路永萍,馬會(huì)彩,張立敏,馬敬華,李小園,王學(xué)立

(中國(guó)石油大港油田公司第三采油廠,河北滄縣061035)

段六撥低滲透油田合理生產(chǎn)壓差優(yōu)化研究與應(yīng)用

路永萍,馬會(huì)彩,張立敏,馬敬華,李小園,王學(xué)立

(中國(guó)石油大港油田公司第三采油廠,河北滄縣061035)

針對(duì)中含水低滲油藏含水上升快、層間差異大、部分低滲透儲(chǔ)層難以動(dòng)用的開(kāi)發(fā)矛盾,以段六撥油田為例,通過(guò)應(yīng)用Logistic旋回?cái)?shù)學(xué)模型、模擬流入動(dòng)態(tài)曲線方程,對(duì)低滲透油藏進(jìn)行合理生產(chǎn)壓差以及合理注采比評(píng)估,提出優(yōu)化注水,調(diào)整油井開(kāi)發(fā)思路,即在油藏合理注采比前提下,通過(guò)合理優(yōu)化采油端生產(chǎn)壓差,啟動(dòng)相對(duì)低滲透的弱動(dòng)用儲(chǔ)層,有效提高油層動(dòng)用程度。在段六撥油田應(yīng)用該技術(shù)實(shí)施14口,日產(chǎn)油增加27.61 t,含水下降3.3%,累計(jì)增油6 507 t。

段六撥油田;Logistic旋回?cái)?shù)學(xué)模型;合理生產(chǎn)壓差

1 油田基本情況

段六撥油田位于黃驊坳陷孔店構(gòu)造帶與烏馬營(yíng)構(gòu)造帶之間,為一由斷層夾持的東西向斷塊,主要含油層位為古近系沙河街組沙三段、孔店組孔一段棗0和棗Ⅱ、Ⅲ油組,油藏埋藏較深(2 900～3 500 m),含油面積6.5 km2,地質(zhì)儲(chǔ)量1 017×104t,可采儲(chǔ)量278×104t,儲(chǔ)層平均孔隙度為15.9%,滲透率31.3×10-3μm2,為中豐度低滲透油藏,原始地層壓力35.14 M Pa,飽和壓力12.57 M Pa。

段六撥油田的相滲曲線有以下幾個(gè)特點(diǎn):油水兩相滲流帶相對(duì)較窄,為33%;兩相等滲點(diǎn)的含水飽和度為67%,親水性較強(qiáng);隨含水飽和度升高,油相滲透率大幅度下降,水相滲透率卻不上升。根據(jù)相滲曲線反映的段六撥油田滲流特征和油藏開(kāi)發(fā)規(guī)律,無(wú)因次產(chǎn)液指數(shù)曲線在低含水(小于20%)期下降很快,中、高含水期(20%～60%)呈較緩的上升趨勢(shì),進(jìn)入特高含水期后上翹明顯[1]。因此,中、低含水期靠提高排液量來(lái)增加產(chǎn)量是困難的,必須通過(guò)相應(yīng)的技術(shù)手段控制含水上升幅度,保持含水穩(wěn)定,從而確保段六撥油田進(jìn)入中、低含水期在產(chǎn)液量變化不大的情況下,保證產(chǎn)量的基本穩(wěn)定。

2 基本思路和理論依據(jù)

在油藏合理注采比和地層能量保持良好的前提下,以采油井生產(chǎn)方式的調(diào)整為核心,通過(guò)在采油端合理優(yōu)化生產(chǎn)壓差的開(kāi)發(fā)方式,啟動(dòng)相對(duì)低滲透的弱動(dòng)用儲(chǔ)層,達(dá)到啟動(dòng)新層、降低含水、改善水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果的目的。此種開(kāi)發(fā)思路主要是針對(duì)中含水低滲油藏層間差異大、含水上升快而造成的部分低滲透儲(chǔ)層難以動(dòng)用的開(kāi)發(fā)矛盾,通過(guò)進(jìn)行合理驅(qū)動(dòng)壓力梯度、Logistic旋回?cái)?shù)學(xué)模型注采比評(píng)估以及適宜生產(chǎn)壓差優(yōu)選,通過(guò)增大注水和生產(chǎn)壓差,啟動(dòng)部分低滲的弱動(dòng)用層,達(dá)到降低油藏綜合含水、提高原油產(chǎn)量目的,從而為中含水期低滲透油藏高效開(kāi)發(fā)提供一種技術(shù)手段[2]。

3 生產(chǎn)及注水參數(shù)優(yōu)化

3.1 合理驅(qū)動(dòng)壓力梯度優(yōu)化

以天然巖心進(jìn)行室內(nèi)驅(qū)替實(shí)驗(yàn)[3],實(shí)驗(yàn)溫度為25℃,實(shí)驗(yàn)流體采用抽真空煤油,用氮?dú)鈱⒚河屯迫藥r心,通過(guò)調(diào)節(jié)氮?dú)馄砍隹趬毫?lái)控制巖心兩端的驅(qū)替壓差。實(shí)驗(yàn)基本原理是利用“壓差-流量”關(guān)系,通過(guò)改變巖心兩端壓差并測(cè)量流體通過(guò)巖心的流速來(lái)求得“壓差-流量”關(guān)系曲線,從而利用曲線斜率在壓差坐標(biāo)軸上的截距來(lái)求取巖心的啟動(dòng)壓力梯度,建立啟動(dòng)壓力梯度的理論圖版;巖心滲透率越小,對(duì)應(yīng)啟動(dòng)壓力梯度值就越大,當(dāng)巖心滲透率降低到一定值后,隨著滲透率降低,啟動(dòng)壓力梯度急劇上升?？梢?jiàn)對(duì)于低滲透油田,地層平均滲透率對(duì)啟動(dòng)壓力梯度的大小影響非常顯著。通過(guò)圖版理論計(jì)算合理驅(qū)動(dòng)壓力梯度為0.011 5 M Pa/cm。

滲流速度與壓力梯度分為非線性段和擬線性段兩部分,單位粘度最小啟動(dòng)壓力梯度與滲透率的關(guān)系為[4]:

單位粘度臨界驅(qū)替壓力梯度與滲透率的關(guān)系為:

式中:△P/L——壓力梯度,M Pa·cm-1;μ——流體粘度 ,m Pa·s;K——滲透率 ,10-3μm2。

某種流體在一定物性?xún)?chǔ)集層中滲流時(shí),隨著壓力梯度的增大,會(huì)出現(xiàn)3種不同的滲流狀態(tài):當(dāng)驅(qū)替壓力梯度小于最小啟動(dòng)驅(qū)替壓力梯度時(shí),流體不流動(dòng);當(dāng)驅(qū)替壓力梯度大于臨界驅(qū)替壓力梯度時(shí),流體處于易流狀態(tài);當(dāng)驅(qū)替壓力梯度介于二者之間時(shí),流體處于低速高阻不易流狀態(tài)[5]。段六撥油田滲透率31.3×10-3μm2,通過(guò)單位粘度最小啟動(dòng)壓力梯度與滲透率和單位粘度臨界驅(qū)替壓力梯度與滲透率關(guān)系公式,計(jì)算臨界驅(qū)動(dòng)壓力梯度為0.011 8 M Pa/cm,根據(jù)實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算出相應(yīng)的技術(shù)井距為135 m。通過(guò)近幾年的加密調(diào)整,段六撥油田實(shí)際井距為131 m,達(dá)到了臨界驅(qū)動(dòng)壓力梯度要求。

3.2 合理生產(chǎn)壓差優(yōu)選

為了彌補(bǔ)低滲透油藏天然能量的不足,通常采用注水、注氣等手段來(lái)提高低滲透油藏的采收率。但在這些措施的實(shí)施過(guò)程中,既要保持地層壓力不能急劇降低,又要保持一定的生產(chǎn)壓差以獲得最高的產(chǎn)油量,因此,低滲透油藏合理生產(chǎn)壓差的選擇對(duì)生產(chǎn)具有深遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義。

在井底流動(dòng)壓力大于飽和壓力的條件下,隨著井底流動(dòng)壓力的降低,油井產(chǎn)油量成正比例增加;當(dāng)井底流動(dòng)壓力低于飽和壓力以后,由于井底附近油層中原油脫氣,使油相滲透率降低,隨著流動(dòng)壓力的降低,產(chǎn)量增長(zhǎng)速度將會(huì)減慢[6]。

前人推導(dǎo)了三相流流入動(dòng)態(tài)曲線方程,并且給出了油井最低允許流動(dòng)壓力與飽和壓力和地層壓力之間的定量關(guān)系式[7],即:

式中:Pwfmin——油井最低允許流動(dòng)壓力,M Pa;Pb——飽和壓力 ,M Pa;PR——地層壓力 ,M Pa。α——原油溶解系數(shù),m3/(m3·M Pa);f——油井含水率,小數(shù);Bo——原油體積系數(shù) ,無(wú)因次;T——油層溫度,K。

通過(guò)配線方法,可以確定油井最低允許流動(dòng)壓力的經(jīng)驗(yàn)公式:

以段六撥低滲透油田為例,按上式計(jì)算油井最低允許流動(dòng)壓力為12.76 M Pa。

3.3 合理注采比評(píng)估

應(yīng)用Logistic旋回?cái)?shù)學(xué)模型[7]對(duì)水驅(qū)砂巖油藏不同含水期合理注采比進(jìn)行分析與研究,而注采比和注水量主要由產(chǎn)液量和油藏注采平衡狀況確定。通過(guò)對(duì)大港南部油田各類(lèi)型水驅(qū)油藏開(kāi)發(fā)狀況和對(duì)開(kāi)采歷史的詳細(xì)分析與論證,以Logistic旋回為依據(jù),建立不同類(lèi)型油田(區(qū)塊)的綜合含水與累計(jì)耗水量、綜合含水與累計(jì)水油比的數(shù)學(xué)模型,從而求出油田(區(qū)塊)在不同含水時(shí)期,一定產(chǎn)油量指標(biāo)下的合理注水量及合理注采比。

Logistic旋回?cái)?shù)學(xué)模型為:

式中:X——體系;t——體系的發(fā)展時(shí)間或過(guò)程;D——生命過(guò)程的經(jīng)驗(yàn)常數(shù);A,B——擬合系數(shù)。

應(yīng)用累計(jì)耗水量和累計(jì)水油比作為評(píng)價(jià)油田開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)效果的重要指標(biāo),通過(guò)建立綜合含水與累計(jì)耗水量、綜合含水與累計(jì)水油比的數(shù)學(xué)模型,從而求出油田(區(qū)塊)在不同含水時(shí)期,一定產(chǎn)油量指標(biāo)所需合理注水量的定量關(guān)系式以及合理注采,即:

式中 :A1,B1,A2,B2——分別為綜合含水與累計(jì)耗水量、綜合含水與累計(jì)水油比關(guān)系曲線的擬合系數(shù);f——油田(區(qū)塊)綜合含水。

分別建立段六撥油田綜合含水與累計(jì)耗水量、綜合含水與累計(jì)水油比關(guān)系曲線(見(jiàn)圖1),求出擬合系數(shù)A1=0.400 6,B1=0.600 4;A2=0.218,B2=0.734 5,代入上式即可計(jì)算出當(dāng)含水達(dá)到80%時(shí)的合理注采比為1.6。

4 實(shí)際應(yīng)用及效果

針對(duì)段六撥油田儲(chǔ)層和滲流特征,采取了優(yōu)化注水、調(diào)整油井的開(kāi)發(fā)方式,即對(duì)油藏優(yōu)化合理注采比的前提下,通過(guò)油井提高排液量、降低井底壓力、增大生產(chǎn)壓差來(lái)實(shí)現(xiàn)新層動(dòng)用,保證產(chǎn)量的穩(wěn)升。

圖1 段六撥油田與累計(jì)耗水量、累計(jì)水油比與綜合含水關(guān)系曲線

具體做法是保持1.6的注采比,泵升級(jí),加深泵掛深度,提高生產(chǎn)壓差。段六撥低滲透油藏開(kāi)發(fā)需要大壓差,在實(shí)際應(yīng)用中除了通過(guò)保持油層壓力外,還將泵的下入深度由調(diào)整前的1600m加深到1 830 m,最深的下到2 474 m,使生產(chǎn)壓差提高了3～4 M Pa。從2002年到2007年共實(shí)施13口,日產(chǎn)液從296.48 m3上升到342.7 m3,日產(chǎn)油從105.15 t上升到132.76 t,含水從64.5%降低到61.3%,累計(jì)增油6 507 t;油層動(dòng)用程度從63.06%上升到65.59%。如段42-46井于2004年12月進(jìn)行泵升級(jí)(由44 mm到57.15 mm),實(shí)施后該井含水從38.5%降低到33.4%,日產(chǎn)油從10.77 t上升到13.29 t,流壓由17.05 M Pa降低到13.73 M Pa,增加生產(chǎn)壓差3.32 M Pa。同時(shí)在注水端增加注水速度(段41-45日注從55 m3提高到100 m3),取得了一定效果(表1)。

表1 段六撥油田優(yōu)化注水、調(diào)整油井開(kāi)發(fā)方式效果對(duì)比

5 結(jié)論

(1)確定好合理生產(chǎn)壓差以及合理注采比是實(shí)施優(yōu)化注水、調(diào)整油井開(kāi)發(fā)方式的前提。

(2)低滲透油藏增壓差啟動(dòng)低滲油層,流動(dòng)壓力應(yīng)在理論最小極限流壓附近,太高低滲層難以動(dòng)用,而太低降低到飽和壓力范圍更不利于流體特別是原油流動(dòng)。

(3)改變生產(chǎn)方式,降低流壓增大生產(chǎn)壓差,才能保證油層動(dòng)用狀況改善,否則不利于油井開(kāi)采情況的改變。

(4)優(yōu)化注水、調(diào)整油井開(kāi)發(fā)方式還與油井本身的層間非均質(zhì)程度、周?chē)⑺芤娴姆较驍?shù)量以及不同平面注水方向的水淹級(jí)別相關(guān)。因此,還需要做更加深入、細(xì)致的研究,以進(jìn)一步完善該種開(kāi)發(fā)方式。

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TE348

A

1673-8217(2011)05-0050-03

2011-03-04;改回日期:2011-05-17

路永萍,工程師,1968年生,1989年畢業(yè)于大港石油學(xué)校,2007年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)采油工程專(zhuān)業(yè),現(xiàn)從事油田開(kāi)發(fā)工作。

編輯:彭 剛