高含水油田封堵大孔道堵劑用量計算新方法＊

姜漢橋王碩亮張 媛盛常保

(1.中國石油大學(xué)(北京)石油工程學(xué)院; 2.中國石油化工勘探開發(fā)研究院; 3.中國石油塔里木油田審計處)

高含水油田封堵大孔道堵劑用量計算新方法＊

姜漢橋1王碩亮1張 媛2盛常保3

(1.中國石油大學(xué)(北京)石油工程學(xué)院; 2.中國石油化工勘探開發(fā)研究院; 3.中國石油塔里木油田審計處)

從一維兩相滲流理論出發(fā),綜合考慮堵劑在縱向的分布規(guī)律和堵劑進(jìn)入地層后對儲層物性的改變,推導(dǎo)出了計算堵劑在不同滲透率地層中進(jìn)入深度的公式,從而可以較準(zhǔn)確地計算出在堵劑到達(dá)調(diào)剖半徑時的堵劑用量。江蘇油田某區(qū)塊的實際計算與施工效果表明,本文方法計算結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

高含水油田 大孔道 堵劑縱向分布 堵劑用量

高含水油田封堵大孔道堵劑用量設(shè)計包括兩方面內(nèi)容:一是封堵目標(biāo)層段的孔隙結(jié)構(gòu)研究,主要是大孔道的識別與計算;二是堵劑運移規(guī)律研究,包括堵劑的平面、縱向分布規(guī)律。目前關(guān)于竄流通道識別的方法很多[1-2],這些方法都可以給出封堵目標(biāo)層段的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù),但是關(guān)于堵劑運移規(guī)律方面的研究較少。趙傳峰[3]等研究認(rèn)為堵劑的平面分布規(guī)律基本呈葉狀分布,并給出了葉狀面積的計算公式,但是此方法只考慮了堵劑的平面分布規(guī)律,而未考慮堵劑的縱向分布規(guī)律(縱向按照均一滲透率近似代替),也未考慮堵劑進(jìn)入地層后對儲層滲透率和油水粘度的影響。另外,雖然在確定了封堵層段后可以利用封隔器對目標(biāo)層位進(jìn)行施工,但由于實際情況復(fù)雜,具體實施過程中往往會出現(xiàn)無法下封隔器而進(jìn)行籠統(tǒng)封堵的情況[4-5]。因此,對堵劑的縱向分布規(guī)律研究尤為重要。筆者在前人研究的基礎(chǔ)上,提出了一種高含水油田封堵大孔道堵劑用量計算的新方法,并在江蘇油田某區(qū)塊進(jìn)行了應(yīng)用,取得了良好的實施效果。

1 方法原理

地層的非均質(zhì)性是不可避免的,大孔道只是存在于調(diào)剖堵水層位中的某個部位,堵劑注入地層后其波及前緣并不是均勻推進(jìn)的[6-7]。因此,當(dāng)大孔道內(nèi)的堵劑已經(jīng)運移到設(shè)計位置時,其他滲透率較低層位的堵劑還沒有運移到相應(yīng)位置,這時按照均一滲透率計算所得的堵劑用量往往比實際所需的堵劑用量要大,這不僅會造成經(jīng)濟上的損失,也會加大對非目的層的損害。

堵劑注入地層后,油井近井地帶含水飽和度剖面如圖1所示。

圖1 油井近井地帶含水飽和度分布曲線

根據(jù)達(dá)西定律,地層中某一小層的壓力降可以用下式表示

因為封堵目標(biāo)層段的厚度一般較小,因此可忽略壓力在縱向上的差異。假設(shè)各個小層注入端的壓力相等,則在油層內(nèi)部壓力也相等,所以各個小層注入壓差相等。因此,可以得到

計算堵劑用量時,只需知道不同滲透率層位的堵劑進(jìn)入深度,即可計算出整體的堵劑用量。由于這種計算方法并未考慮堵劑的縱向竄流,所以小層的縱向排列順序?qū)Χ聞┯昧繘]有影響。假設(shè)第1層為大孔道存在的層,當(dāng)?shù)?層的堵劑已經(jīng)運移到設(shè)計位置時,即Lp1=Lt,式(6)可變換為

求解式(7)得到Lp2。依次類推,得到不同小層的滲透率(Ki)及其所對應(yīng)的堵劑進(jìn)入深度(Lpi),進(jìn)而得到堵劑在縱向上的分布情況。因此,堵劑用量可以由下式得到

2 實例計算與施工效果

江蘇油田某區(qū)塊已經(jīng)過長期水驅(qū)開發(fā),目前準(zhǔn)備進(jìn)行三次聚驅(qū)開發(fā)。為避免聚合物沿著大孔道竄流,在注聚合物前要對水井W1進(jìn)行調(diào)剖處理,調(diào)剖半徑(堵劑設(shè)計到達(dá)位置)為105m,存在大孔道層位的厚度為2.5m。經(jīng)過測試,得到了W1井堵水目標(biāo)層段縱向上的滲透率、厚度分布(圖2)。其余主要計算參數(shù)見表1。

圖2 W1井堵水目標(biāo)層段縱向上小層滲透率和厚度分布

表1 江蘇油田某區(qū)塊堵劑用量計算參數(shù)表

將大孔道所在層的滲透率記為 K1,其余層的滲透率記為 Ki(i=2,3…),利用本文方法計算當(dāng) K1層的堵劑達(dá)到調(diào)剖半徑Lp1=105m時,不同滲透率層位堵劑的進(jìn)入深度Lpi。

圖3為W1井堵水目的層段不同滲透率比值(K1/Ki)下堵劑相對進(jìn)入深度(Lpi/Lp1)曲線。從圖中可以看到:隨著 K1/Ki的增加,Lpi/Lp1呈指數(shù)型減小;當(dāng) K1/Ki<50時,Lpi/Lp1遞減非常迅速;當(dāng)K1/Ki>200時,Lpi/Lp1變化相對不大。

圖3 W1井堵水目標(biāo)層段不同滲透率比值下堵劑相對進(jìn)入深度曲線

在不考慮堵劑縱向分布不均勻的情況下,計算得到W1井的合理堵劑用量為2 500m3。若考慮堵劑在不同滲透率層位進(jìn)入深度不同的差異性,利用本文方法計算得到W1井的合理堵劑用量為1 850m3;而且采用由本文方法計算所得的堵劑用量設(shè)計施工后,W1井的吸水剖面較之前有了很大改善(圖4),注入壓力也從20MPa提高到了24MPa,基本達(dá)到了設(shè)計方案要求。由此可以看到,如果不考慮堵劑縱向上分布的不均勻情況,將給堵劑用量計算帶來較大的誤差。

圖4 W1井調(diào)剖前后剖面改變情況

3 結(jié)論

根據(jù)達(dá)西定律,考慮堵劑在縱向上的分布規(guī)律和堵劑進(jìn)入地層后對儲層物性的改變,推導(dǎo)出了計算堵劑在不同滲透率地層中進(jìn)入深度的公式,通過各小層堵劑用量的加和得到整體的堵劑用量。江蘇油田某區(qū)塊采用由本文方法計算得的堵劑用量進(jìn)行了水井調(diào)剖,實際施工效果表明,本文方法計算結(jié)果可靠。

符號注釋

Δp—井底與地層的壓力差,MPa;

q—產(chǎn)量,m3/d;

K—滲透率,mD;

A—橫截面積,m2;

μp—堵劑粘度,mPa·s;

μw—水粘度,mPa·s;

Lt—堵劑設(shè)計到達(dá)位置,m;

Lp—堵劑前緣位置,m;

n—縱向上不同滲透率的小層數(shù);

Q—堵劑用量,m3;

fpw—含堵劑比率,%;

fw—含水率,%;

Krw—水的相對滲透率;

i—小層號。

[1] 曾流芳,趙國景,張子海,等.疏松砂巖油藏大孔道形成機理及判別方法[J].應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報,2002,10(3): 268-275.

[2] 宋萬超,孫煥泉,孫國,等.油藏開發(fā)流體動力地質(zhì)作用——以勝沱油田二區(qū)為例[J].石油學(xué)報,2002,23(3):52-55.

[3] 趙傳峰,姜漢橋,李秀生,等.扶余油田+13-8.2區(qū)塊深部封竄技術(shù)[J].石油鉆采工藝,2005,27(6):57-59.

[4] PARII J A,STEPP A K,EVANS D B,et al.Transport and stability of polymer-producing bacteria in porous media[C]. SPE39670.

[5] 姜漢橋,陳月明.最優(yōu)化方法在埋東油田控水穩(wěn)油中的應(yīng)用[J].石油大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,1997,21(5):49-52.

[6] 姜漢橋,姚軍,陳月明.勝二區(qū)沙二3封堵大孔道方案優(yōu)化設(shè)計[J].石油大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,1994,18(4):90-94.

[7] 謝俊,張金亮.剩余油描述與預(yù)測[M].北京:石油工業(yè)出版社, 2003.

[8] ATES H,KASAP E,TOMUTSA L,et al.Use of statistical dispersion model to study polymer clogging in sandstone samples[C].SPE/DOE35473.收稿日期:2010-03-30 改回日期:2010-04-20

(編輯:楊 濱)

Abstract:From the theory of biphase percolation in one dimension,the vertical distribution of blocking agent and the changes in reservoir petrophysics due to blocking-agent plugging are comprehensively considered,and then a formula to calculate the entering depth of blocking agent into formations with different permeability is derived,by which it is possible to calculate more accurately the blocking agent volume required when its reaching to the profile correction radius.An actual calculation by the formula and its engineering effects in a block of Jiangsu oilfield have shown that this new method is accurate and reliable in calculation.

Key words:oilfield with high water cut;channel; vertical distribution of blocking agent;blocking agent volume required

A new method to calculate blocking agent volume required for plugging channels in oilfields with high w ater cut

Jiang Hanqiao1Wang Shuoliang1Zhang Yuan2Sheng Changbao3
(1.College ofPetroleum Engineering,China University of Petroleum,Beijing,102249;2.Petroleum Exploration and Production Research Institute,S INOPEC, Beijing,100083;3.A uditing Department ofTarim Oilf ield Company,PetroChina,Korla,841000)

＊國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃資助項目“海上油田調(diào)剖堵水預(yù)警系統(tǒng)研究”(項目編號:2006AA09Z341)部分研究成果。

姜漢橋,男,教授,主要從事油氣田開發(fā)理論與油藏滲流理論研究工作。E-mial:jhqlf@163.com。