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        高含水砂巖油藏驅(qū)替壓力調(diào)整研究

        2021-07-09 03:33:10王少鵬孫廣義翟上奇常會(huì)江
        關(guān)鍵詞:效率

        王 鵬,王少鵬,孫廣義,翟上奇,常會(huì)江

        (中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司渤海石油研究院,天津 300459)

        渤海BZ油田是渤海首個(gè)依托單砂體采用水平井開發(fā)的河流相油田,主力砂體位于新近系明化鎮(zhèn)組,平均孔隙度為31.8%,平均滲透率為1 857×10-3μm2,地層原油黏度為8.21~22.80 mPa·s。平均油水井井距為400 m。油田目前采出程度為25.8%,含水率為86.8%,穩(wěn)油控水難度大,因此研究注水井和生產(chǎn)井之間壓力梯度的分布和變化,建立有效的驅(qū)替壓力系統(tǒng),對(duì)于高含水砂巖油藏后期開發(fā)具有非常重要的意義[1-4]。殷代印等[5-6]通過(guò)物模實(shí)驗(yàn)開展了驅(qū)油效率與驅(qū)替壓力梯度之間的關(guān)系研究,實(shí)驗(yàn)表明,隨著驅(qū)替壓力梯度的增加,驅(qū)油效率增加,但是存在驅(qū)替壓力梯度高點(diǎn),部分空隙剩余油不能隨驅(qū)替壓力梯度增加而流動(dòng)。馮其紅、李尚等[7-8]通過(guò)物模實(shí)驗(yàn)研究了巖石孔隙波及其與驅(qū)替壓力梯度之間的關(guān)系,巖心在進(jìn)入高含水階段后,波及增長(zhǎng)緩慢。筆者從一源一匯連線一點(diǎn)處的勢(shì)理論入手[9],根據(jù)穩(wěn)定徑向滲流公式計(jì)算了主流線上任一點(diǎn)M處的驅(qū)替壓力梯度[10-11],只要已知注水井和生產(chǎn)井的井底壓力、地層壓力以及注采井距就可以確定注采井之間任一點(diǎn)的驅(qū)替壓力梯度。

        1 高含水油藏注采井間驅(qū)替壓力梯度計(jì)算

        不等產(chǎn)量-源-匯示意圖如圖1所示。設(shè)在均質(zhì)無(wú)限大地層中有不同產(chǎn)量的A、B2口井,其中A為注水井,日注水量為qw;B為生產(chǎn)井,日產(chǎn)油量為qo,2井之間距離為R,則AB兩井主流線上任意一點(diǎn)M(距離注水井為r)的勢(shì)φM為:

        圖1 不等產(chǎn)量-源-匯示意圖

        (1)

        (2)

        式中:h為油層有效厚度,m;C為與儲(chǔ)層性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。

        根據(jù)滲流理論可知:

        (3)

        (4)

        (5)

        式中:pe為地層壓力,MPa;pwf為生產(chǎn)井井底壓力,MPa;pinf為注水井井底壓力,MPa;re為泄油半徑,m;μo為原油黏度,mPa·s;μw為注入水黏度, mPa·s;ho為油井射孔厚度,m;hw為水井射孔厚度,m;Ko為油相有效滲透率,10-3μm2;Kw為水相有效滲透率,10-3μm2;φ為流體勢(shì);μ為流體黏度,mPa·s;K為滲透率,10-3μm2;p為壓差,MPa。

        假設(shè)儲(chǔ)層面積相對(duì)于油井分布范圍很大,則可近似認(rèn)為各井到供給邊界的距離相等(均為re)。

        則地層中任一點(diǎn)的勢(shì)為:

        (6)

        供給邊界處的勢(shì)為:

        (7)

        將式(7)減去式(6),并將式(3)~式(5)代入,整理后即可得到A、B2井主流線上任一點(diǎn)M處的驅(qū)替壓力梯度:

        (8)

        式中:GD為驅(qū)替壓力梯度,MPa/m;rw為井筒半徑,m。

        式(8)表明,只要已知注水井和生產(chǎn)井的井底壓力、地層壓力以及注采井距就可以確定注采井之間任一點(diǎn)的驅(qū)替壓力梯度。

        選取渤海BZ油田實(shí)際參數(shù),井距R=400 m,井筒半徑rw=0.1 m,地層壓力pe=10.75 MPa,生產(chǎn)井井底壓力pwf=7.6 MPa,注水井井底壓力pinf=15.4 MPa,計(jì)算渤海BZ油田壓力梯度分布如圖2所示。

        圖2 油層注采井間驅(qū)替壓力梯度分布示意圖

        從圖2中可以看出,驅(qū)替壓力梯度在注水井和生產(chǎn)井附近很大,而在注采井之間逐漸減弱,并在注采井主流線中點(diǎn)附近取得最小值,注入水能量主要消耗在井筒附近。因此在不同的注采井距下,注采井之間必然存在一個(gè)最小驅(qū)替壓力梯度GDmin,只有當(dāng)最小驅(qū)替壓力梯度完全克服油層的啟動(dòng)壓力梯度GDI時(shí),有效注采關(guān)系才能建立,此時(shí)GDmin所對(duì)應(yīng)的井距即是有效驅(qū)替壓力系統(tǒng)建立的極限注采井距。當(dāng)生產(chǎn)井和注水井之間的距離恰好等于極限注采井距時(shí),注入水驅(qū)替壓力梯度的最小值等于儲(chǔ)層的啟動(dòng)壓力梯度,注采關(guān)系開始建立[12-16]。

        2 驅(qū)替壓力室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究

        為了得到高水驅(qū)倍數(shù)下的驅(qū)替壓力與驅(qū)替效率之間的關(guān)系,開展了渤海BZ油田500倍水驅(qū)條件下的一維水驅(qū)油效率實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)用巖心為BZ油田天然巖心,巖心長(zhǎng)度為6.14 cm,巖心直徑為2.24 cm,孔隙度為31.0%,束縛水飽和度為28.9%,空氣滲透率為1 538 mD,模擬油黏度為11.7 mPa·s,模擬地層水黏度為0.5 mPa·s,實(shí)驗(yàn)方法為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的恒速法。

        室內(nèi)巖心實(shí)驗(yàn)表明,即使已進(jìn)入高含水期,通過(guò)提高驅(qū)替壓力梯度,能夠有效提高驅(qū)油效率。研究表明,隨著驅(qū)替倍數(shù)增大,驅(qū)替壓力梯度增大,驅(qū)油效率提高,并且驅(qū)油效率提高幅度先增大后減緩。驅(qū)替倍數(shù)從50增大到500,驅(qū)替壓力梯度由0.005 MPa/cm提高至0.031 MPa/cm,驅(qū)油效率可以提高6.3%,如圖3和表1所示。

        圖3 壓力梯度與驅(qū)油效率關(guān)系

        表1 壓力梯度與驅(qū)油效率及剩余油飽和度關(guān)系表

        3 技術(shù)應(yīng)用效果

        井距越大,注采井間壓力梯度越小,要達(dá)到相同增油幅度,驅(qū)替壓差越大?;谖⒂^剩余油分布,以增大驅(qū)替壓力梯度為目標(biāo),對(duì)生產(chǎn)井通過(guò)提液增大生產(chǎn)壓差,對(duì)注水井增注,增大注水壓差,指導(dǎo)井組注采調(diào)整。以渤海BZ油田A39井組為例,該井組形成1注4采井網(wǎng),其中A39井注水,A14、A15、B25、B26井采油,如圖4所示。對(duì)4口生產(chǎn)井進(jìn)行提液提高驅(qū)替壓力梯度,相應(yīng)注水井A39井實(shí)施增注,如表2所示。

        表2 A39井組生產(chǎn)井注采調(diào)整方案參數(shù)

        圖4 A39井組井位圖

        從2018年4月到2019年12月底,4口生產(chǎn)井提液高峰日增油50 m3/d,單井增油幅度10%~50%,累積增油1.76×104m3,增油效果明顯,如圖5和圖6所示。將技術(shù)成果應(yīng)用于渤海河流相主要油田渤海BZ、渤海34、渤海CFD、渤海QHD等油田剩余油高效挖潛,近3年指導(dǎo)生產(chǎn)井產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整295井次,增油量達(dá)91×104m3,其中2019年增油39×104m3。

        圖5 4口井開采曲線

        4 結(jié)論

        (1)基于均質(zhì)地層一源一匯連線一點(diǎn)處的勢(shì)理論,根據(jù)穩(wěn)定徑向滲流公式計(jì)算得到均質(zhì)儲(chǔ)層條件下源匯主流線上任一點(diǎn)M處的驅(qū)替壓力梯度。

        (2)室內(nèi)巖心實(shí)驗(yàn)表明,即使已進(jìn)入高含水期,通過(guò)提高驅(qū)替壓力梯度能夠有效提高驅(qū)油效率;驅(qū)替倍數(shù)從50增大到500,驅(qū)替壓力梯度由0.005 MPa/cm提高至0.031 MPa/cm,驅(qū)油效率可以提高6.3%。

        (3)以渤海BZ油田A39井組為例,對(duì)4口生產(chǎn)井進(jìn)行提液,1口注水井實(shí)施增注,提高驅(qū)替壓力梯度。4口生產(chǎn)井提液高峰日增油50 m3/d,單井增油幅度10%~50%,累積增油1.76×104m3,增油效果明顯。

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