周飛 劉彥成 劉帆 李新戰(zhàn) 孟建勛 劉彥武

(1.陜西省榆林市第二實驗中學(xué);2.西南石油大學(xué);3.西安石油大學(xué))

雙層完井排液壓錐中排水量的確定方法

周飛1劉彥成2劉帆1李新戰(zhàn)2孟建勛2劉彥武3

(1.陜西省榆林市第二實驗中學(xué);2.西南石油大學(xué);3.西安石油大學(xué))

雙層完井排液壓錐是一種相對新穎且有效的控制底水錐進(jìn)的方法,在世界范圍內(nèi)受到廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。為了更好地將其技術(shù)應(yīng)用于開發(fā)底水油藏,針對 Wojtanowicz A.K.提出開發(fā)底水油藏的新思維“雙層完井排液壓錐”,對底水油藏油井的排水量問題進(jìn)行了研究,推導(dǎo)出油井產(chǎn)量與排水量的關(guān)系,這對進(jìn)一步做好底水油藏油井的生產(chǎn)管理工作和科學(xué)開發(fā)底水油藏有一定的指導(dǎo)意義。

底水油藏 完井排液 油井產(chǎn)量 排水量

底水油藏開發(fā)過程中,不可避免地發(fā)生底水錐進(jìn),對該難題已有大量的研究和認(rèn)識[1-5]。本文針對解決該難題相對新穎的思路——雙層完井排液壓錐 (DWS)技術(shù)展開研究[6],基于科學(xué)開發(fā)底水油藏和充分利用底水能量,通過理論推導(dǎo)出一定條件的油井產(chǎn)量下所對應(yīng)的合理排水量,這對于底水油藏的高效合理開發(fā)有著重要的現(xiàn)實意義。

1 理論推導(dǎo)

針對A.K.Wojtanowicz提出的開采無隔板底水油藏方法——“雙層完井排液壓錐”,得到如下的理論公式[7]。

其理論假設(shè)條件如下:

◇滿足達(dá)西定律;

◇穩(wěn)定狀態(tài)和平面徑向流;

◇流體視為不可壓縮流體;

◇水平滲透率滿足:Kh= Kradial= Kx= Ky;

◇油層射孔段在油層的上部,水層射孔段在油水界面下部;

◇在水層中的滲流同樣也是平面徑向流;

◇沒有氣頂,只有原油和地層水的流動;

◇儲層有強水驅(qū)作用,即水層的厚度不隨時間變化;

◇hw、hx、hpw、hc等是儲層的實際參數(shù) (常數(shù));ho是油層的厚度,隨著開采的進(jìn)行油層厚度不斷下降,但是滿足如下條件:ho>hc。

圖1 DWS控制底水錐進(jìn)的示意圖

基于上述假設(shè)和圖1所示的模型,油井壓力平衡需滿足如下關(guān)系式:

式中 ΔPtop——頂部油層射孔段處的壓力,MPa;

ΔPbot——底部油層射孔段處的壓力,MPa;

ΔPcow1——發(fā)生“水錐”、突破油層時的臨界毛管壓力,MPa;

ΔPcow2——發(fā)生“油錐”、突破水層時的臨界毛管壓力,MPa。

式中 ρw——水相密度,kg/m3;

ρo——油相密度,kg/m3;

g——重力加速度 (取9.8),m/s2;

hw——水層厚度,cm;

hx——水層射孔段的高度,cm;

hpw——水層射開厚度,cm。

由達(dá)西定量推導(dǎo)得到如下油井產(chǎn)液量的關(guān)系式:

式中 Qtop——油層段產(chǎn)油量,m3/d;

Qbottom——水層段產(chǎn)水量,m3/d;

M ——流度比,無量綱;

Bw——原油的體積系數(shù);

hw——水層厚度,m;

hd——水層射開端距離油水界面處的高度,

式中 ΔPbot——底部水層射孔段處泵提供的壓力,MPa;

Kw——油層滲透率 ,10-3μm2;

μw——水相黏度,mPa·s。

2 排水量的確定

以塔里木盆地砂巖底水油藏某油井為例,其油井參數(shù)如下:

圖2是結(jié)合油田實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)和給定經(jīng)濟極限產(chǎn)油量下對應(yīng)的平衡排水量之間的關(guān)系曲線。

圖2 DWS控制底水錐進(jìn)中產(chǎn)油量、排水量與泵所產(chǎn)生壓力之間的關(guān)系圖

結(jié)合上述理論和圖2可以得出,當(dāng)排水量大于A點處的臨界排水量時,則會使理論公式 (1)達(dá)不到平衡,即儲層中OWC處的平衡打破,油反而會突破到水層,顯然這樣做不僅浪費了大量的能量(泵所提供動力),而且有違排水壓錐的現(xiàn)實目的;反之,產(chǎn)油量大于B點處的臨界產(chǎn)油量時,則會發(fā)生底水錐進(jìn),甚至水淹,也達(dá)不到排水壓錐的效果。所以,綜合考慮,在一定的產(chǎn)油量下 Q經(jīng)濟極限=45 m3/d,交點 A處對應(yīng)的排水量為合理排水量。

3 結(jié)論

本文研究了無隔板底水油藏油井中抑制底水錐進(jìn)的方法,同時指出了在雙層完井排液中油井臨界產(chǎn)油量Qtop、臨界排水量Qbottom與泵所提供的壓力ΔPbot之間的理論關(guān)系,并理論推導(dǎo)出一定產(chǎn)油量下的最佳排水量 (B點處對應(yīng)的 Qbottom),對科學(xué)開發(fā)底水油藏有一定的現(xiàn)實意義。

[1]Leonid M Surguchev.Water shut-off:simulation and laboratory evaluation:SPE 50609[R],1998.

[2]李傳亮.帶隔板底水油藏油井射孔井段的確定方法[J].新疆石油地質(zhì),2004,25(2):199-201.

[3]李傳亮.帶隔板底水油藏油井見水時間預(yù)報公式[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),1997,16(4):49-50.

[4]李傳亮.底水油藏的壓錐效果分析[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2006,25(5):45-47.

[5]范鳳英.化學(xué)凝膠隔板阻斷底水錐進(jìn)礦場試驗[J].鉆采工藝,2003,26(4):86-89.

[6]Fia Adhl Utama.An analytical model to predict segregated flow in the downhole water sink completion and anisotropic reservoir:SPE 120196[R],2008.

[7]Jin L.An analytical model for water coning control installation in reservoir with bottom water:PETSOC[R],2009.

10.3969/j.issn.1002-641X.2010.12.011

2010-06-08)