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        渤海南部中輕質(zhì)油藏采油速度界限確定

        2018-03-19 05:41:55陽曉燕張建民張占華陳曉明
        特種油氣藏 2018年1期
        關(guān)鍵詞:輕質(zhì)油遞減率采出程度

        陽曉燕,張建民,張占華,陳曉明,王 龍

        (中海石油(中國)有限公司天津分公司,天津 300452)

        0 引 言

        針對高投入、高風(fēng)險的海上油田,提高采油速度是獲取高產(chǎn)量的有效途徑[1-2]。然而,油藏采油速度過高,易加快邊底水、注入水突破,遞減率加快[3-4],因此,對合理采油速度界限的研究顯得極為重要[5-7]。渤海南部油田以中輕質(zhì)油藏為主,黏度為0.4~16.0 mPa·s。投產(chǎn)初期,部分井區(qū)采油速度高,需對各區(qū)塊、單井進行生產(chǎn)制度優(yōu)化,確保油田和區(qū)塊的合理開發(fā)?;贚everett函數(shù)式以及相對滲透率經(jīng)驗公式,建立采油速度與含水率、遞減率的理論模型,并結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù),提出渤海南部中輕質(zhì)油藏的合理采油速度界限。

        1 采油速度理論模型

        在油田動態(tài)分析中,產(chǎn)水率是一個重要的指標,即Leverett函數(shù)表達式[8-9]:

        (1)

        式中:fw為含水率,%;Kro、Krw為油、水相對滲透率;μw為地層水黏度,mPa·s;μo為地層原油黏度,mPa·s。

        為便于應(yīng)用,常將相對滲透率的比值表示為含水飽和度的函數(shù)[8],即:

        (2)

        式中:Sw為含水飽和度;a、b為相對滲透率曲線回歸參數(shù)。

        水驅(qū)油效率表達式為[8]:

        (3)

        式中:R為采出程度;Swi為束縛水飽和度。

        聯(lián)立式(1)~(3),對方程兩邊求導(dǎo),可得:

        (4)

        式中:t為時間變量,a。

        當dt=1時,即建立采油速度模型為:

        (5)

        式中:vo為采油速度,%;Fw為年含水上升速度,%。

        從式(5)可以看出,一個油田是否適合高速開發(fā),油田的固有屬性決定其開發(fā)規(guī)律[10]。油田束縛水飽和度和相對滲透率曲線對采油速度影響較大,含水階段的變化以及對開發(fā)效果的需求也決定著油田合理采油速度的取值。為更直觀地描述不同采油速度對油田開發(fā)效果的影響,建立遞減率與采油速度的理論模型。

        當油田進入遞減階段后[11-13],建立遞減率與含水率的表達式,通過推導(dǎo)得:

        (6)

        式中:Dt為遞減率,%;Ql為階段產(chǎn)液量,m3;Qo為階段產(chǎn)油量,m3。

        對式(6)進一步推導(dǎo),可建立遞減率與含水率的表達式:

        (7)

        將式(7)代入式(4),可建立采油速度對遞減率影響的數(shù)學(xué)模型:

        Dt=vob(1-Swi)fw

        (8)

        2 采油速度影響因素圖版

        利用油田或者區(qū)塊相對滲透率曲線,確定相對滲透率曲線回歸參數(shù),進而確定該油田的采油速度圖版。以渤中35-2油田為例,通過回歸該油田油水相對滲透率比值與含水飽和度的關(guān)系曲線,可得b=21.76。將b值以及束縛水飽和度代入式(5)、(8),可建立采油速度相關(guān)圖版(圖1、2)。可以看出,油田的相對滲透率曲線對油田的開發(fā)策略有決定性作用。

        圖1 不同采油速度下年含水上升速度隨含水率變化曲線

        圖2 不同含水率下采油速度對年遞減率的影響

        采油速度對油田年含水上升速度及年遞減率影響較大,采油速度越高,年含水上升速度越快。隨著采油速度的增加,遞減率逐漸加大,過高的采油速度將對油田后續(xù)開發(fā)帶來不利影響。然而,海上油田考慮平臺壽命問題[14-15],采油速度過低,平臺壽命期內(nèi)采出程度有限。為此,對于海上油田,需結(jié)合平臺壽命內(nèi)的采出程度,進一步確定油田的合理采油速度。

        3 合理采油速度的確定

        根據(jù)渤中35-2油田地質(zhì)情況,在油田已鉆井方案基礎(chǔ)上,采用數(shù)值模擬法進行研究。設(shè)置4個不同方案,對應(yīng)的生產(chǎn)壓差分別為0.5、1.0、1.5、2.0 MPa,對應(yīng)的采油速度分別為1.9%、3.8%、6.0%、7.3%。數(shù)值模擬結(jié)果見表1。

        表1 合理采油速度研究數(shù)據(jù)

        由表1可知,隨著初期采油速度增加,采收率逐漸降低;采油速度小于6.0%時,對采收率的影響不大,采油速度大于6.0%后,對采收率影響較大;海上油田平臺壽命有限(20 a),隨著采油速度增加,平臺壽命內(nèi)采出程度逐漸增加,然后降低,采油速度存在最優(yōu)值。

        綜合考慮海上油田開發(fā)時間與開發(fā)成本,以平臺壽命內(nèi)的采出程度為依據(jù),同時考慮平臺的日處理能力、遞減率、含水率等確定采油速度界限。研究結(jié)果表明,采油速度過低,在有限的時間里采出程度遠小于油田的采收率,當采油速度增至6%以后,在平臺壽命期間,采出程度基本與采收率保持一致。如果油藏實施強注強采,采油速度過高,則會破壞地下油水關(guān)系,造成邊水、底水突進或油層水淹,使得油井含水上升急劇,遞減率加快。因此,渤海南部中輕質(zhì)油藏合理采油速度應(yīng)控制在6%以內(nèi)。

        4 實例分析

        4.1 指導(dǎo)油田開發(fā)方案編制

        墾利10-4油田主要受構(gòu)造、斷層控制,為層狀構(gòu)造油藏,砂體縱向疊合好,縱向油層多,原油黏度為4.86~5.92 mPa·s,平均滲透率為762.7×10-3μm2,平均孔隙度為29.1%,為中、高孔滲儲層。在油田開發(fā)方案編制過程中,探井測試比采油指數(shù)為11.56 m3/(d·MPa·m),計算單井產(chǎn)能高,油田初步方案確定開發(fā)井22口,油田初期采油速度能達到7%。然而,渤海南部已有一個采油速度為7%的油田,含水快速突破,產(chǎn)量遞減加大,對于油田開發(fā)產(chǎn)生負面影響。結(jié)合墾利10-4油田基礎(chǔ)資料,論證該油田合理采油速度為4.5%。對此進行方案優(yōu)化,最終確定開發(fā)井為17口,既降低了開發(fā)成本,又保證了油田的合理開發(fā)。2016年油田全面投產(chǎn),含水上升緩慢,產(chǎn)量保持穩(wěn)定,生產(chǎn)形勢良好(圖3)。

        圖3 墾利10-4油田日產(chǎn)油、含水率隨時間變化曲線

        4.2 指導(dǎo)新油田高效開發(fā)

        渤中35-2油田位于渤海南部海域,構(gòu)造均受斷層控制,形成眾多的斷鼻、斷塊及斷背斜圈閉,斷裂系統(tǒng)復(fù)雜,平均孔隙度為29.7%,平均滲透率為1 000×10-3μm2,為中、高孔滲儲層;地面原油密度為889 kg/m3,地層原油黏度為3.42 mPa·s,為中輕質(zhì)油藏。

        該油田于2014年5月投產(chǎn),根據(jù)研究結(jié)果,分井區(qū)確定區(qū)塊采油速度,油田整體采油速度控制在6%以內(nèi),可取得較好的開發(fā)效果。實際生產(chǎn)中,結(jié)合產(chǎn)量目標,基于新油田多做貢獻的原則,依據(jù)理論研究圖版,對邊底水較強的砂體適當控制采油速度,對儲量規(guī)模較大、單井控制儲量較高的砂體以及邊部注水、高部位的生產(chǎn)井,應(yīng)適當提高采油速度生產(chǎn)(表2)。

        投產(chǎn)以來,該油田產(chǎn)量形勢穩(wěn)定,連續(xù)4 a超過開發(fā)方案設(shè)計產(chǎn)量(表3)。油井含水上升緩慢,年自然遞減始終控制在理論曲線之內(nèi),開發(fā)效果良好。合理的采油速度既保證了產(chǎn)量目標,又有效地控制了油田遞減,為油田的高效開發(fā)提供了保障。

        表2 渤中35-2油田各井區(qū)采油速度優(yōu)化

        表3 油田整體開發(fā)方案與實際年產(chǎn)量對比

        4.3 指導(dǎo)老油田綜合調(diào)整

        渤中34-1油田主力層位為明化鎮(zhèn)組,平均孔隙度為30.7%,平均滲透率為1 210×10-3μm2,為高孔、高滲儲層,地層原油黏度為1.02~12.60 mPa·s,為中輕質(zhì)油藏。該油田于2007年投產(chǎn),經(jīng)過動態(tài)認識及滾動擴邊,地質(zhì)儲量翻倍,油田處于中含水階段,采油速度不足2.0%。結(jié)合油田開發(fā)規(guī)律以及合理采油速度策略,將采油速度提高至3.0%。由于油田多數(shù)生產(chǎn)井可以達到設(shè)計生產(chǎn)壓差,為此,2014年提出綜合調(diào)整方案,進行局部加密,進一步完善注采井網(wǎng),提高油田儲量動用程度。該油田綜合調(diào)整方案增加27口井,2015年10月綜合調(diào)整結(jié)束,全面投產(chǎn),新增產(chǎn)能近1 500 m3/d,油田開發(fā)效果變好,采收率大幅提高(圖4)。

        圖4 渤中34-1油田開發(fā)效果

        5 結(jié) 論

        (1) 合理的采油速度對海上油田的高效開發(fā)至關(guān)重要。通過理論推導(dǎo),建立了采油速度與含水率、遞減率的理論模型,并建立相關(guān)圖版,由此可確定油田的合理采油速度。該圖版對中輕質(zhì)油藏合理采油速度的確定具有指導(dǎo)性。

        (2) 利用油藏數(shù)值模擬技術(shù)可確定采油速度界限,為海上中輕質(zhì)油田高效開發(fā)提供依據(jù)。

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