唐 潮，陳小凡,劉 峰,黨文平，蘇花衛(wèi)

（1.西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610500；2.承德石油高等專(zhuān)科學(xué)校石油工程系，河北 承德 067000）

我國(guó)底水油藏儲(chǔ)量豐富，約占所有油藏的一半以上，開(kāi)發(fā)好底水油藏對(duì)我國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。眾多學(xué)者對(duì)底水油藏進(jìn)行了大量的研究，主要集中在見(jiàn)水時(shí)間、開(kāi)發(fā)機(jī)理和臨界產(chǎn)量等方面[1-8]，以上方法在綜合考慮抑制底水錐進(jìn)效果和油田實(shí)際應(yīng)用等方面均不是很理想。1990年，A.K.Wojtanowicz[9]提出了井底循環(huán)排液（DWL）技術(shù)開(kāi)發(fā)底水油藏的新方法，該方法為高效和合理地開(kāi)發(fā)底水油藏提供了指導(dǎo)。

DWL技術(shù)已經(jīng)成功的應(yīng)用于底水油藏的抑制水錐和提高油井臨界產(chǎn)油量等方面[10-18]，該方法的基本原理（圖1）：油水接觸面安裝一個(gè)封隔器，利用在水層hw段射雙孔的方法，在油水接觸面下部安裝底水循環(huán)裝置，上部射孔段的潛水泵抽汲油井附近的地層水，下部射孔段的潛水泵將井筒內(nèi)抽汲到的底水重新注入水層。通過(guò)底水的循環(huán)開(kāi)采技術(shù)，油水接觸面的壓力將降低，抑制了底水的錐進(jìn)。原油通過(guò)上部油層ho的射孔段采出。DWL技術(shù)采油時(shí)底水未被采出，不僅節(jié)約了開(kāi)采底水、處理地面水的費(fèi)用和海上無(wú)法大量處理含油污水的難題，而且抑制了水錐的產(chǎn)生，為原油的開(kāi)采提供了能量。因此，利用油藏?cái)?shù)值模擬方法深入研究DWL技術(shù)開(kāi)發(fā)底水油藏的生產(chǎn)規(guī)律，并制定出相應(yīng)的開(kāi)發(fā)對(duì)策是十分必要的。

圖1 DWL技術(shù)的基本原理示意圖Fig.1 Rationale diagram of DWL technology

1 模型的建立

1.1 油藏概況

WZ典型底水油藏是晚白堊—早第三紀(jì)的箕狀斷陷，有較厚的古新、始新統(tǒng)沉積。底水能量充足，儲(chǔ)層物性較好，滲透率為（53～139）×10-3μm2，孔隙度為18.6%～25.9%，已累計(jì)產(chǎn)油139.5×104t，含水率為13.7%。

1.2 網(wǎng)格劃分

為了模擬DWL技術(shù)開(kāi)發(fā)底水油藏的需要，建立底水油藏的機(jī)理模型，1口真實(shí)和2口虛擬的井布置在模型的中部（圖2）。油藏?cái)?shù)值模型采用角點(diǎn)網(wǎng)格系統(tǒng)，上下及周界均為封閉邊界、在r-θ-z三個(gè)方向?qū)⒂筒貏澐譃?0×6×8=480，其中縱向上1～5層為油層，每層厚度為4 m，下部3層為水層，厚度分別為1 m、30 m和1 m。采油井射孔段為1-3層，抽汲水井射孔段為第6層，將水重新注回地層的井射孔段為第8層。所建機(jī)理模型為簡(jiǎn)單的厚底水薄油層儲(chǔ)層。

圖2 底水油藏機(jī)理模型Fig.2 Mechanism model of bottom water reservoir

2 采收率影響因素分析

2.1 Qtop對(duì)采收率的影響

由不同上部射孔段日產(chǎn)液量Qtop時(shí)含水率、采收率與時(shí)間的關(guān)系可以看出（圖3）：當(dāng)Qtop較低（10 m3）時(shí),油井無(wú)水采油期長(zhǎng),在這一階段,約采出地質(zhì)儲(chǔ)量的10.86%。隨著Qtop增大，油井的含水率和原油的采收率升高。當(dāng)Qtop超過(guò)30 m3時(shí)，含水率和采收率增加的幅度逐漸降低，當(dāng)Qtop從30 m3到50 m3時(shí)，含水率僅增加2.39%，采收率僅增加0.53%。并且還發(fā)現(xiàn)當(dāng)日產(chǎn)液量大于30 m3時(shí),采收率各曲線(xiàn)逐漸會(huì)聚在一起?？紤]到日產(chǎn)液量越高，采出的水越多，從經(jīng)濟(jì)效益和高效開(kāi)發(fā)兩方面綜合考慮，合理的日產(chǎn)液量應(yīng)為30 m3時(shí)效果最佳。由此可知，油井的日產(chǎn)液量并非越高越好，而是存在一個(gè)合理的最優(yōu)值。

2.2 Qbot對(duì)采收率的影響

由不同注/排水速度Qbot時(shí)含水率與時(shí)間的關(guān)系可以看出（圖4）：Qbot越大，油井的含水率越高，同樣的，當(dāng)Qbot超過(guò)30 m3/d時(shí)，含水率增加的幅度逐漸降低。當(dāng)注/排水速度從30 m3/d到50 m3/d時(shí)，含水率僅增加9.01%。由不同Qbot時(shí)采收率與時(shí)間的關(guān)系可知（圖4）：Qbot對(duì)原油的采收率存在最佳值，而不是注/排水速度越大，原油的采收率就越高。在該例中，當(dāng)注/排水速度為30 m3/d時(shí)，原油的采收率最高。

2.3 D/I長(zhǎng)度對(duì)采收率的影響

當(dāng)水層抽汲水和排出水射孔段（D/I）長(zhǎng)度不同時(shí)，含水率與時(shí)間的關(guān)系可以看出（圖5）：D/I長(zhǎng)度對(duì)油井的含水率有重要的影響。D/I段長(zhǎng)度越長(zhǎng)，油井的含水率越低。當(dāng)D/I段長(zhǎng)度從10 m增加到50 m時(shí)，含水率從58.53%降低到24.39%，下降效果顯著。由采收率與時(shí)間的關(guān)系可知（圖5）：隨著D/I段長(zhǎng)度的增加，相應(yīng)的采收率也增加。由此可知，在技術(shù)條件和儲(chǔ)層條件允許時(shí)，水層抽汲水和排出水射孔段距離越長(zhǎng)，油藏的開(kāi)發(fā)效果越好。

圖3 不同Qtop時(shí)含水率及采收率與時(shí)間的關(guān)系Fig.3 Relations among water cut,recovery and time in different Qtop

圖4 不同Qbot時(shí)含水率及采收率與時(shí)間的關(guān)系Fig.4 Relations among water cut,recovery and time in different Qbot

圖5 不同D/I長(zhǎng)度時(shí)含水率及采收率與時(shí)間的關(guān)系Fig.5 Relations among water cut,recovery and time in different D/I lengths

2.4 油層與底水厚度比對(duì)采收率的影響

從不同油層與底水厚度比的含水率與時(shí)間關(guān)系可以看出（圖6）：油厚與水厚比大于0.5時(shí)，含水率增加較緩慢，大約180天后，含水率基本保持不變；油厚與水厚比小于0.5時(shí)，含水率迅速增加，油厚與水厚比越小，相同時(shí)間時(shí)，油井的含水率越高。由采收率與時(shí)間的關(guān)系可知（圖6）：隨開(kāi)發(fā)時(shí)間的增加，采收率增加。油厚與水厚比大于0.5時(shí)，采收率與時(shí)間成線(xiàn)性增加的關(guān)系；油厚與水厚比小于0.5時(shí)，開(kāi)采初期，采收率迅速增加，隨著開(kāi)發(fā)時(shí)間的增加，采收率增加的幅度逐漸降低。油厚與水厚比越小，油藏的開(kāi)發(fā)效果越好。

圖6 不同油層與底水厚度比時(shí)含水率及采收率與時(shí)間的關(guān)系Fig.6 Relations among water cut,recovery and time in different ratio of reservoir thickness and bottom water thickness

3 直井與DWL技術(shù)開(kāi)采對(duì)比

根據(jù)以上DWL技術(shù)開(kāi)發(fā)底水油藏的理論依據(jù)，將DWL技術(shù)與普通直井開(kāi)發(fā)效果進(jìn)行對(duì)比，直井和DWL技術(shù)的日產(chǎn)液量均為30 m3，DWL的注/排水速度同為30 m3/d。從水驅(qū)波及效果圖可以看出（圖7）：與普通直井相比，DWL技術(shù)的應(yīng)用能大幅度改善油藏水驅(qū)效果，擴(kuò)大水驅(qū)波及體積，油藏中剩余油較少，提高了原油的采收率。

圖7 直井與DWL技術(shù)開(kāi)采水驅(qū)波及效果Fig.7 Recovery effect comparison of water drive wave by vertical well and DWL technology

從不同開(kāi)采方式時(shí)采收率與時(shí)間的關(guān)系可以看出（圖8）：與普通直井開(kāi)發(fā)相比，應(yīng)用DWL技術(shù)提高采收率11.41%。普通直井開(kāi)發(fā)時(shí)，部分底水隨同原油一起被采出，致使油井井底壓力迅速降低，地層的彈性能與水驅(qū)動(dòng)力減弱，導(dǎo)致油井較早關(guān)閉。由圖8可知：DWL技術(shù)延長(zhǎng)了底水油藏的開(kāi)發(fā)時(shí)間，采收率大約為普通直井的2倍多。

4 實(shí)例驗(yàn)證

圖8 不同開(kāi)采方式時(shí)采收率與時(shí)間的關(guān)系Fig.8 Relationship between recovery and time in different producing methods

目標(biāo)油藏原有8口直井投入開(kāi)發(fā)，初期平均單井產(chǎn)能26 m3/d，受底水錐進(jìn)的影響，油井生產(chǎn)不久后見(jiàn)水，含水率為9.8%，生產(chǎn)大約1年后，因井底壓力降低，地層能量衰竭導(dǎo)致油井關(guān)井，累計(jì)產(chǎn)油7.68×104t。利用上述的研究成果，陸續(xù)投入6口井用DWL方法開(kāi)發(fā)目標(biāo)油藏，6口油井生產(chǎn)初期平均日產(chǎn)液28 m3，生產(chǎn)2年后油井仍可以依靠天然能量生產(chǎn)，含水率大約為18.5%，累計(jì)產(chǎn)油12.96×104t，平均單井產(chǎn)能約為普通直井開(kāi)發(fā)的2.25倍。由此可見(jiàn)，目標(biāo)油藏改為應(yīng)用DWL技術(shù)開(kāi)發(fā)能量充足的底水油藏，開(kāi)發(fā)效果較好。

5 結(jié)論

1）與普通直井開(kāi)發(fā)相比，DWL技術(shù)不僅可以提高原油的臨界產(chǎn)量，而且底水未被采出，節(jié)約了地面處理水的費(fèi)用和海上無(wú)法大量處理含油污水的難題，同時(shí)為油藏的開(kāi)發(fā)提供了驅(qū)動(dòng)能量。

2）日產(chǎn)液速度、注/排速度、D/I段長(zhǎng)度和油水厚度比對(duì)原油采收率有較大的影響。當(dāng)日產(chǎn)液速度與注/排速度相等，油水厚度比越小時(shí)，油藏的采出程度越高。D/I段長(zhǎng)度越長(zhǎng)，油井的含水率越低，采收率越高。

3）DWL技術(shù)適用于底水水體較大，底水能量充足的油藏。由于該技術(shù)可以有效地抑制底水的向上錐進(jìn)，延長(zhǎng)油井的無(wú)水采油期，擴(kuò)大水驅(qū)波及體積，提高油藏的最終采出程度。

4）通過(guò)對(duì)日產(chǎn)液速度、注/排速度和D/I段長(zhǎng)度的合理設(shè)置，DWL技術(shù)能有效地延長(zhǎng)油井的生產(chǎn)時(shí)間，提高原油采收率1倍多。

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