◇中國(guó)石油化工股份有限公司中原油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院 王鑫敏

中原油田東濮老區(qū)已進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)中后期，穩(wěn)產(chǎn)難度增大。采液速度作為影響油藏總體開(kāi)發(fā)效果的因素之一，通過(guò)采取增產(chǎn)增注措施、改善滲流條件等辦法措施調(diào)整產(chǎn)液結(jié)構(gòu)，是高含水期穩(wěn)產(chǎn)降遞減的重要手段。本文通過(guò)油藏工程方法論證提液機(jī)理以及采液速度與采油速度關(guān)系，采用數(shù)值模擬方法確定東濮老區(qū)合理采液速度與提液界限，為東濮老區(qū)水驅(qū)油藏高質(zhì)量穩(wěn)產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

中原油田東濮老區(qū)經(jīng)過(guò)四十多年開(kāi)發(fā)，主力油田已普遍進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)中后期，截至2020年末，綜合含水達(dá)94.72%，采出程度26.54%，穩(wěn)產(chǎn)難度增大。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和礦場(chǎng)實(shí)踐研究表明，采液指數(shù)隨含水變化呈現(xiàn)出“U”型，高含水期的產(chǎn)液能力會(huì)大幅增加。但近年來(lái)，東濮地區(qū)年產(chǎn)液量連續(xù)下降，綜合含水持續(xù)上升，采液速度沒(méi)有隨著含水的升高而加大，反而大幅度下降，從原來(lái)保持穩(wěn)定的7%下降至4%。本文通過(guò)論證高含水期合理采液速度，形成有效提液技術(shù)界限，為東濮老油田水驅(qū)油藏持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)提供技技術(shù)支撐。

1 提液機(jī)理

由達(dá)西定律以及裘比公式可知，油井產(chǎn)液量由生產(chǎn)壓差和地層流動(dòng)系數(shù)決定。

適當(dāng)采取增產(chǎn)增注措施、改善滲流條件、擴(kuò)大生產(chǎn)壓差、提高供液能力與采液能力等辦法，能夠提高油井產(chǎn)液量，以保持合理的采油速度和較長(zhǎng)的穩(wěn)產(chǎn)期[1]。

地層流動(dòng)系數(shù)表示流體在地層中流動(dòng)難易程度的參數(shù)。其定義為地層滲透率K乘以地層厚度h除以地層流體黏度μ，單位為10-3μm2·m/mP·s。地層流動(dòng)系數(shù)大，表示油層通過(guò)流體的能力強(qiáng)。提高流動(dòng)系數(shù)可以通過(guò)酸洗、壓裂等儲(chǔ)層改造方式提高滲透率，通過(guò)物理化學(xué)方法降低原油粘度。

生產(chǎn)壓差即地層壓力與井底流壓的差，擴(kuò)大生產(chǎn)壓差是常用的提高油井產(chǎn)液量方法。通常通過(guò)注水提高地層壓力，通過(guò)放大油嘴降低井底流壓實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大生產(chǎn)壓差。

2 合理采液速度

2.1 采油速度與采液速度的關(guān)系

合理的采油速度能夠在保持較高采收率的條件下，充分發(fā)揮油井的采油能力和注水井的注水能力，提高經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)開(kāi)發(fā)資料分析可得，注水開(kāi)發(fā)條件下對(duì)于固定層系井網(wǎng)的油藏單元來(lái)說(shuō)，采油速度完全依賴于采液速度。采用油藏工程方法驗(yàn)證采油速度與采液速度關(guān)系。

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得出，穩(wěn)產(chǎn)階段的采油速度與采液速度在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下呈直線關(guān)系：

其中Vo為 采油速度，VL為采液速度，a和b為常數(shù)。

圖1 濮城沙二下采油速度與采液速度倒數(shù)關(guān)系圖

以濮城沙二下油田實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)為例，可以看出濮城沙二下油田采油速度Vo與 采液速度倒數(shù)1/VL符 合規(guī)律呈指數(shù)變化。當(dāng)提高采液速度時(shí)，采油速度隨之增加。

將上式取對(duì)數(shù)后可得，

其中，

當(dāng)Vo=∞時(shí)，1/VL==0，則Vo=a為油田開(kāi)發(fā)當(dāng)前狀態(tài)下（包括物性、層系井網(wǎng)等狀態(tài)）的理論極限采油速度。在一定層系、井網(wǎng)密度和注水開(kāi)發(fā)方式下，油田實(shí)際采液速度只能達(dá)到一個(gè)有限值[2]。

圖2表明濮城沙二下油藏logVo與1/VL關(guān)系，線性回歸可得公式：

圖2 濮城沙二下logVo與 1/VL關(guān)系圖

相關(guān)系數(shù)R2為0.9，表明半對(duì)數(shù)直線關(guān)系相關(guān)性好，直線截距A=0.5281，濮城沙二下油藏理論極限采油速度即V∝=a=10A=3.3739%。不僅穩(wěn)產(chǎn)階段要提高采液速度以保持采油速度，在Vo達(dá)到極限進(jìn)入遞減階段后，如果降低采液速度，采油速度則顯著下降。由于含水率不斷上升，要繼續(xù)保持穩(wěn)產(chǎn)就必須大力提高采液速度。

2.2 合理采液速度確定

基于Logistic旋回模型建立含水率與時(shí)間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型來(lái)確定合理采液速度[3]。

將上式兩邊取對(duì)數(shù)可得：

式中t為從見(jiàn)水開(kāi)始計(jì)算的油田生產(chǎn)時(shí)間，F(xiàn)和a為常數(shù)系數(shù)。

圖3 濮城沙二下時(shí)間和ln（（1-fw）/fw）擬合曲線

通過(guò)對(duì)濮城沙二下油藏歷史數(shù)據(jù)擬合，可以得出F=0.2621，a=0.0055，代入含水率與時(shí)間數(shù)學(xué)模型關(guān)系式可得：

含水率與采出程度的關(guān)系數(shù)學(xué)模型為：

兩邊取對(duì)數(shù)，整理可得：

其中C、D、M、N均為常數(shù)。

與含水率與時(shí)間關(guān)系式結(jié)合可得：

將濮城沙二下油藏歷史數(shù)據(jù)擬合，可以得出M=8.6754，N=9.3801，代入含水率與采出程度關(guān)系式可得：

最終可得：

合理采油速度為Vo=R（tn+12）-R(tn)=0.6191%，即可通過(guò)VL=V0/1-fw求得不同程度含水條件下的合理采液速度。

3 提液界限研究

參考濮城沙二下油藏地質(zhì)條件，建立雙層提液概念模型，在井組生產(chǎn)至含水90%時(shí)提液，對(duì)比4%、6%、8%、10%、12%和14%共6種不同采液速度的開(kāi)發(fā)效果，可得，隨著采液速度增大，井組最終采收率增加，采液速度10%左右趨于平穩(wěn)。

表1 不同采液速度下采出程度表

對(duì)比不同滲透率極差下不同采液速度開(kāi)發(fā)效果，同樣在井組含水90%時(shí)提液，分別計(jì)算滲透率級(jí)差2、4、6、8，采液速度由4%提高到6%、8%、10%、12%、14%，6個(gè)模型24組方案。

結(jié)果表明隨提液幅度增大，采液速度增加，采出程度增加幅度逐漸增大。當(dāng)采液速度達(dá)到一定時(shí)，則采出程度增加幅度幾乎趨近于穩(wěn)定。

表2 不同極差提液前后采出程度表

在相同的滲透率級(jí)差和提液時(shí)機(jī)下，存在一個(gè)合理的采液速度，當(dāng)滲透率級(jí)差為2～10倍時(shí)，最佳采液速度為10%～14%，級(jí)差越大需要采液速度越高。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）采液速度是影響油藏總體開(kāi)發(fā)效果的因素之一，提高產(chǎn)液量，保持合理的采液速度對(duì)油田持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)具有重要意義。

（2）采液速度增加，采出程度增加幅度逐漸增大，當(dāng)采液速度達(dá)到一定時(shí)，則采出程度增加幅度幾乎趨近于穩(wěn)定，保持穩(wěn)產(chǎn)必須大力提高采液速度。

（3）在相同的滲透率級(jí)差條件下存在一個(gè)合理的采液速度，級(jí)差越大需要采液速度越高。