)寫(xiě)作p)為距井點(diǎn)半徑r處的地層壓力，MPa.

則在某個(gè)時(shí)刻，考慮啟動(dòng)壓力梯度影響時(shí)的滲流方程為[16-18]：

(5)

式(5)中，G為啟動(dòng)壓力梯度，MPa/m；re為供給半徑，m；pi為初始?jí)毫?，MPa；rw為井筒半徑，m；pw為井底壓力，MPa；η為導(dǎo)壓系數(shù)，10-6m2/s.

1.3　滲流方程的求解

1.3.1解析解

對(duì)于考慮啟動(dòng)壓力、壓力敏感效應(yīng)下的滲流問(wèn)題，可以采取以下方法處理：

(2)在每個(gè)時(shí)間單元中，生產(chǎn)動(dòng)態(tài)都是穩(wěn)定的，即油井產(chǎn)量在這個(gè)時(shí)段內(nèi)是穩(wěn)定的(在整個(gè)開(kāi)采過(guò)程中是變化的)，只求解每個(gè)時(shí)段末的壓力分布狀態(tài).地層壓力的變化包括兩個(gè)方面：隨著時(shí)間的增加，一方面壓力波向外傳播，半徑r增大；另一方面，在某半徑r處，地層壓力逐漸下降.壓力隨時(shí)間傳播的過(guò)程示意圖如圖2所示.

圖2　壓力波隨時(shí)間傳播的過(guò)程示意圖

(3)根據(jù)每個(gè)時(shí)段得到的壓力分布和傳播半徑，計(jì)算相應(yīng)的儲(chǔ)層滲透率和啟動(dòng)壓力梯度變化，作為下一步的基礎(chǔ).當(dāng)油井開(kāi)始生產(chǎn)時(shí)，油井壓力下降，壓力波克服滲流阻力向外傳播，直至到達(dá)極限半徑處.

根據(jù)以上思路，求解方程組(5)，當(dāng)傳播半徑到某r1處時(shí)(rw

G(r-rw)

(6)

式(6)對(duì)r求導(dǎo)，可得到壓力梯度表達(dá)式為：

(7)

由于儲(chǔ)層存在壓力敏感效應(yīng)，則在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，隨著地層壓力的變化，儲(chǔ)層滲透率、啟動(dòng)壓力梯度，都是壓力、距井位置(半徑)的函數(shù).則壓力傳播到半徑r處后流體的滲流速度為：

(8)

由產(chǎn)量和滲流速度的關(guān)系，可得到考慮啟動(dòng)壓力梯度影響時(shí)的油井產(chǎn)量公式為：

Qo=A·v=2πrh·v=2πrh·

(9)

壓力分布表達(dá)式可改寫(xiě)為以下形式：

G·(r-rw)

(10)

式(10)中，Qo為油井產(chǎn)量，m3/d；h為儲(chǔ)層有效厚度，m.

1.3.2計(jì)算步驟

壓力波傳播范圍計(jì)算的具體步驟如下：

(1)確定初始條件，以油井井底為起點(diǎn)，逐級(jí)外推進(jìn)行迭代計(jì)算，生產(chǎn)時(shí)間ti從0，1,…，tm,…,tn變化，對(duì)應(yīng)壓力波逐漸向外傳播，動(dòng)用半徑則逐漸增大.

(2)確定初始時(shí)間步長(zhǎng)Δt和半徑增幅Δr，計(jì)算壓力波有效傳播范圍，并計(jì)算該范圍內(nèi)的壓力分布變化.

(3)在某一時(shí)刻ti，對(duì)應(yīng)該時(shí)刻的壓力分布，計(jì)算驅(qū)替壓力梯度、滲流速度和油井產(chǎn)量大小.

(4)對(duì)ti時(shí)刻的狀況進(jìn)行判斷：是否滿(mǎn)足壓力波傳播處的驅(qū)替壓力梯度>啟動(dòng)壓力梯度，如滿(mǎn)足，則增大壓力傳播范圍，繼續(xù)迭代計(jì)算；如不滿(mǎn)足，則減少時(shí)間步長(zhǎng)Δt和半徑增幅Δr.

(5)當(dāng)生產(chǎn)到某一時(shí)刻tm時(shí)，壓力波傳播到地層某處rb，此處的驅(qū)替壓力梯度>啟動(dòng)壓力梯度，壓力波可以繼續(xù)向外傳播；當(dāng)此時(shí)的油井產(chǎn)量Qo=油藏開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)極限日產(chǎn)油量Qom時(shí)，則對(duì)應(yīng)的rb為有效動(dòng)用半徑.

(6)直至到某一時(shí)刻tn，壓力波傳播到地層某處rc，此處的驅(qū)替壓力梯度=啟動(dòng)壓力梯度，油井產(chǎn)量Qo=0，則不再滿(mǎn)足壓力傳播條件，結(jié)束迭代計(jì)算.這樣即可確定壓力傳播的極限范圍，其對(duì)應(yīng)的rc為極限動(dòng)用半徑.

2理論計(jì)算分析

2.1　油藏計(jì)算參數(shù)

OH油田屬低滲透壓力敏感油藏，其儲(chǔ)層厚度和天然能量較大，采取初期衰竭開(kāi)發(fā)、適時(shí)補(bǔ)充能量的開(kāi)發(fā)方式.基本計(jì)算參數(shù)如下：

油藏儲(chǔ)層有效厚度為60 m；原油粘度為100 mPa·s左右；儲(chǔ)層滲透率約為30×10-3μm2.由于目標(biāo)研究油藏(OH油田)平面差異較大，主體區(qū)域流度在0.1~1.0×10-3μm2╱mPa·s，對(duì)應(yīng)原始啟動(dòng)壓力梯度為0.01~0.1 MPa/m，介質(zhì)壓力敏感變形系數(shù)在0.05~0.2，生產(chǎn)壓差為5.0~8.0 MPa.在實(shí)際計(jì)算時(shí)，主要在此區(qū)間進(jìn)行取值分析.

設(shè)定油藏經(jīng)濟(jì)極限關(guān)井日產(chǎn)量界限Qom為1.5 m3/d；關(guān)井日產(chǎn)量界限為每天油井的日產(chǎn)收益(日產(chǎn)油的銷(xiāo)售收入)與每天油井生產(chǎn)支出相等時(shí)的產(chǎn)量.

基于以上理論分析，利用以上方法研究不同條件下儲(chǔ)層壓力分布、驅(qū)替壓力梯度分布的規(guī)律，并確定油井的有效開(kāi)發(fā)井距.

2.2　儲(chǔ)層物性參數(shù)的分布變化

隨著油井生產(chǎn)的延續(xù)，壓力波逐漸向外傳播，井底壓力下降的幅度也越來(lái)越大；由于壓敏效應(yīng)的影響，在壓力波傳播范圍內(nèi)，儲(chǔ)層滲透率呈現(xiàn)不同程度的下降，而越靠近油井井底區(qū)域，滲透率的下降幅度也越大.基于啟動(dòng)壓力梯度和流度的關(guān)系，在油藏初始狀態(tài)和壓力未下降的區(qū)域，啟動(dòng)壓力梯度為原始啟動(dòng)壓力梯度；而在儲(chǔ)層滲透率變化的區(qū)域，對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)壓力梯度也發(fā)生變化.在不同的原始啟動(dòng)壓力梯度和壓力敏感系數(shù)下，儲(chǔ)層極限動(dòng)用半徑不同.

給定生產(chǎn)壓差ΔP=5.0 MPa，在不同原始啟動(dòng)壓力梯度、介質(zhì)壓力敏感變形系數(shù)下，儲(chǔ)層滲透率分布曲線(xiàn)如圖3所示.在圖3中，距井距離為距離生產(chǎn)井井底的壓力傳播半徑，縱坐標(biāo)為壓力下降后滲透率k與初始滲透率ko的比值，其值小于1.

圖3　不同條件下儲(chǔ)層滲透率的分布變化

由圖3可以看出：在一定的原始啟動(dòng)壓力梯度條件下，隨著壓敏系數(shù)的增大，近井地帶的儲(chǔ)層滲透率下降程度越大，而且相應(yīng)的極限動(dòng)用半徑減小.在一定的壓敏系數(shù)條件下，隨著原始啟動(dòng)壓力梯度的增大，極限動(dòng)用范圍迅速變小；由于井底壓力一定，故滲透率下降的幅度相同，但滲透率下降的速度增大.

給定生產(chǎn)壓差ΔP=5.0 MPa，在不同原始啟動(dòng)壓力梯度、介質(zhì)壓力敏感變形系數(shù)下，其儲(chǔ)層啟動(dòng)壓力梯度分布如圖4所示.在圖4中，距井距離為距離生產(chǎn)井井底的壓力傳播半徑，縱坐標(biāo)為壓力下降后變化的儲(chǔ)層啟動(dòng)壓力梯度G與原始啟動(dòng)壓力梯度Go的比值，其值大于1.

圖4　不同條件下儲(chǔ)層啟動(dòng)壓力梯度的分布

由圖4可以看出：在一定的原始啟動(dòng)壓力梯度條件下，隨著壓敏系數(shù)增大，相應(yīng)的極限動(dòng)用半徑減小，而在極限動(dòng)用半徑內(nèi)，近井地帶的儲(chǔ)層啟動(dòng)壓力梯度上升的幅度增大.在一定的壓敏系數(shù)條件下，隨著原始啟動(dòng)壓力梯度增大，極限動(dòng)用范圍迅速變?。欢跇O限動(dòng)用半徑內(nèi)，儲(chǔ)層中啟動(dòng)壓力梯度的變化速度增大.

2.3　儲(chǔ)層壓力的分布變化

給定生產(chǎn)壓差ΔP=5.0 MPa，在不同原始啟動(dòng)壓力梯度、介質(zhì)壓力敏感變形系數(shù)下，其儲(chǔ)層動(dòng)用范圍內(nèi)的壓力分布規(guī)律如圖5所示.

圖5　不同條件下儲(chǔ)層中壓力的分布變化

由圖5可以看出：油井井底壓力隨著生產(chǎn)的持續(xù)而逐漸下降，壓力分布呈“漏斗狀”；當(dāng)儲(chǔ)層受壓敏效應(yīng)和啟動(dòng)壓力梯度雙重影響時(shí)，近井地帶壓力消耗較大，壓力“漏斗”會(huì)變得更窄.在一定的原始啟動(dòng)壓力梯度條件下，隨著壓敏系數(shù)的增大，動(dòng)用范圍內(nèi)的壓力消耗增大，壓力“漏斗”更窄長(zhǎng).而在一定的壓敏系數(shù)條件下，儲(chǔ)層原始啟動(dòng)壓力梯度越大，動(dòng)用范圍內(nèi)的壓力消耗就越迅速，壓力“漏斗”越窄長(zhǎng).

給定生產(chǎn)壓差ΔP=5.0 MPa，在不同原始啟動(dòng)壓力梯度、介質(zhì)壓力敏感變形系數(shù)下，其儲(chǔ)層動(dòng)用范圍內(nèi)的壓力分布規(guī)律如圖6所示.

圖6　不同條件下儲(chǔ)層驅(qū)替壓力梯度的分布

由圖6可以看出：當(dāng)油井井底壓力下降到給定限制時(shí)，在一定的儲(chǔ)層原始啟動(dòng)壓力梯度條件下，隨著壓敏系數(shù)的增大，動(dòng)用范圍內(nèi)的驅(qū)替壓力梯度增大.而在一定的壓敏系數(shù)條件下，儲(chǔ)層原始啟動(dòng)壓力梯度越大，動(dòng)用范圍內(nèi)的驅(qū)替壓力梯度變化幅度越大.

2.4　儲(chǔ)量動(dòng)用范圍的變化規(guī)律

在一定的生產(chǎn)壓差條件下，考慮啟動(dòng)壓力梯度和壓敏效應(yīng)的影響，隨著油井生產(chǎn)的進(jìn)行，壓力波逐漸向外傳播，油井產(chǎn)量逐漸下降.

當(dāng)油井產(chǎn)量Qo=油藏開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)極限日產(chǎn)油量Qom時(shí)，則對(duì)應(yīng)的rb為有效動(dòng)用半徑；當(dāng)油井產(chǎn)量Qo=0時(shí)，則對(duì)應(yīng)的rc為極限動(dòng)用半徑.在不同生產(chǎn)條件下，有效動(dòng)用半徑均小于同一條件下的極限動(dòng)用半徑.

2.4.1極限動(dòng)用半徑的變化規(guī)律

給定生產(chǎn)壓差ΔP=5.0 MPa，在不同的壓力敏感系數(shù)下，儲(chǔ)層極限動(dòng)用范圍(半徑)與原始啟動(dòng)壓力梯度的關(guān)系如圖7所示.

給定生產(chǎn)壓差ΔP=5.0 MPa，在不同的原始啟動(dòng)壓力梯度下，儲(chǔ)層極限動(dòng)用范圍(半徑)與壓力敏感系數(shù)的關(guān)系如圖8所示.

圖7　不同條件下極限半徑與啟動(dòng)壓力梯度的關(guān)系

圖8　不同條件下極限半徑與壓敏系數(shù)的關(guān)系

由圖7~8可以看出:隨著啟動(dòng)壓力梯度和壓敏系數(shù)的增大，極限動(dòng)用半徑逐漸減小.相比較而言，啟動(dòng)壓力梯度對(duì)極限動(dòng)用半徑減小程度的影響更為明顯.

2.4.2有效動(dòng)用半徑的變化規(guī)律

給定不同的關(guān)井產(chǎn)量界限以及生產(chǎn)壓差限制，儲(chǔ)量有效動(dòng)用半徑存在較大的差別.在圖9～12中，縱坐標(biāo)為動(dòng)用半徑變化程度，其值等于不同條件下儲(chǔ)層有效動(dòng)用半徑rb與極限動(dòng)用半徑rc之比，即為rb/rc的比值.

基于圖7計(jì)算條件，在不同壓力敏感系數(shù)下，儲(chǔ)層有效動(dòng)用范圍(半徑)與原始啟動(dòng)壓力梯度的關(guān)系如圖9所示.基于圖8計(jì)算條件，在不同原始啟動(dòng)壓力梯度下，儲(chǔ)層極限動(dòng)用范圍(半徑)與壓力敏感系數(shù)的關(guān)系如圖10所示.

圖9　動(dòng)用半徑變化程度與啟動(dòng)壓力梯度的關(guān)系曲線(xiàn)

圖10　動(dòng)用半徑變化程度與壓敏系數(shù)的關(guān)系曲線(xiàn)

由圖9~10可以看出：隨著啟動(dòng)壓力梯度和壓敏系數(shù)的增大，有效動(dòng)用半徑均逐漸減小，相比較而言，啟動(dòng)壓力梯度對(duì)極限動(dòng)用半徑減小程度的影響更為明顯.為滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)極限日產(chǎn)油量的要求，油藏儲(chǔ)量有效動(dòng)用半徑均小于相同條件下的極限動(dòng)用半徑.

基于圖7計(jì)算條件，在給定原始啟動(dòng)壓力梯度下，儲(chǔ)層有效動(dòng)用范圍(半徑)變化與關(guān)井產(chǎn)量、生產(chǎn)壓差的關(guān)系如圖11所示.

基于圖8計(jì)算條件，在給定壓敏系數(shù)下，儲(chǔ)層有效動(dòng)用范圍(半徑)變化與關(guān)井產(chǎn)量、生產(chǎn)壓差的關(guān)系如圖12所示.

圖11　G0=0.02 MPa/m時(shí)有效動(dòng)用半徑的變化規(guī)律

圖12　α=0.1時(shí)有效動(dòng)用半徑的變化規(guī)律

由圖11~12可以看出：為滿(mǎn)足日產(chǎn)油量經(jīng)濟(jì)界限的要求，有效動(dòng)用半徑均小于同一生產(chǎn)條件下的極限動(dòng)用半徑，并且日產(chǎn)油量越大，有效動(dòng)用半徑越小，其比值rb/rc越小.由于極限動(dòng)用半徑的計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單，當(dāng)油藏要求的關(guān)井產(chǎn)量界限較小時(shí)(1.0~2.0 m3/d)，在實(shí)際操作中,可先求出儲(chǔ)層的極限動(dòng)用半徑，然后乘以系數(shù)0.85作為有效動(dòng)用半徑來(lái)處理(系數(shù)0.85為在此儲(chǔ)層條件和開(kāi)發(fā)限制下的一般平均值)，以此確定實(shí)際油藏的開(kāi)發(fā)井距.

2.4.3低滲壓敏儲(chǔ)層布井界限的確定

綜合以上分析，在給定生產(chǎn)條件下，OH低滲透壓力敏感油藏的動(dòng)用界限計(jì)算結(jié)果如表1所示.

表1　不同條件下油藏儲(chǔ)量的動(dòng)用半徑

注：有效動(dòng)用半徑對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量界限為1.5 m3/d.

基于表1的計(jì)算結(jié)果，可確定OH油藏不同區(qū)域開(kāi)發(fā)井網(wǎng)部署時(shí)的開(kāi)發(fā)井距界限.

3結(jié)論

通過(guò)上述研究，可以得出以下結(jié)論：

(1)低滲透壓力敏感油藏的合理開(kāi)發(fā)，需要綜合考慮啟動(dòng)壓力梯度和壓敏系數(shù)的影響.在給定生產(chǎn)條件下，先確定儲(chǔ)量極限動(dòng)用半徑和有效動(dòng)用半徑，進(jìn)而確定此類(lèi)油藏的開(kāi)發(fā)井部署界限，才能獲得較好的開(kāi)發(fā)效果.

(2)啟動(dòng)壓力梯度對(duì)開(kāi)發(fā)的影響，主要體現(xiàn)在其增加了滲流阻力、降低了流體在介質(zhì)中的流動(dòng)能力，使得儲(chǔ)量能夠有效動(dòng)用的范圍明顯縮??；而壓力敏感的影響，主要體現(xiàn)在油井近井區(qū)域壓力下降導(dǎo)致滲透率降低，從而使得儲(chǔ)層啟動(dòng)壓力梯度增大，進(jìn)一步增加了流動(dòng)阻力.

(3)為滿(mǎn)足關(guān)井日產(chǎn)油量經(jīng)濟(jì)界限的要求，油藏儲(chǔ)量有效動(dòng)用半徑一般都小于其極限動(dòng)用半徑，其比值約為0.85.

參考文獻(xiàn)

[1] 張建國(guó)．油氣層滲流力學(xué)[M]．東營(yíng)：石油大學(xué)出版社，2002．

[2] 黃延章．低滲透油層滲流機(jī)理[M]．北京：石油工業(yè)出版社，1998．

[3] 李道品．低滲透砂巖油田開(kāi)發(fā)[M]．北京：石油工業(yè)出版社，1997．

[4] 阮敏,王連剛.低滲透油田開(kāi)發(fā)與壓敏效應(yīng)[J].石油學(xué)報(bào),2002,23(3):73-76.

[5] 唐興建,杜建芬,郭平，等．應(yīng)力敏感對(duì)低滲油藏影響研究[J].鉆采工藝,2008,31(5):49-50.

[6] 解宏偉,田世澄,趙崠，等．低滲油藏啟動(dòng)壓力梯度在開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[J].天然氣勘探與開(kāi)發(fā),2008,31(2):28-31.

[7] 王道富,李忠興,趙繼勇,等.低滲透油藏超前注水理論及其應(yīng)用[J].石油學(xué)報(bào),2007,28(6):78-81,86.

[8] 劉傳鵬,林承焰,趙玉華.樊107塊特低滲透油藏有效開(kāi)發(fā)技術(shù)探討[J].斷塊油氣田,2008,15(6):76-79.

[9] 陳民鋒，姜漢橋，鄭偉，等．低滲透壓敏油藏極限注采井距研究[J]．?dāng)鄩K油氣田，2010，17(5)：579-582．

[10] 劉輝,馮明生,何順利，等．特低滲油藏滲流阻力梯度的非線(xiàn)性特征[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009,33(6):82-86.

[11] 朱維耀,劉今子,宋洪慶，等．低/特低滲透油藏非達(dá)西滲流有效動(dòng)用計(jì)算方法[J].石油學(xué)報(bào),2010,31(3):452-457.

[12] 鄧玉珍,劉慧卿.低滲透巖心中油水兩相滲流啟動(dòng)壓力梯度試驗(yàn)[J].石油鉆采工藝,2006,28(3):37-40.

[13] 謝曉慶,姜漢橋,王全柱，等．低滲透油藏壓敏效應(yīng)與注水時(shí)機(jī)研究[J].石油學(xué)報(bào),2009,30(4):574-577,582.

[14] 計(jì)秉玉，何應(yīng)付．基于低速非達(dá)西滲流的單井壓力分布特征[J]．石油學(xué)報(bào)，2011,32(3)：466-469．

[15] 宋付權(quán)，劉慈群，李凡華．低滲透介質(zhì)含啟動(dòng)壓力梯度一維瞬時(shí)壓力分析[J]．應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué)，1999,20(1)：25-32．

[16] 鄧英爾，劉慈群．低滲油藏非線(xiàn)性滲流規(guī)律數(shù)學(xué)模型及其應(yīng)用[J]．石油學(xué)報(bào)，2001,22(4)：72-76．

[17] 羅憲波,李波,劉英，等．存在啟動(dòng)壓力梯度時(shí)儲(chǔ)層動(dòng)用半徑的確定[J].中國(guó)海上油氣，2009,21(4)：731-734．

[18] 時(shí)宇，楊正明，黃延章．低滲透儲(chǔ)層非線(xiàn)性滲流模型研究[J]．石油學(xué)報(bào)，2009,30(5)：248-250．

Study on effective drive mechanism in

pressure-sensitive low permeability reservoir

SU Yan-chun1, CHEN Min-feng2

(1.Bohai Oilfield Exploration and Development Institute, Tianjin Branch of CNOOC Ltd., Tianjin 300452, China; 2.College of Petroleum Engineering, China University of Petroleum(Beijing), Beijing 102249, China)

Abstract:The flow in low or ultra-low permeability reservoirs is low-speed non-Darcy flow, due to the existence of significant threshold pressure gradient and the pressure-sensitive effects.Thus,reservoir pressure distribution and producing reserves in these reservoirs are significantly different to conventional ones.Combining field practice,the transient seepage process in low permeability reservoirs driven by elastic energy had been analyzed.Based on the analysis of basic seepage characteristics,the flow equation considering the influence of kick-off pressure and the stress-sensitive effects had been established.Solving the equation by stable successive substitution method and extrapolation search method,reservoir pressure distribution and the mechanism of the reserves producing in depletion exploitation with the influence of the start-up pressure gradient and pressure-sensitive effect had been obtained.Furthermore,the solution of effective drive which met the requirements of field daily oil production had been proposed.By means of computational analysis with case history,effective producing reserves under the given reservoir production conditions had been gotten.Studies have shown that for low or ultra-low permeability reservoirs with non-Darcy flow,it is vital to take a comprehensive consideration of technical and economic restrictions to determine the boundary of effective producing reserves,further to direct an advisable well network allocation in reservoir exploitation.

Key words:reservoir exploitation; low permeability reservoirs; threshold pressure gradient; pressure sensitive; well spacing; effective producing reserves

作者簡(jiǎn)介:蘇彥春(1973-)，男，河南西平人，高級(jí)工程師，碩士，研究方向：油藏工程

基金項(xiàng)目：國(guó)家重大科技專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目(2011ZX05024)

*收稿日期:2015-10-17

中圖分類(lèi)號(hào)：TE348

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

*文章編號(hào)：1000-5811(2015)06-0104-07