薄層底水油藏排水采油技術(shù)影響因素研究

孫曉飛，張艷玉，袁嶺，王中武，陳會(huì)娟，谷建偉

（1.中國石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院，山東 青島 266580；2.中國石化勝利石油管理局石油開發(fā)中心，山東 東營 257001；3.中國石油新疆油田公司陸梁油田作業(yè)區(qū)，新疆 克拉瑪依 834000）

薄層底水油藏排水采油技術(shù)影響因素研究

孫曉飛1，張艷玉1，袁嶺2，王中武3，陳會(huì)娟1，谷建偉1

（1.中國石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院，山東 青島 266580；2.中國石化勝利石油管理局石油開發(fā)中心，山東 東營 257001；3.中國石油新疆油田公司陸梁油田作業(yè)區(qū)，新疆 克拉瑪依 834000）

系統(tǒng)研究了油藏地質(zhì)參數(shù)與排采工藝參數(shù)對薄層底水油藏排水采油技術(shù)的影響，定量分析了各因素的作用機(jī)理及影響規(guī)律。研究表明，排水采油技術(shù)對于垂直水平滲透率比較小、底水能量較弱的薄層底水油藏適用性較強(qiáng)；隔夾層從距離油水界面-7.5～7.5 m變化時(shí)，排水采油累計(jì)產(chǎn)油量呈現(xiàn)緩慢增加—迅速減少—逐漸增加的變化規(guī)律，而累計(jì)增油量則呈現(xiàn)緩慢增加—迅速減少—迅速增加—逐漸降低的變化規(guī)律；當(dāng)隔夾層中部位于排水井射孔位置時(shí)，隔夾層半徑的增加有利于排水采油井控水產(chǎn)油，但位于排水井射孔位置以上時(shí)，累計(jì)產(chǎn)油量先減少后增加，排水采油增油量不斷降低；采油井射孔位置越接近油水界面，排水采油增油量越大，產(chǎn)油量越小；最佳射孔打開程度為50%左右；排水層位距離油水界面不宜太遠(yuǎn)；排水速度與產(chǎn)液速度并非越大越好。研究結(jié)果可為現(xiàn)場合理實(shí)施排水采油技術(shù)提供參考依據(jù)。

薄層底水油藏；油藏?cái)?shù)值模擬；排水采油；影響因素

1 概況

陸梁油田呼圖壁河組底水油藏（K1h23-4）具有層薄、幅度低、滲透率高的特點(diǎn)，與國內(nèi)外常見的厚油水層底水油藏相比，差異較大［1-4］。隨著油藏的深入開發(fā)，油井底水嚴(yán)重錐進(jìn)，產(chǎn)量明顯遞減。為了改善開發(fā)效果，陸梁油田開展了排水采油工藝礦場試驗(yàn)，應(yīng)用效果較好，但對于如何篩選排水采油井、確定排采工藝參數(shù)認(rèn)識(shí)不清，急需加強(qiáng)相關(guān)理論研究指導(dǎo)生產(chǎn)。

K1h23-4油藏頂面為東西向短軸背斜，構(gòu)造幅度變化不大，閉合度為8～10 m。部分井點(diǎn)儲(chǔ)層存在鈣質(zhì)單一薄夾層，平面基本呈透鏡體展布。油層孔隙度30.12%，空氣滲透率522.9×10-3μm2，原油密度0.883 g/cm3，40℃時(shí)原油黏度49.7 mPa·s。截至2009年5月，K1h23-4油藏累計(jì)產(chǎn)油量為82.59×104t，累計(jì)產(chǎn)液量為210.23×104m3，累計(jì)注水量為170.29×104m3，采出程度為17.72%。

2 模型建立及歷史擬合

根據(jù)K1h23-4油藏地質(zhì)研究成果、流體高壓物性實(shí)驗(yàn)以及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合排水采油機(jī)理［5-6］，依次建立了油藏的構(gòu)造模型、屬性模型、流體模型及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)模型，從而構(gòu)成了完整的油藏?cái)?shù)值模擬模型。構(gòu)造模型采用角點(diǎn)坐標(biāo)，劃分網(wǎng)格為160×80×10，平面上網(wǎng)格大小為41 m×39 m，縱向網(wǎng)格大小根據(jù)地層厚度變化劃分。Fetchovich水體計(jì)算速度快、范圍比較廣，因此采用Fetchovich水體模擬底水。基于上述油藏?cái)?shù)值模擬模型，以壓力、累計(jì)產(chǎn)油量、累計(jì)產(chǎn)水量和綜合含水率為擬合指標(biāo)，對K1h23-4油藏43口生產(chǎn)井進(jìn)行歷史擬合，效果較好。為了提高排水采油模擬計(jì)算精度，滿足排水采油影響因素研究的需要，截取K1h23-4油藏模型排水采油井LU2180周圍663 m×615 m區(qū)域建立單井模型，并進(jìn)行局部網(wǎng)格加密，平面網(wǎng)格尺寸為5 m×6 m，縱向?yàn)? m。

3 排水采油技術(shù)影響因素

3.1 油藏地質(zhì)參數(shù)

3.1.1 垂直水平滲透率比

薄層底水油藏垂直水平滲透率比值（Kv/Kh）越大，其垂向滲流能力越強(qiáng)，底水的錐進(jìn)速度加快，水平方向原油的滲流能力降低。Kv/Kh值由0.01增大到0.50時(shí)，排水采油增油量（排水采油累計(jì)產(chǎn)油量與不實(shí)施排水采油開發(fā)的累計(jì)產(chǎn)油量之差）減小0.73×104m3，即油藏Kv/Kh值越大，排水采油效果越差。

3.1.2 底水能量

反映油藏底水能量的參數(shù)主要有底水體積和水侵系數(shù)。相同的生產(chǎn)壓差下，底水能量越大，底水錐進(jìn)越快，底水體積由實(shí)際水體體積的50倍增大到500倍，對應(yīng)水侵系數(shù)從900 m3/（d·MPa）增加到9 000 m3/（d·MPa）時(shí)，排水采油增油量減小0.98×104m3，因此，排水采油技術(shù)對于底水能量較小的薄層底水油藏有較好的控錐增油效果。

3.1.3 隔夾層位置和大小

K1h23-4油藏存在鈣質(zhì)薄夾層，研究隔夾層位置與半徑對排水采油開發(fā)效果的影響規(guī)律，有利于根據(jù)隔夾層的發(fā)育情況合理篩選排水采油井。本文研究了隔夾層距離油水界面位置分別為7.5，4.5，0.5，-0.5，-1.5，-2.5，-3.5，-5.5，-7.5 m（“-”表示隔夾層位置在油水界面下方），隔夾層半徑分別為55，105，155，205，225 m的排水采油開發(fā)效果。采油井和排水井的射孔位置距油水界面分別為9.5，-2.5 m。

預(yù)后方面，華盛頓大學(xué)Loannou（摘要885）一項(xiàng)研究旨在構(gòu)建能夠預(yù)測NAFLD及ALD患者HCC發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的模型。模型共納入年齡、性別、糖尿病、身體體重指數(shù)、血小板計(jì)數(shù)、血白蛋白及AST/ALT比值。該模型有助于判斷肝癌風(fēng)險(xiǎn)，制定精準(zhǔn)的篩選方案。

3.1.3.1 隔夾層位置

由模擬計(jì)算結(jié)果可知，不同隔夾層半徑下的累計(jì)產(chǎn)油量和累計(jì)增油量隨隔夾層距離油水界面位置變化趨勢基本相同，以隔夾層半徑為105 m時(shí)為例詳細(xì)說明（見圖1、圖2）。

圖1 累計(jì)產(chǎn)油量與隔夾層位置關(guān)系

圖2 累計(jì)增油量與隔夾層位置關(guān)系

由圖1、圖2可知，隔夾層的位置對排水采油的影響較大，不同區(qū)域，影響規(guī)律不同。

當(dāng)隔夾層位于區(qū)域Ⅰ時(shí)，隔夾層位置越靠近排水井射孔位置，其抑制排水井以下底水錐進(jìn)的作用越明顯，且排水井通過排水使得隔夾層到油水界面區(qū)域內(nèi)的壓力降低，較好地平衡了由于采油而產(chǎn)生的壓降，由此，隔夾層和排水井的共同作用使得排水采油的累計(jì)產(chǎn)油量和增油量緩慢增加。當(dāng)隔夾層中部位于距油水界面-3.5 m時(shí)，排水采油累計(jì)產(chǎn)油量和增油量最大。

當(dāng)隔夾層位于區(qū)域Ⅱ時(shí)，隔夾層位置越靠近排水井射孔位置，其阻礙底水向排水井滲流的作用越強(qiáng)，使得排水井無法起到排水、抑制水錐的作用。排水采油的累計(jì)產(chǎn)油量和增油量迅速減少，開發(fā)效果逐漸變差。

當(dāng)隔夾層位于區(qū)域Ⅲ時(shí)，隨著隔夾層位置遠(yuǎn)離排水井的射孔位置，其對排水井的阻礙作用逐漸降低，排水采油的累計(jì)產(chǎn)油量和增油量逐漸增加，但隔夾層位置越靠近采油井的射孔位置，即使不采用排水采油，隔夾層對底水錐進(jìn)也有較好的抑制作用，因此排水采油的增油量逐漸降低。

3.1.3.2 隔夾層半徑

由圖3、圖4可知，當(dāng)隔夾層中部位于距油水界面-3.5，-5.5，-7.5 m時(shí)，排水采油的累計(jì)產(chǎn)油量和增油量隨著隔夾層分布范圍的增大而增加，這是由于在排水井射孔位置以下時(shí)，隔夾層范圍越大，底水向上錐進(jìn)的難度越大，有利于改善排水采油的開發(fā)效果。

圖3 累計(jì)產(chǎn)油量與隔夾層半徑關(guān)系

圖4 累計(jì)增油量與隔夾層半徑關(guān)系

當(dāng)隔夾層中部位于距油水界面-1.5，-0.5，0.5，4.5，7.5 m，即隔夾層位于排水井射孔位置以上時(shí)，隨著隔夾層分布范圍增大，排水井排水產(chǎn)生的壓降很難向上傳播從而平衡采油井采油產(chǎn)生的壓降，使得底水錐進(jìn)到采油井，累計(jì)產(chǎn)油量減少，但隔夾層分布增大到一定范圍后，隔夾層對底水錐進(jìn)的抑制作用逐漸增強(qiáng)，緩解了由于排水增油效果下降所帶來的損失，因此累計(jì)產(chǎn)油量又逐漸增加。對于排水采油的增油量，由于隨著隔夾層分布范圍的增大，不實(shí)施排水采油生產(chǎn)井的累計(jì)產(chǎn)油量也不斷增加，因此，排水采油增油量不斷降低。

綜上所述，隔夾層對薄層底水油藏排水采油的影響十分復(fù)雜，加深對油藏隔夾層分布的認(rèn)識(shí)程度，處理好隔夾層與采油及排水射孔位置的關(guān)系，可以得到較好的排水采油效果。底水錐進(jìn)嚴(yán)重、底水部位隔夾層發(fā)育的生產(chǎn)井可作為排水采油井，排水井射孔位置在隔夾層以上1 m左右，可以獲得最佳的排水采油效果。

3.2 排采工藝參數(shù)

3.2.1 采油井射孔位置及打開程度

射孔位置越接近油水界面，排水形成的壓降傳播至采油井井底所需時(shí)間越短，因此排水采油增油量增加。油藏上部打開25%的排水采油增油量比油藏下部打開25%增加0.30×104m3；但受排水能力的限制，容易導(dǎo)致底水快速錐進(jìn)，導(dǎo)致排水采油累計(jì)產(chǎn)油量減小，油藏上部打開25%比油藏下部打開25%排水采油累計(jì)產(chǎn)油量減少0.26×104m3。因此，底水油藏油井的射孔位置并不是距離油水界面越近越好。

油層射孔打開程度從16.7%增加到100%時(shí)，排水采油累計(jì)產(chǎn)油量減少0.09×104m3，增油量增加0.12× 104m3。主要原因在于，增大射孔打開程度，容易導(dǎo)致底水快速錐進(jìn)，造成油井含水率上升，產(chǎn)油量降低，油井見水時(shí)間早，開發(fā)效果差。但隨著射孔打開程度的增加，排水采油增油量先增加后減小，因此，射孔打開程度并不是越大越好。綜合考慮含水率和產(chǎn)油量，當(dāng)油井射孔打開程度50%時(shí)油井排水后的增油量最大，因此，最佳射孔打開程度在50%左右。

3.2.2 排水層位

排水層位距離油水界面越遠(yuǎn)，排水采油累計(jì)產(chǎn)油量和增油量越低，排水采油效果越不理想，排水層位頂面距油水界面6 m的排水采油增油量比距離為1 m時(shí)減少0.09×104m3，因此，排水層位不宜距離油水界面太遠(yuǎn)。

3.2.3 排水速度

排水采油井排水速度的提高，可以在下部水層中產(chǎn)生較大的壓降，從而平衡上部油井產(chǎn)油造成的壓降，起到抑制底水錐進(jìn)、降低油井含水率的作用。由模擬計(jì)算結(jié)果可知，排水速度由15 m3/d增加到60 m3/d時(shí)，排水采油增油量增加3.58×104m3，但排水速度不宜過大，否則會(huì)導(dǎo)致油層原油向下倒灌，形成倒錐。當(dāng)以排水速度為15 m3/d生產(chǎn)時(shí)，底水錐進(jìn)嚴(yán)重，油井含水上升快；當(dāng)排水速度為60 m3/d時(shí)，排水井產(chǎn)油量大幅增加，形成倒錐。因此，排水速度存在一個(gè)最佳范圍，確定時(shí)應(yīng)綜合考慮采油井的產(chǎn)液速度、底水能量和經(jīng)濟(jì)等因素。

3.2.4 產(chǎn)液速度

同一排水速度下，采油井產(chǎn)液速度越大，產(chǎn)油量越高；但油井產(chǎn)液速度過高，會(huì)導(dǎo)致底水錐進(jìn)，含水率快速上升。產(chǎn)液速度由10 m3/d增大到35 m3/d時(shí)，產(chǎn)油量增加15 271 m3，含水率增加30.57%。因此，排水采油井產(chǎn)液速度存在一個(gè)合理范圍。由研究結(jié)果可知，產(chǎn)液速度為15 m3/d時(shí)排水采油增油量最高，再增大產(chǎn)液速度，會(huì)導(dǎo)致采油井產(chǎn)油量降低，含水率急劇上升，因此，最佳的產(chǎn)液速度為15 m3/d左右。

4 結(jié)論

1）薄層底水油藏垂直水平滲透率比與底水體積越小，排水采油效果越好。隔夾層位于油藏不同區(qū)域時(shí)，對排水采油開發(fā)效果的影響規(guī)律不同，底水錐進(jìn)嚴(yán)重、底水部位隔夾層發(fā)育的生產(chǎn)井可作為排水采油井，排水井射孔位置在隔夾層以上1 m左右，可以獲得最佳的排水采油效果。

2）采油井射孔位置越接近油水界面，排水采油增油量越大，產(chǎn)油量越小，合理的射孔位置應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)等因素加以確定；隨著射孔打開程度的增加，排水采油增油量先增加后減小，LU2180井最佳射孔打開程度在50%左右。

3）排水層位距離油水界面越遠(yuǎn)，排水采油控錐增油效果越差；提高排水采油井排水速度可以增加排水采油增油量，但速度過大會(huì)導(dǎo)致油層原油向下倒灌，形成倒錐，確定排水層位合理范圍時(shí)應(yīng)綜合考慮底水能量、經(jīng)濟(jì)等因素；采油井產(chǎn)液速度越大，產(chǎn)油量越高，但速度過大會(huì)導(dǎo)致底水錐進(jìn)，含水率上升，LU2180井最佳的產(chǎn)液速度為15 m3/d左右。

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［2］彭得兵，唐海，呂棟梁，等.隔夾層對薄層底水油藏排水采油動(dòng)態(tài)影響研究［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，24（4）：36-38. Peng Debing，Tang Hai，Lv Dongliang，etal.Influence ofthe impervious interbeds on the drainage and oil production performance of the thin oil reservoir with bottom water［J］.Journal of Xi′an Shiyou University：Natural Science Edition，2009，24（4）：36-38.

［3］張學(xué)磊，李傳亮，樊茹.采油速度對油水界面上升和底水錐進(jìn)的影響［J］.斷塊油氣田，2010，17（5）：583-585. Zhang Xuelei，Li Chuanliang，F(xiàn)an Ru.Influence of recovery rate on movement velocity of oil-water contact and bottom-water coning［J］. Fault-Block Oil&Gas Field，2010，17（5）：583-585.

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（編輯 孫薇）

Study on influence factors of dewatering oil production in thin reservoir with bottom water

Sun Xiaofei1,Zhang Yanyu1,Yuan Ling2,Wang Zhongwu3,Chen Huijuan1,Gu Jianwei1
(1.College of Petroleum Engineering,China University of Petroleum,Qingdao 266580,China;2.Petroleum Development Center, Shengli Petroleum Administration Bureau,SINOPEC,Dongying 257001,China;3.Operation Area of Luliang Oilfield,Xinjiang Oilfield Company,PetroChina,Karamay 834000,China)

This paper systematically studied the factors affecting dewatering oil production in thin reservoir with bottom water and quantitatively analyzed the action mechanism and influence law of each factor.Study shows that the dewatering oil production technology is suitable for the thin reservoir with interlayer,bottom water,small vertical permeability and weak bottom water capacity. When the interlayer changes from below 0.7 m to above 0.7 m of oil-water interface,the cumulative oil production rate for dewatering oil production shows the changing law as increasing slowly,reducing sharply and increasing gradualy.The oil increment shows the changing law as increasing slowly,reducing sharply,increasing sharply and reducing gradualy.When the central position of interlayer is in the perforation position of drainage well,the radius increase of interlayer is suitable for controlling water and producing oil of dewatering oil production well.But when the central position of interlayer is above the perforation position of drainage well,the cumulative oil production rate reduces first,then increases.The oil increment of dewatering oil production reduces continually.The production rate decreases and the oil incremental increases with the perforation position near the oil-water interface.The optimal open degree of perforation is 50%.The drainage position should be near the oil-water interface.Drainage speed and liquid production rate are not the bigger the better.This study can provide some references for the field implementing the dewatering oil production.

thin reservoir with bottom water;reservoir numerical simulation;dewatering oil production;influence factors

國家科技重大專項(xiàng)“復(fù)雜油氣藏精細(xì)表征及剩余油分布預(yù)測”（2011ZX05009-003）

TE349

：A

1005-8907（2012）03-0393-04

2011-08-04；改回日期：2012-03-14。

孫曉飛，男，1984年生，在讀博士研究生，2011年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）油氣田開發(fā)工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事油氣田開發(fā)方面的研究工作。E-mail：sunxiaofei540361@163.com。

孫曉飛，張艷玉，袁嶺，等.薄層底水油藏排水采油技術(shù)影響因素研究［J］.斷塊油氣田，2012，19（3）：393-396. Sun Xiaofei，Zhang Yanyu，Yuan Ling，et al.Study on influence factors of dewatering oil production in thin reservoir with bottom water［J］. Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（3）：393-396.