儲層滲流能力定量描述方法及其在油田開發(fā)中的應用

鄭春峰，趙忠義，黃新春，郝曉軍，谷麗紅

(1.中海油能源發(fā)展股份有限公司，天津 300452;2.中油大慶油田有限責任公司，黑龍江 大慶 163514)

儲層滲流能力定量描述方法及其在油田開發(fā)中的應用

鄭春峰1，趙忠義2，黃新春1，郝曉軍1，谷麗紅1

(1.中海油能源發(fā)展股份有限公司，天津 300452;2.中油大慶油田有限責任公司，黑龍江 大慶 163514)

在油田實際生產過程中，常常需要評價不同增產措施對儲層滲流能力的改變量。當前常用的產液指數(shù)評價指標能夠有效地評價儲層綜合滲透率的變化規(guī)律，但該方法不能把儲層有效滲透率和絕對滲透率的改變量分開單獨評價。為此引入滲透率比率概念，建立定量描述儲層絕對滲透率變化規(guī)律的數(shù)學模型。將產液指數(shù)分析方法和滲透率比率分析方法相結合，能準確地評價增產措施對儲層參數(shù)的改變量及其實施效果。采用渤海某油田X24井實際生產數(shù)據(jù)及相對滲透率曲線，應用滲透率比率和產液指數(shù)方法綜合評價酸化后儲層滲流能力的變化量。結果表明，2種方法有效結合，能夠準確地評價增產措施效果。

絕對滲透率;產液指數(shù);滲透率比率;增產措施;評價指標

引 言

目前生產測井和壓力恢復試井是評價儲層滲透率變化的2種最重要的方法?？紤]到生產操作和操作成本等因素，不能經(jīng)常性的進行生產測井和壓力恢復試井來評價儲層滲透率的變化量。然而油田開發(fā)的生產數(shù)據(jù)和相對滲透率曲線是很容易得到的，應用這些數(shù)據(jù)來定量描述儲層絕對滲透率變化規(guī)律在經(jīng)濟及技術上是切實可行的［1－5］。

當前常用的產液指數(shù)評價指標能夠有效地評價儲層綜合滲透率的變化規(guī)律，但該方法不能把儲層有效滲透率和絕對滲透率的改變量分開單獨評價［6－7］。為此本文引入滲透率比率概念，建立定量描述儲層絕對滲透率變化規(guī)律的數(shù)學模型［8－9］。將產液指數(shù)分析方法和滲透率比率分析方法相結合，能更為準確地評價增產措施對儲層參數(shù)的改變量及其實施效果。為下一步油田生產動態(tài)分析提供方向，為油井后續(xù)措施挖潛提供指導。

1 模型建立

模型假設條件:①地層為油水兩相流;②油藏流體屬于牛頓流體，流動符合達西定律;③不考慮重力和毛管力的影響;④地層綜合壓縮系數(shù)為常數(shù)。

線性流:根據(jù)達西定律，得到t1和t2不同時刻的產水量計算公式:

式中:Qw1為t1時刻日產水量，m3/d;Qw2為t2時刻日產水量，m3/d;K1為 t1時刻儲層滲透率，10－3μm2;K2為t2時刻儲層滲透率，10－3μm2;Krw1為 t1時刻水相相對滲透率;Krw2為t2時刻水相相對滲透率;Bw1為t1時刻地層水體積系數(shù);Bw2為t2時刻地層水體積系數(shù);Δp1為t1時刻生產壓差，MPa;Δp2為t2時刻生產壓差，MPa;μw為地層水黏度，mPa·s;h為油層厚度，m;a為油層寬度，m;L為油層長度，m。

聯(lián)立式(1)、(2)得:

徑向流:根據(jù)達西定律，得到t1和t2不同時刻的產水量計算公式:

式中:Re為油藏泄油半徑，m;Rw為生產井井筒半徑，m。

聯(lián)立式(4)、(5)得:

球形流:根據(jù)達西定律，得到t1和t2不同時刻的產水量計算公式:

對比式(3)、(6)、(9)可以看出，雖然流體流動形態(tài)不同，但滲透率表達式具有統(tǒng)一格式，一般認為地層水的體積系數(shù)為常數(shù)。因此可得到下式:

聯(lián)立式(7)、(8)得:

式(10)中產液量和生產壓差在實際生產中容易得到，只有Krw1和Krw2不容易得到。應用油田實際相對滲透率曲線，可以得到Krw1和Krw2不同含水率時的值。

根據(jù)含水率的定義和達西定律，得到t1和t2時刻的含水率和油水兩相相對滲透率關系式。

式中:fw1為t1時刻含水率;fw1為t2時刻含水率;Ko1為t1時刻油相滲透率，10－3μm2;Ko2為t2時刻油相滲透率，10－3μm2;Kw1為 t1時刻水相滲透率，10－3μm2;Kw2為 t2時刻水相滲透率，10－3μm2;μo為地層原油黏度，mPa·s。

應用渤海某油田實際相對滲透率數(shù)據(jù)，回歸出fw—krw關系式。

式中:K0為初始時刻儲層絕對滲透率，10－3μm2;Kt為任意時刻儲層絕對滲透率，10－3μm2;Rk為任意時刻儲層絕對滲透率與初始時刻絕對滲透率的比值。

將式(13)、(14)帶入式(15)中，應用式(15)可以計算任意t時刻的儲層絕對滲透率值。利用Rk可評價生產井在開發(fā)過程中儲層滲流能力的改變狀態(tài)，當Rk＜1時，表明儲層受到傷害;當Rk＞1時，表明儲層滲流能力得到改善。

2 實例分析與結果對比

式中:J0為初始時刻產液指數(shù)，m3/(MPa·d);Jt為任意時刻產液指數(shù)，m3/(MPa·d);RJ為任意時刻產液指數(shù)與初始時刻產液指數(shù)的比值。

以渤海某油田X24井為例，該井2001年10月28日投產，開采NmⅠ+Ⅱ、NmⅣ層位，2004年3月19日關閉NmⅠ+Ⅱ油層(油藏中深為1 039 m，儲層有效厚度為12 m，滲透率為1 224 ×10－3μm2)，目前用電潛泵(排量為100 m3/d，泵深為1 200 m)單采NmⅣ層位。因產油量下降，含水上升，懷疑在生產過程中地層受到污染，于2010年3月17日對該井進行酸化作業(yè)。X24井作業(yè)前日產液為30.6 m3/d，日產油為22.6 m3/d，含水為26%，作業(yè)后日產液為52.9 m3/d，日產油為36.5 m3/d，含水為31.1%(圖1)。X24井措施前后產液量和產油量增加，酸

本文定義產液指數(shù)比為RJ。產液指數(shù)比能夠反映儲層綜合滲透率(儲層絕對滲透率和油水相對滲透率綜合作用結果)變化規(guī)律?；Ч黠@，表明該井的酸化措施改善了近井地帶儲層的滲流能力。

圖1 渤海某油田X24井生產曲線

為準確綜合評價X24井酸化作業(yè)后近井地帶儲層綜合滲透率的改變量。應用產液指數(shù)分析方法計算產液指數(shù)比，應用滲透率比率分析方法計算儲層絕對滲透率比，將2條曲線繪制在同一張圖上進行對比，分析酸化后儲層的滲流能力改變量(圖2)。

圖2 X24井產液指數(shù)比率和滲透率比率曲線

從圖2中可以看出，酸化作業(yè)后RJ和Rk曲線均呈先上升后下降最后趨于平穩(wěn)的趨勢。這是因為酸化措施改善了儲層滲流能力，解除了堵塞在近井地帶的污染物，儲層滲透率得到改善。后期曲線呈下降趨勢是因為隨著含水的變化，改變了油水兩相的滲流能力，同時近井地帶可能受到二次污染。

(1)酸化措施完畢初期，兩條曲線均為上升趨勢。分析認為近井地帶儲層污染物逐漸被解除，儲層絕對滲透率得到改善，滲透率比率隨之升高。同時綜合滲透率均得到改善，產液指數(shù)比也隨之升高。后期產液指數(shù)呈下降趨勢，是含水波動(略有下降)所導致。

(2)酸化措施完畢中期，2條曲線呈下降趨勢。分析認為在初期末，酸化效果已經(jīng)達到最優(yōu)，在中期近井地帶儲層酸化效果逐漸變差，這時儲層絕對滲透率由于酸化效果的減弱而降低，由于含水下降導致相對滲透率下降。從而產液指數(shù)比和滲透率比都呈下降趨勢。

(3)酸化措施完畢后期，2條曲線趨勢趨于平穩(wěn)，且與措施前水平相當。分析認為這時酸化措施的效果已經(jīng)不明顯，儲層的滲流能力和作業(yè)前相當。滲透率比率模型后期出現(xiàn)下凹現(xiàn)象，可能是儲層受到二次污染造成的。

3 結論

(1)本文提出了滲透率比率概念，建立了定量描述儲層絕對滲透率變化規(guī)律的數(shù)學模型，該方法能夠定量描述儲層絕對滲透率的變化規(guī)律。

(2)在油田實際生產動態(tài)分析中，將產液指數(shù)分析方法和滲透率比率分析方法相結合，能更為清楚的認識增產措施對儲層滲透率的改變量，準確評價增產措施的實施效果。

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Application of quantitative description method of reservoir flow capacity in oilfield development

ZHENG Chun－feng1，ZHAO Zhong－yi2，HUANG Xin－chun1，HAO Xiao－jun1，GU Li－h(huán)ong1
(1．Energy Technology＆Services Limited，CNOOC，Tianjin，300452，China;2．Daqing Oilfield Co．，Ltd．，PetroChina，Daqing，Heilongjiang163514，China)

It is often required to evaluate reservoir flow capacity after stimulation treatment．The existing evaluation method of fluid productivity index is effective to evaluate composite permeability changes，but it is unable to respectively evaluate the changes of absolute permeability and relative permeability．Therefore the concept of permeability ratio is introduced and a mathematical model is built to quantitatively present the changes of absolute reservoir permeability．The impact of stimulation treatment on reservoir parameters and the implementation result can be more accurately evaluated through combining fluid productivity index analysis with permeability ratio analysis．The X24 well in Bohai Oilfield is evaluated for reservoir flow capacity after stimulation treatment by using production data and relative permeability curve through applying permeability ratio and fluid productivity index methods．The result shows that the combination of the two methods can properly evaluate the effect of stimulation treatment．

absolute permeability;fluid productivity index;permeability ratio;stimulation treatment;evaluation index

TE311

A

1006－6535(2011)05－0093－03

20110120;改回日期20110330

鄭春峰(1983－)，男，助理工程師，2006年畢業(yè)于大慶石油學院信息與計算科學專業(yè)，2010年畢業(yè)于中國石油大學(北京)油氣田開發(fā)工程專業(yè)并獲碩士學位，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)方面工作。

編輯 孟凡勤