高龍 王鳳鳴 袁時雨 閆夢(長江大學石油工程學院， 湖北 武漢 430100)

低滲油藏提高采收率技術研究

高龍 王鳳鳴 袁時雨 閆夢(長江大學石油工程學院， 湖北 武漢 430100)

低滲透油藏開發(fā)是目前我國石油行業(yè)關注的重點之一，截止到2009年底,我國總探明低滲透油藏儲量16×108t，年產油600×104t，是主要的增儲上產陣地之一，如何進一步提高該類油藏的開發(fā)水平意義重大。低滲透油藏具有厚度差異大，滲透率差異大，巖性多樣，平面物性差異大等地質特征。所以我們必須要認識到提高低滲油藏采收率的方法。

低滲；采收率；裂縫；滲透率

目前低滲油藏開發(fā)效果不理想，開發(fā)中面臨的矛盾具有中高含水低滲透老區(qū)的典型特征：①水淹規(guī)律復雜，剩余油分布規(guī)律認識難度大；②井網適應性差，與地應力不匹配；③層系適應性差，縱向動用不均衡；④壓裂改造措施進一步加劇了平面縱向非均質。針對中高含水期低滲透油藏必須解決的技術難題有如下三點：井網如何與地應力方向、現今裂縫展布相匹配，實現平面最大程度波及？層系如何調整，解決縱向干擾，使厚度、滲透率不同油層均發(fā)揮最大潛力？壓裂如何與層系、井網及地應力相適應，變單一儲層改造措施為配套開發(fā)技術？上述難題是低滲透老油田的重點技術攻關內容和發(fā)展趨勢。

1 提高采收率技術分析

1.1 儲層壓敏效應

低滲透油藏存在啟動壓力梯度的觀點已被普遍接受，但儲層壓敏效應對開發(fā)特征的影響還沒有較詳細的研究。在油藏生產中，由于地層壓力下降會導致儲層骨架變形，從而使孔隙度、滲透率降低。當地層壓力初次下降時，作用在單元地層上的附加載荷增加，將引起這一單元地層形變；隨后再提高壓力時，該單元地層卸載。在彈性—塑性單元地層里的原始孔隙度和滲透率將部分得到恢復。在塑性形變的單元地層里，如地層壓力降到某一極限數值以下，將會導致孔隙度和滲透率完全不可逆變化。

針對低滲透油藏啟動壓力梯度、壓力敏感性及壓裂裂縫模擬等問題，現主要取得了以下研究成果，完善了基質系統非線性滲流數值模擬方法。

(1)啟動壓力梯度模型 通過物理模擬實驗室所做的巖心啟動壓力梯度實驗可以獲得壓力梯度-流量(或滲流速度)曲線，可用兩種模型分別對這種啟動壓力梯度進行數學描述。

①擬啟動壓力梯度法。將壓力梯度-滲流速度曲線的直線段部分，作延長線與橫軸交于一點該點壓力梯度大小作為擬啟動壓力梯度，加入到達西定律方程中。

擬啟動壓力梯度描述方法在軟件中的實現相對簡單，可先判斷網格之間的勢差，如勢差大于啟動壓力，則將該勢差減去啟動壓力，如勢差小于啟動壓力，則認為相應的網格之間不流動。

② 連續(xù)函數法。通過擬合壓力梯度-滲流速度曲線段，可得到一種連續(xù)函數，將其加入到達西定律方程中，體現啟動壓力帶來的影響。

式中：vp為相滲流速度，m/s；k為絕對滲透率，10-3μm2；krp為相相對滲透率；μp為相粘度，mPa．s；φp為p相的流動勢；M為非線性滲流修正系數； D為油藏海拔深度，m；G為擬啟動壓力梯度，MPa/m；a為影響非線性滲流曲線段的影響因子，a＞0，無量綱；b為滲流曲線中擬啟動壓力梯度的倒數，1/MPa；a、b與地層滲透率有關，由擬合不同滲透率巖心滲流實驗曲線確定。由于連續(xù)函數法由于涉及到多個求解變量，在軟件中的實現相對較為復雜。

(2)壓敏效應模型 通過物理模擬實驗室所做的巖心壓敏實驗可以獲得的壓敏曲線，該曲線說明隨著儲層壓力的降低(相比于原始地層壓力)，滲透率將會降低，可用以下模型對這種壓敏效應進行數學描述：

式中：k為考慮壓敏效應后的地層滲透率；ko為原始地層壓力下的地層滲透率；ak為儲層變形系數；po為原始地層壓力，MPa；p為當前地層壓力。

2 人工裂縫特征參數與油藏耦合的描述方法

如假設人工壓裂只產生大裂縫、且裂縫寬方向的流動可忽略，采用壓裂裂縫與油藏耦合的描述方法可以解決以上主要問題。首先定義油藏為三維網格系統，壓裂裂縫為二維網格系統。裂縫網格系統的流體屬性和裂縫屬性(如縫高、半縫長、孔隙度、滲透率等)可以單獨計算，兩個系統在油藏網格交界面處進行耦合與計算。這樣可以更精準的刻畫裂縫特性，精細描述流體在裂縫中的流動，且裂縫寬不受基質網格大小的限制，但會造成計算矩陣構建較為復雜，增大了計算量。

3 結語

可采用IMPES方法進行求解。首先將油藏和裂縫的油相以及水相方程分別進行差分，然后通過乘以適當的系數，合并油相和水相方程，消去差分方程中的油相和水相飽和度，從而每個油藏網格以及每個裂縫網格都可以得到一個只含壓力未知量的方程，通過求解壓力方程組可以得到每個油藏網格以及每個裂縫網格的壓力，然后將解出的壓力代入油相方程和水相方程，可分別求解出油相和水相的飽和度。