水驅(qū)油田含水上升規(guī)律綜合研究與實(shí)踐

繆飛飛 劉小鴻 張宏友 耿娜 張言輝

(中國(guó)海洋石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300452)

含水上升規(guī)律是水驅(qū)油田的主要規(guī)律。含水率與采出程度的關(guān)系可以劃分為3種類型，即凸型、S型和凹型，所對(duì)應(yīng)的含水上升率與含水率關(guān)系曲線也呈現(xiàn)出不同形態(tài)，其含水上升率最大值出現(xiàn)時(shí)刻及數(shù)值大小也不相同［1－6］。含水上升率隨含水率先升后降，但含水上升率的峰值有高有低，峰值發(fā)生時(shí)的含水率也有低有高［7－9］。為了能得到不同類型油藏水驅(qū)開發(fā)的含水上升規(guī)律曲線，此次研究中利用油田相對(duì)滲透率曲線，結(jié)合分流量方程從理論上進(jìn)行推導(dǎo)，推導(dǎo)出地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度對(duì)應(yīng)的含水上升率表達(dá)式，并結(jié)合油田實(shí)踐加以論證。從幾個(gè)油田的實(shí)踐可以看出，研究所得理論關(guān)系表達(dá)式具有良好的適用性，可以分別表征3種含水率與采出程度的關(guān)系及相應(yīng)含水上升率類型。

1 水驅(qū)油田理論含水率

油水兩相滲透率可以由多種形式表示，廣泛應(yīng)用的是 Corey 表達(dá)式［4，9－10］:

根據(jù)分流量方程，在不考慮重力和毛管壓力影響的條件下，含水率的表達(dá)式為:

將式(1)、式(2)代入式(4)，并令:

則含水率的表達(dá)式為:

根據(jù)Swd的定義，其實(shí)Swd就是可采儲(chǔ)量采出程度。因此有式(7):

2 水驅(qū)油田理論含水上升規(guī)律

含水上升率定義為，每采出1%的地質(zhì)儲(chǔ)量后含水率的上升值。它是評(píng)價(jià)油田開發(fā)效果的重要指標(biāo)，含水上升率越小，油田開發(fā)效果越好［11］。

在注水油田開發(fā)過(guò)程中，油層平均含水飽和度可表示為［4，12］:

結(jié)合式(10)，式(8)即變?yōu)?

由式(7)對(duì)可采儲(chǔ)量采出程度求導(dǎo)，結(jié)合式(11)得:

即式(12)為地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度下水驅(qū)油田理論含水上升率表達(dá)式。

3 油田實(shí)踐應(yīng)用

選擇渤海油田的不同類型油田進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用，油田主要地層參數(shù)及相滲曲線特征參數(shù)見表1，相對(duì)滲透率曲線見圖1。

圖1 各油田相對(duì)滲透率曲線

根據(jù)式(7)和式(12)計(jì)算各油田的含水率及含水上升率，繪制理論含水率與采出程度關(guān)系曲線，以及理論含水上升率與含水率關(guān)系曲線(圖2—圖7)。與油田實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，可以評(píng)價(jià)油田開發(fā)效果:

圖2 LD27－2Ed含水率與采出程度曲線

圖3 LD27－2Ed含水上升率與含水率曲線

表1 地層參數(shù)及相滲曲線特征參數(shù)

圖4 BZ34－1含水率與采出程度曲線

(1)LD27－2Ed實(shí)際含水及含水上升率與理論曲線吻合較好，目前開發(fā)效果較好。

(2)BZ34－1在低采出程度(小于0.1)，中低含水率(小于0.4)之前，實(shí)際數(shù)據(jù)與理論曲線吻合較好，隨著采出程度和含水率的增加，實(shí)際含水上升率開始高于理論曲線，說(shuō)明實(shí)際油田開發(fā)效果逐漸變差，需要進(jìn)行措施調(diào)整控制含水上升。

(3)CB在低采出程度為0.2時(shí)，含水率即達(dá)到0.6，含水上升速度快，含水上升率都高于理論曲線，開發(fā)效果較差，油田隨后實(shí)施高含水井側(cè)鉆水平井、有機(jī)解堵及優(yōu)化注水工作，使油田開發(fā)效果好轉(zhuǎn)。目前實(shí)際油田含水上升率低于理論曲線，且預(yù)測(cè)目前采收率可以達(dá)到51.5%。

圖6 CB含水率與采出程度曲線

圖7 CB含水上升率與含水率曲線

(4)LD27－2Ed含水上升規(guī)律表現(xiàn)出凹型特征，含水上升率表現(xiàn)出右偏型;BZ34－1含水上升規(guī)律表現(xiàn)出S型特征，含水上升率表現(xiàn)出偏中型;CB含水上升規(guī)律表現(xiàn)出凸型特征，含水上升率表現(xiàn)出左偏型。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)根據(jù)油藏工程滲流理論結(jié)合相對(duì)滲透曲線表征關(guān)系，推導(dǎo)出了地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度下的理論含水上升率表達(dá)式。

(2)實(shí)際油田應(yīng)用表明，推導(dǎo)出的關(guān)系表達(dá)式可以分別表征出含水率與采出程度的3種關(guān)系類型，即凹型、S型和凸型，以及相應(yīng)的含水上升率與含水率關(guān)系的類型，即右偏型、偏中型和左偏型。

(3)實(shí)際油田應(yīng)用效果較好，可以客觀地預(yù)測(cè)含水上升率，為油田開發(fā)政策的制定提供重要的理論參考，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

(4)所得研究成果對(duì)礦場(chǎng)應(yīng)用和理論研究具有較高的借鑒意義和指導(dǎo)價(jià)值。

文中符號(hào)說(shuō)明:

式中:Krw—水相相對(duì)滲透率;

Krw(Sor)—?dú)堄嘤惋柡投认碌乃嘞鄬?duì)滲透率;

Sor—?dú)堄嘤惋柡投?

Swd—?dú)w一化含水飽和度;—油層平均含水飽和度;

nw—水相指數(shù);

Kro—油相相對(duì)滲透率;

Kro(Swi)—束縛水飽和度下的油相相對(duì)滲透率;

Swi—束縛水飽和度;

no—為油相指數(shù);

fw—含水率;

μw—地層水黏度;

Bo—地層水體積系數(shù);

μo—地層原油黏度，mPa·s;

Bw—地層原油體積系數(shù);

M—水油流度比;

Rf—可采儲(chǔ)量采出程度;

f′w—含水上升率(地質(zhì)儲(chǔ)量);

Np—累產(chǎn)油;

N地—地質(zhì)儲(chǔ)量;

R地—地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度。

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