砂岩底水油藏开采机理及开发策略.pdf

1 9 9 7年 4月 石 油 学 报 ACTA PE TROLEI S I NI CA 第 1 8卷第 2期 砂岩底水油藏 开采机理及开发策略 I ／ 喻高明’ 凌建军 蒋明煊刘德华 江汉石油学院 数值模拟方击研 分析 逮 、 沉积 、 垂 平渗透率 、 太小及位 、 边底 髓 、 粘度比、 井距、 射开程度 毛管压力 等对砂岩底 永油藏开采效果 的影响 ． 同时对有 夹层存在时 K ／ Kh值对底水上 升速度及 形态的影响进行 了精 细模拟研 究。研究 表明 影响底永锥进 的主要 因素是 采油速度 、 垂直 水平渗透率 比、 油水流度 比 夹 ．主 词 盟 弛 滴 腐王 氍 1 前言 一 ＼ 3 々 { } 近年来在我国西北某油区发现 了大量的砂岩底水油藏， 累计储量近两亿吨。 如何最优地开发这些超深砂岩 底水油藏具有十分重要的意义。 人们对于灰岩底水油藏的开采特征 的研究已经相当深入， 形成了一个较完整的 体系， 对于临界速度、 底水锥进、 含水上升规律、 打开程度、 生产压差、 压锥等问题都有 了相 当深刻的认识， 并且 成功地指导了华北和辽河的古潜山油藏 的开发 ， 而对砂岩底水油藏 的开采特征的认识不够 ， 往往按照灰岩底水 油藏 的规律去处理砂岩底水油藏问题 ， 实际上， 由于它们在沉积类型、 孔隙介质、 渗流通道等多个方面存在显著 不同， 因此它们的底水锥进规律、 开发开采机理、 开采特征有本质上 的差g 4 。 所以拿灰岩底水油藏开采特征去解 释砂岩底水油藏生产现象就会遇到许多 问题 。 因此利用油藏数值模拟方法深入研究砂岩底水油藏 的生产规律 ． 并制 定 出相应 的开 发对 策是 十分必 要 的 。 2 地质模型 选用 L油 田 2 、 3 并 区三叠系油藏 Ⅱ油组为原型油藏。 根据水锥问题研究的需要 ， 我们选定 的地质模 型为中心一 口生产井J 下及周界均为封闭边界、 在 r _ 三个方 向将油藏划分为 1 1 1 1 5个网格， 纵 向 方 向 1 ～l O格为油层 ， 1 1 ～l 5层为水层。 2 ． 1 网格数 据 r 方 向按几何级数进行网格划分 ， 在井筒附近网格尺寸较小， 远离井筒网格按几何级数递增 见表 1 裹 1 径 向网格距 Ta bl e 1 Th e r a di i of r a di al g r i d s 喻 高明 ， 1 9 8 8年毕业 于西南石 油学院研究 生部 ， 获硕 士学位 。现为 江祝石 袖学院石 油工程系讲 师 ．通讯扯 期北省粥 州市 。邮政绾 码 43 4l 0 2。 维普资讯 石 油 学 报 第 l 8卷 2 ． 2 油层及流体参数 详见表 2 裹 2 油曩 殛流体参数裹 T a b l e 2 Th e p a r a m e t e r s o f p a y s a n d flu i d s 参 散 数 据 说 明 参 数 数 据 油层探度 m 4 8 6 3 5 顶郝探度 饱和度 6 3 ． 2 5 油层厚度 l 6 ． 5 原油密度 ／ c m。 O ． 8 3 9 4 底水厚度 4 3 ． 5 地下原 油牯度 mP a- 0 ． 6 O 承／ 油体积 比 ， 5 地层承 帖度 mP a 日 0 ． 2 4 泄油半径 3 5 0 井距 7 o 0 m 地层木密度 g ／ c m 1 1 0 7 油层压力 MPa 5 3 ． 4 ， K． ／ Kh 0 ． 3 3 油层温度 ℃ 1 2 0 气油比 m ／ t 2 0 5 孔蹿率 2 0 原油体积系数 1 ． 3 7 0 0 蕾连率 1 0 - 3 8 7 厨 【 始油水界面 r r L 4 8 9 0 2 ． 3 P V T数据 详见表 3 裹 3 P V T数据 Ta b l e 3 Da l a of PVT 2 ． 4 油水相对渗透睾及毛管压力数据 详见表 4 3 模拟计算 要研究每种 因素对 开采动态 的影响， 需要有一个 标准模型 或称参考算例 以此进行对比分析。本次模 拟的标准模型采用地质模型中所描述的全套参数 ， 以 此为基础， 研究分析了采油速度、 油层沉积韵律、 垂直 水平渗透率比、 夹层大小及位置、 边底水能量、 井距、 射 开程度、 不同油水 粘度 比等对砂岩底水油藏开采效果 的影 响以及 有夹层存在时 ／ 值对底水锥进动态 的影响 现对主要 因素进行讨论 3 ． 1 采油速度 首先模拟计算了 6种采油速度的情况 ， 其含水与 裹 4 油水相对 量搴爱毛蕾压力数据 Tab l e 4 Da t a o f c api l l a r y pr e s s ur e an d r e l a Uv e p e r me a b il l t y o f o il a n d wa t e r 维普资讯 第 2期 砂岩底水油藏 开采机理及 开发策略 采 出程度的关 系曲线 由图 1中可 以看出 采油速度大小主要影响油井的含水上升规律， 当采油速度很低 0 ． 8 时， 油井无水采油期长． 在这一阶段， 约采 出地质储量的 1 5 ． 在采出程度达 2 5 以后， 含水才以较快 速度增长。当采油速度增加到 1 ． 5 时． 无水采油期明显缩短， 其采 出程度不到地质储量的 5 。随着采油速度 的增大， 无水采油期越来越短 ， 当采油速度大于 3 ． 0 时． 无水采油期仅采出地质储量的 1 。从曲线的变化趋 势还可以看出， 采油速度的高低并不影响油 田最终采收率， 并且还发现当含水率大于 8 时 ， 各曲线逐渐会聚 在一起， 此时可放大产渣量生产 缩短油田开发期限。 另外， 还计算了低 ／ ／ K O ． 1 及高 ／ Kn ／ K 1 以及有夹层时 夹层位于射孔段底部 产量对底水锥进的影响， 计算表明 高 ／ K 时， 产量变化对底水 锥进的影响要 比低 K ／ K 时敏感 ， 有夹层时， 产量变化对底水锥进的影响也十分明显。 3 2 垂直水 平渗透率 比的影响 模拟计算了 ／ 分别为 0 ． 0 5 、0 ． 1 、0 ． 3 、0 ． 7 、1 ． 0 、1 ． 5 、2 ． 0 时的开采动态 图 2 。 从图中可以看出 ， K、 ， 值对底水的锥进影响显著， 在 K√K 为 0 ． O 5时． 无水采油期可采出地质储量的 1 2 ％， 随着 K ／ 增 大， 油井见水时间提前 ， 当 ／ K 值处于 0 ． 3 ～1 ． 0之间时， 无水采油期采 出程度在 2 ～1 之间。 当K， ／ K 1 ． 0 后， 油井已无明显的无水采油期 。 在 K√ 值从 0 ． 0 5变化到 2 ． 0的过程中， 油井含水上升规律曲线逐渐 由凹型经过 S型过渡到凸型 ． 旰 * 如 果出程度 ％、 图 1 栗 ；由 速度对开采鼓果的影响 F i g ． 1 W a t e r c u t v s ． o i ] r e c o v e r y i n d i f f e r e n t p r o d u c t i o n r a t e 采出程度 图 2 ， ／ 对开采效果的影响 Fi g 2 W a t e r c u t v s ． o i l r e c o v e r y i n d i f f e r e n t v e r t i c a l t O h o r i z o n t a l p e r me a b i t y r a t i o 3 ． 3 夹层大 小及位置 模拟计算 了半径为 5 ． 6 m、4 4 ． 8 m、8 9 ． 6 m及 1 7 9 ． 2 m 四种大小的夹层分别处于射孔段底部、 油水界面、 底 水区域的情况 。夹层处于射孔段底部的计算结果如图 3 。当半径为 1 7 9 ． 2 m 的夹层处于射孔段底部时， 已能全 部封死底水， 这一尺寸剐好是泄油半径的 1 ／ 2 ， 而半径为 5 ． 6 m 的夹层对底水的锥进影响甚微 ， 当夹层半径太于 4 4 8 m 以后， 即对底水锥进产生明显的阻隔作用 。射孔段底部的夹层肘底水的阻隔作用最好 ， 油水界面处次 之． 而水域的夹层其阻隔作用不明显。 3 ． 4 油水粘 度比的影 响 模拟计算了油水牯度比 ／ 分别为 1 、 2 、 4 1 0四种情况下的开采动态， 含水与采出程度关系如图 4所 示。图中清楚地表明 油水粘度比的大小对底水锥进影响十分显著， 如果出程度为 l 0 时 ． 油水粘度 比为 1 ， 含 水率小于 2 o ； 牯度比为 2 ， 含水率已太于 6 5 ； 粘度 比为 4 ， 台水率已接近 9 O 。由此可见油水粘度比对底水 ～ 一 ／ 。 ／／∥∥ 一 一 ， B ／ ， ， r ／ ／ ／ ／ ， ，／ ／ ／ ≮ 一 ～ 维普资讯 石．油 学 报 第 1 8卷 锥进的影 响很大 ， 因此若底水油藏也需进行注水开发， 在注八水 中加八增粘剂 如乳状液、 泡沫、 聚合物等 除能 增加水淹体积外 ， 还能抑制底水锥进 。 甘 * 舶 采出程度 ％ 图 3 夹层对开 采效果的影响 Fi g ． 3 W a t e r c u t v s ．o i L r e c o v e r y wi t h d i f f e r e n t i mp e r v i o u s b r e a k s i 北 3 ． 5 有夹层存在时 K ／ K 值对底水锥进动态的影响 采出程度 ％ 图 4 油水粘度 比对 开采效果的影响 Fi g - 4 W a t e r c u t v s ．o i L r e c o v e r y i n d i f f e r e n t 0 i l t o wa t e r v i s c o s i t y r a t i o 为 了进一步研究夹层对底水锥进动态的影响， 藐们对低 K ／ Kh ／ K 0 ． 1 及高 √ ／ K 1 ． 0 两种典型情况进行了研究 ， 如图 5所示 。 夹层延伸半径 u． 2 m， 位于射孔段底部 以下 5 m。 从 图中可以看 出， ／ 的大小， 不仅影响底水的推进速度 ， 而且影响底水推进的形态 当 ／ 凰 值较小时 ， 底水推进速度慢， 底水 绕过夹层后水平推进 ， 然后流向井底 ； 当 K ／ K 值较大时， 底水推进 速度很快， 而且底水绕过夹层后 的流动不 再是单纯的水平流动， 一部分水体 向上流动， 并进一步形成新的水锥体 。砂岩油藏一般 ， ／ 值较小， 因而其 底水 的运动以平托为主。 6 6 6 0 ． E 5 4 48 ． 4 2 ． 3 6 3 0 R m m 罔 5 有 夹层 时 K ／ Kh 值对底水推进动态 的影 响 1 0 9 6 d F i g ． 5 B o t t o m wa t e r mo v e m e n t p r o f i l e wi t h i mp e r v i o u s b r e a k i n d i f f e r e n t v e r t i c a l t o h o r i z o n t a l p e r me a b i l i t y r a t i o ] 0 9 6 d 维普资讯 第 2期 砂 岩底 水油藏开采机理丑开发策略 4 结论 1 ．采油速度不仅影响见水时间， 而且影响油井 的含水上升规律。 砂岩底水油藏可采用较高速度开采 ， 但采 油速度以不超过 3 为宜。 2 ．影响底水锥进 的主要物性参数是垂直水平渗透率 比、 油水流度 比 对油水粘度比较大 的底水油藏也需 进行注水开发时， 在注入水 中加入增粘剂， 除能增加水淹体积外 ， 还能抑制底水锥进。 3 ．夹层对底水锥进的影 响， 受夹层大小及位置控制 ， 处于油水界面以上射孔段底部以下且具有一定延伸 半径的不渗透夹层或低渗透夹层 ， 对底水的锥进有明显的遮挡作用 。 因此在油井钻穿的地层 中， 若有夹层存在 ， 在射孔井段底部与油界面之间至少保 留一个夹层对抑制水锥十分有利。 4 ．有夹层存在时， 底水推进速度及形态主要受 ， ／ 值大小的控制。 砂岩底水油藏底水推进以平托为主。 参考文献 】 ] I s L a mMR． F a mu qA L i S M I m p r o v i n g w a t e r fl o o di n o i t r e n e r v o s w i t h b o t t o mw a t e r ． S P E 1 6 7 2 7 ． 1 9 8 7 E B ]Ab a s s HH ． C r i t i c a l r R t e i n wa t e r c o n i a g wy s t e m． S P E1 7 3 1 1 ， 1 9 8 8 - E 3 3喻高明等 ．砂岩底水袖藏底水锥进髟响因素研究江汉石袖 学院学报 ， 1 9 9 8 3 ． 本文 收到 日期1 8 9 8 0 8 0 3 编辑范志强 PR0DUCTI ON M ECHANI S M AND DEVELO PM ENT TACTI CS 0N r S ANDST0NE RES ERV0I RS W I TH BoTT0M W ATER Yu Ga o mi n g Li n g J i a n j u n J i a n g Mi n g x u a n L i u De h u a d l a n gln Pe r o l v u m I n s t i e Abs t r a c t Th e e f f e c t s o f p r o d u c t i o n r a t e ． o i l f o r ma t i o n s e d i me n t a r y r h y t h m ， r a t i o o f v e r t i c a l t o h o r i z o n t a l p e r me a b i l i t y， s i z e a n d p o s i t i o n o f a n i mp e r v i o u s b r e a k， v o l u me o f e d g e a n d b o t t o m wa t e r ， r a t i o o f o i l t o wa t e r v i s c o s i t y， we l l s p a c i n g， p e r f o r a t i o n i n t e r v a l a n d c a p i l l a r y p r e s s u r e o n t h e p r o d u c t i o n p e r f o r ma c e o f a s a n d s t o n e r e s e r v o i r wi t h b o t t o m wa t e r we r e s t u d i e d a n d a n a l y z e d wi t h n u me r i c a l s i mul a t i o n ． Th e b o t t o m wa t e r mo v e me n t wi t h i mp e r v i o u s b r e a k i n d i f f e r e n t v e r t i c a l t o h o r i zo n t a l p e r me a b i l i t y r a t i o we r e a l s o s i mu l a t e d ． Th e r e s u i t s i n d i c a t e d t h a t t h e s i z e a n d p o s i t i o n o f a n i mp e r v i o u s b r e a k． v e r t i c a l t o h o r i z o n t a l p e r me ,a b i l i t y r a t i o ． o l t o wa t e r mo b i l i t y r a t i o a n d p r o d u c t i o n r a t e a r e c r i t i c a l p a r a me t e r s t h a t a f f e c t t h e wa t e r c o n i n g b e h a v i o r i n s a n d s t o n e r e s e r v o i r s wi t h wa t e r d r i v e ． W a t e r c o n i n g a r e n o t u s u a l l y f o r me d i n s a n d s t o n e r e s e r v o i r wi t h b o t t o m we t e r． Ke y wo r d s s a n d s t o n e b o t t o m wa t e r r e s e r v o i r wa t e r c o n i n g me c h a n i s m t a c t i c s 维普资讯