李鳳穎，洪楚僑，任超群，查玉強(qiáng)

（中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司研究院，廣東湛江524057）

油氣工程

低滲油藏壓力波傳播規(guī)律及對(duì)產(chǎn)能影響研究

李鳳穎，洪楚僑，任超群，查玉強(qiáng)

（中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司研究院，廣東湛江524057）

針對(duì)低滲油藏壓力波傳播規(guī)律，本文進(jìn)行了數(shù)值模擬機(jī)理研究，直觀表征了低滲透油藏壓力波傳播規(guī)律，并將壓力波傳播規(guī)律對(duì)產(chǎn)能的影響進(jìn)行分析，分析認(rèn)為低滲油井，產(chǎn)能將明顯的越來(lái)越小，且不易于在產(chǎn)能測(cè)試獲取穩(wěn)定產(chǎn)能。研究對(duì)于建立產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法，指導(dǎo)低滲油藏合理、高效的開(kāi)采有著很現(xiàn)實(shí)的意義。

低滲透油藏；壓力波；產(chǎn)能

低滲透油藏一口井開(kāi)井生產(chǎn)后，油質(zhì)點(diǎn)沿著流線流向油井，井底流動(dòng)壓力就會(huì)逐漸降低［1］，附近地層中的壓力也會(huì)隨著逐漸降低，壓力波則由油井向外擴(kuò)散（見(jiàn)圖1）。低滲巖心中流體的流動(dòng)速度和壓力傳播速度與巖石的滲透率、流體的性質(zhì)有關(guān)［2］。低滲油藏由于滲透率太低，注水井的壓力波和采油井的壓力波在向地層深處傳播時(shí)速度很慢。對(duì)于壓力波傳播的快慢可以用調(diào)查半徑或傳播距離來(lái)描述，筆者主要對(duì)低滲透油藏壓力波的傳播規(guī)律和對(duì)產(chǎn)能的影響進(jìn)行了分析。研究對(duì)于發(fā)展?jié)B流理論和指導(dǎo)油田開(kāi)發(fā)實(shí)踐具有重要的意義［3］。

圖1　壓力波擴(kuò)散示意圖Fig.1 Schematic diagram of pressure wave diffusion

1　油藏壓力波傳播距離研究現(xiàn)狀

壓力P（r，t）是距離r和時(shí)間t的函數(shù)，在開(kāi)井生產(chǎn)t（h）時(shí)，在離井r（m）處的壓力可近似表示為：

任何時(shí)刻，離井越近的地方，地層中壓力降的越多；任何地方，生產(chǎn)時(shí)間越長(zhǎng)，地層中壓力也降的越多，從而形成一個(gè)不斷擴(kuò)大和不斷加深的“壓降漏斗”。理論上，地層中即便是離井很遠(yuǎn)的地方，從開(kāi)始生產(chǎn)的那一時(shí)刻，壓力就開(kāi)始下降。但在某一時(shí)刻之前，在離井一定距離之外，壓力降低很小到測(cè)不出來(lái)，似乎仍然保持著開(kāi)井前的原始?jí)毫i。對(duì)于能測(cè)試的調(diào)查范圍，叫做調(diào)查半徑［4］。

常用的調(diào)查半徑公式是由Muskat和Van Poollen給出的泄油半徑轉(zhuǎn)化而來(lái)：

式中：t-壓力波傳播時(shí)間，h；R-壓力波波及半徑，m；k-滲透率，mD；φ-孔隙度，小數(shù)；u-粘度，mPa·s。

朱圣舉運(yùn)用穩(wěn)態(tài)逐次替換法，研究了不同滲流方式下彈性液體不穩(wěn)定滲流壓力波的傳播規(guī)律，公式系數(shù)相對(duì)比較保險(xiǎn)［5］。

平面平行滲流t=R2/（0.086 4×2η）

平面徑向滲流t=R2/（0.086 4×4η）

球面向心滲流t=R2/（0.086 4×6η）

以上三式中：導(dǎo)壓系數(shù)η=K/μC，m2/d；t-壓力波傳播時(shí)間，d；R-壓力波波及半徑，m。

理論分析認(rèn)為，壓力傳播距離只與地層及其中流體的物性和測(cè)試時(shí)間有關(guān)，而與產(chǎn)量等其他參數(shù)無(wú)關(guān)。

2　低滲油藏壓力波傳播規(guī)律數(shù)值模擬研究

2.1數(shù)值模擬軟件計(jì)算精度的影響

考慮數(shù)值模擬軟件計(jì)算精度的影響，設(shè)計(jì)了一口直井定小產(chǎn)液量0.001 m3/d生產(chǎn)的低方案進(jìn)行研究分析。儲(chǔ)層滲透率2.8 mD，井各小層全部射孔。預(yù)測(cè)年限20 a。

圖2　預(yù)測(cè)結(jié)束后壓力降圖Fig.2 Pressure drop diagram after the prediction

從圖2可以看出，由于數(shù)模軟件數(shù)據(jù)截?cái)鄬?dǎo)致的計(jì)算精度問(wèn)題，不能展示小液量生產(chǎn)引起的壓力降。從另一個(gè)側(cè)面說(shuō)明：數(shù)模機(jī)理模型的研究中，在給定產(chǎn)量較小的條件下，軟件數(shù)據(jù)精度問(wèn)題將影響研究分析結(jié)果，有必要在較大產(chǎn)液量條件下研究壓力波的傳播，以減少軟件數(shù)據(jù)精度的影響。

2.2不同產(chǎn)液量對(duì)低滲油藏壓力波傳播規(guī)律的影響

為了解不同產(chǎn)液量對(duì)低滲油藏壓力波傳播規(guī)律的影響，進(jìn)行了一口直井不同產(chǎn)液量不同生產(chǎn)年限的敏感性分析，產(chǎn)液量分別是1 m3/d、5 m3/d、15 m3/d、25 m3/d、30 m3/d和35 m3/d，生產(chǎn)年限是1年和3年。儲(chǔ)層滲透率2.8 mD，井各小層全部射孔；生產(chǎn)井最小井底流壓：5 MPa。

圖3　不同產(chǎn)液量單井生產(chǎn)1年、3年后壓力傳播距離Fig.3 Pressure propagation distance diagram after single well producting 1 year，3years with different fluid production

表1　不同產(chǎn)液量單井生產(chǎn)1年、3年后壓力傳播距離Tab.1 Pressure propagation distance diagram after single well producting 1 year，3 years with different fluid production

從圖3和表1結(jié)果可知：小產(chǎn)液量時(shí)的傳播距離沒(méi)有大產(chǎn)液量時(shí)的傳播距離遠(yuǎn)。所得的傳播距離是軟件精度范圍內(nèi)的壓降半徑，其實(shí)微小壓力降在地層中繼續(xù)傳播。排除軟件精度的影響，對(duì)于所建模型，產(chǎn)液量25 m3/d及以上，能反映不同產(chǎn)液量對(duì)低滲油藏壓力波傳播的影響。結(jié)果表明：產(chǎn)量對(duì)油藏壓力的傳播沒(méi)有影響。

2.3不同滲透率對(duì)低滲油藏壓力波傳播規(guī)律的影響

為了解不同滲透率對(duì)低滲油藏壓力波傳播規(guī)律的影響，設(shè)計(jì)了一口直井不同滲透率的敏感性分析，分別是1.5 mD、2.8 mD、10 mD、30 mD。直井定液25 m3/d，井各小層全部射孔；生產(chǎn)井最小井底流壓：5 MPa。當(dāng)滲透率為1.5 mD，定液25 m3/d，產(chǎn)能可維持6年，滿足本次研究的壓力傳播時(shí)間1年和3年。

圖4　不同產(chǎn)液量對(duì)壓力傳播距離的影響Fig.4 The impact on pressure propagation distance by different fluid production

圖5　不同滲透率對(duì)壓力傳播距離的影響Fig.5 The impact on pressure propagation distance by different permeability

從圖5和表2結(jié)果可知：調(diào)查半徑計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果接近。低滲條件下，1年壓力波傳播距離在1 km～3 km。油藏壓力的傳播距離在其他參數(shù)不變時(shí)，隨滲透率的減小而減小，隨時(shí)間的增加而增大。

表2　不同滲透率單井生產(chǎn)1年、3年后壓力傳播距離Tab.2 Pressure propagation distance diagram after single well producting 1 year，3 years with different permeability

3　壓力波傳播規(guī)律對(duì)產(chǎn)能的影響

理論上無(wú)限大地層中心一口井以一定產(chǎn)量生產(chǎn)時(shí)，井底流壓會(huì)不斷下降，滲透率越低，同等時(shí)間內(nèi)下降幅度越大，意味著低滲油井，通過(guò)達(dá)西公式計(jì)算，產(chǎn)能將明顯的越來(lái)越?。?］。低滲儲(chǔ)層產(chǎn)能低；但是油藏由于斷層邊界的存在并非無(wú)限大，或可能存在恒壓邊界；當(dāng)壓力波達(dá)到邊界時(shí)，油井流動(dòng)出現(xiàn)（擬）穩(wěn)態(tài)，產(chǎn)能穩(wěn)定；低滲儲(chǔ)層中，油井流動(dòng)時(shí)壓力波是否很容易影響到邊界。

圖6　壓力傳播距離與滲透率、生產(chǎn)時(shí)間關(guān)系圖版Fig.6 Relation chart of pressure propagation distance and permeability，production time

根據(jù)本次研究結(jié)果，將不同滲透率不同生產(chǎn)時(shí)間與油藏壓力的傳播距離做成關(guān)系圖版（見(jiàn)圖6），油藏壓力波的傳播距離隨滲透率的減小而減小，隨時(shí)間的增加而增大；滲透率越低，壓力波達(dá)到邊界時(shí)間越晚。

圖7可以看出，低滲儲(chǔ)層中油藏的邊界越遠(yuǎn)，壓力波達(dá)到邊界時(shí)間越晚，油井產(chǎn)能將明顯的越來(lái)越小，所以不易于在產(chǎn)能測(cè)試獲取穩(wěn)定產(chǎn)能。建議低滲油井，適當(dāng)延長(zhǎng)測(cè)試時(shí)間以獲取較為準(zhǔn)確的產(chǎn)能資料，同時(shí)結(jié)合產(chǎn)能變化規(guī)律進(jìn)行綜合的產(chǎn)能評(píng)估，以合理配產(chǎn)，提高開(kāi)發(fā)效果。

圖7　K=2.8 mD時(shí)不同邊界條件下產(chǎn)能變化特征圖Fig.7 Characteristic diagram of productivity change under different boundary conditions when K=2.8mD

4　結(jié)論

（1）壓力傳播距離只與地層及其中流體的物性和測(cè)試時(shí)間有關(guān)，而與產(chǎn)量等其他參數(shù)無(wú)關(guān)。在其他參數(shù)不變時(shí)，壓力傳播距離隨滲透率的減小而減小，隨時(shí)間的增加而增大。

（2）低滲儲(chǔ)層中，滲透率越低，油井流動(dòng)時(shí)壓力波到達(dá)邊界時(shí)間越晚，油井產(chǎn)能不斷降低，不易于在產(chǎn)能測(cè)試獲取穩(wěn)定產(chǎn)能。

（3）低滲油藏應(yīng)結(jié)合油井產(chǎn)能變化規(guī)律進(jìn)行綜合的產(chǎn)能評(píng)估，以合理配產(chǎn)，提高開(kāi)發(fā)效果。

［1］尹洪軍，張榮磊，付春權(quán)，李美芳.低滲透均質(zhì)油藏不穩(wěn)定滲流壓力計(jì)算［J］.特種油氣藏，2008，15（5）:50-52.

［2］葛家理.油氣層滲流力學(xué)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1982.

［3］孫玉凱，宋洪慶，朱維耀，王明，黃小荷.低滲透油藏非達(dá)西滲流地層壓力計(jì)算方法及分析［J］.巖土力學(xué)，2009，30（Z2）: 138-141.

［4］劉能強(qiáng).實(shí)用現(xiàn)代試井解釋方法（第五版）［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2008.

［5］田冷，常鐵龍，鄭榮臣.低滲油藏垂直裂縫油井產(chǎn)能計(jì)算新模型［J］.科技導(dǎo)報(bào)，2012，30（Z1）:33-37.

The propagation law of pressure wave in low permeability reservoir and its impact on production capacity

LI Fengying，HONG Chuqiao，REN Chaoqun，ZHA Yuqiang
（CNOOC Ltd.，Zhanjiang Research Institute，Zhanjiang Guangdong 524057，China）

For the propagation law of pressure wave in low permeability reservoir.This paper has studied the mechanism of numerical simulation，which has directly expressed the propagation law of pressure wave in low permeability reservoir，and analysed its impact on the production capacity，the analysis thinks production capacity of low permeability oil wells will be significantly smaller and not easy to obtain stable productivity in production test.This study is significant for building the evaluation method of production capacity，guiding the reasonable and efficient exploitation of low permeability reservoir.

low permeability reservoir；pressure wave；production capacity

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.04.003

TE348

A

1673-5285（2015）04-0010-04

2015－03-11

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“海上在生產(chǎn)油氣田挖潛增效技術(shù)研究”課題“潿西南凹陷復(fù)雜油田開(kāi)發(fā)技術(shù)研究”，項(xiàng)目編號(hào)：CNOOC-KJ 125 ZDXM 06 LTD 03 ZJ 12。

李鳳穎，女（1987-），工程師，2012年畢業(yè)于成都理工大學(xué)油氣田開(kāi)發(fā)工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事油藏工程方法方面的研究工作，郵箱：lify7@cnooc.com.cn。