多層合采油藏層間動(dòng)態(tài)干擾定量表征新技術(shù)

蘇彥春，賈曉飛，李云鵬，鄧景夫，王公昌

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300452)

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多層合采油藏層間動(dòng)態(tài)干擾定量表征新技術(shù)

蘇彥春，賈曉飛，李云鵬，鄧景夫，王公昌

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300452)

針對(duì)目前多層合采砂巖油藏層間干擾定量表征理論研究較少的現(xiàn)狀，在充分研究引起層間干擾的動(dòng)、靜態(tài)因素的基礎(chǔ)上，提出了層間動(dòng)態(tài)干擾的新概念，并建立了層間動(dòng)態(tài)干擾系數(shù)定量表征數(shù)學(xué)模型。從單層油藏出發(fā)并結(jié)合層間干擾定義，運(yùn)用滲流理論推導(dǎo)了多層合采砂巖油藏動(dòng)態(tài)干擾系數(shù)與縱向各層含水率、滲透率及合采壓差的定量關(guān)系。以此為基礎(chǔ)，提出了降低層間干擾的對(duì)策，如層系調(diào)整或?qū)酉挡蛔兦闆r下的油井卡層、提液及注水井分層調(diào)配。在渤海SZ油田實(shí)施了大規(guī)模提液降低干擾的措施，表現(xiàn)為提液初期動(dòng)態(tài)干擾系數(shù)降低、25～35個(gè)月后提液失效。層間動(dòng)態(tài)干擾定量表征新技術(shù)對(duì)于油井常規(guī)降低干擾措施和油田層系調(diào)整方案的制訂具有一定的指導(dǎo)作用。

砂巖油藏；多層合采；層間干擾程度；非均質(zhì)性；層間矛盾；渤海SZ油田

0 引 言

多層合采砂巖油藏在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于層間非均質(zhì)性強(qiáng)、層間干擾程度大，最終表現(xiàn)為各油層儲(chǔ)量動(dòng)用程度和采出程度差異大、油藏采收率低等特點(diǎn)[1-11]。目前，層間干擾程度的主要研究方法為油井分層產(chǎn)能測(cè)試法[12-13]。該方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠得到層間干擾的第一手資料，缺點(diǎn)是成本高。因此，通常測(cè)試資料較少，而且從測(cè)試本身無(wú)法了解干擾的影響因素及其變化規(guī)律。另外，對(duì)于多層合采砂巖油藏，除物性差異外，隨著開(kāi)發(fā)的深入，縱向各層的壓力和含水等差異也越來(lái)越大，使干擾進(jìn)一步加劇。因此，在充分考慮引起干擾的動(dòng)、靜態(tài)因素的基礎(chǔ)上，提出了層間動(dòng)態(tài)干擾的新概念，并從理論上推導(dǎo)了其計(jì)算方法。

1 層間動(dòng)態(tài)干擾新概念

對(duì)于多層合采砂巖油藏，縱向各層的物性差異，即儲(chǔ)層縱向非均質(zhì)性是造成層間矛盾的內(nèi)因，這一點(diǎn)已經(jīng)取得了廣泛的共識(shí)[12-14]。實(shí)際上，除物性差異外，隨著油田開(kāi)發(fā)的深入，縱向各層的壓力和含水等差異也越來(lái)越大，并且這些參數(shù)相互影響、相互制約，使干擾進(jìn)一步加劇，進(jìn)而影響著油井產(chǎn)能。因此，層間干擾是一個(gè)隨著油田開(kāi)發(fā)而變化的參數(shù)，這一認(rèn)識(shí)也與渤海SZ油田G16井歷年分層產(chǎn)能測(cè)試結(jié)果一致。因此，在充分考慮引起層間干擾的動(dòng)、靜態(tài)因素的基礎(chǔ)上，將層間干擾系數(shù)的內(nèi)涵加以深化，將其定義為層間動(dòng)態(tài)干擾。

2 層間動(dòng)態(tài)干擾數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)

假設(shè)無(wú)限大水平均質(zhì)等厚圓形地層定壓邊界單層油藏中心一口定向井，其產(chǎn)能公式為[15]：

(1)

式中：qo為單層油藏中心一口定向井日產(chǎn)油量，m3/d；K為單層油藏滲透率，μm2；Kro為單層油藏油相相對(duì)滲透率；h為單層油藏厚度，m；pe為地層壓力，MPa；pw為井底流壓，MPa；μo為原油黏度，mPa·s；Bo為原油體積系數(shù)；Rev為定向井泄油半徑，m；rwe為定向井井筒半徑，m；S為表皮因子。

對(duì)于無(wú)限大定壓邊界砂巖油藏多層合采的定向井而言，假設(shè)共有n個(gè)小層，根據(jù)干擾系數(shù)定義[16]：

(2)

式中：αo為層間干擾系數(shù)；Jho為合采時(shí)采油指數(shù)，m3/(d·MPa)；Jdoi為定向井第i層作為單層油藏單采時(shí)的采油指數(shù)，m3/(d·MPa)。

假設(shè)各小層的泄油半徑、井筒半徑和表皮系數(shù)均相同，將式(1)帶入式(2)中，得到考慮層間干擾的多層合采砂巖油藏定向井合采產(chǎn)能公式：

(3)式中：Q為多層合采時(shí)的單井實(shí)際日產(chǎn)油量，m3/d；Ki為第i層的滲透率，μm2；Kroi為第i層的油相相對(duì)滲透率；hi為第i層的厚度，m；μoi為第i層的原油黏度，mPa·s；Boi為第i層的原油體積系數(shù)。

將上式變形整理，便得到了利用合采生產(chǎn)資料動(dòng)態(tài)反演層間干擾系數(shù)的計(jì)算公式：

(4)

由式(4)可以看出，層間干擾系數(shù)是各層滲透率、含水以及合采壓差的函數(shù)。對(duì)于非均質(zhì)儲(chǔ)層，物性差異是引起層間干擾的內(nèi)因；而油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，縱向各層含水差異和合采壓力的變化則是加劇層間干擾的外因。由于各層含水及合采壓差在不斷變化，因此，層間干擾系數(shù)也是不斷變化的。

明確了動(dòng)態(tài)干擾的影響因素，即基本上明確了降低干擾的措施方向。降低干擾的途徑主要可以從改變縱向物性差異、各層含水差異、合采壓差3個(gè)方面入手，通?？梢酝ㄟ^(guò)層系調(diào)整或?qū)酉挡蛔儠r(shí)的油井卡層、提液及注水井分層調(diào)配來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3 應(yīng)用實(shí)例及分析

以壓差對(duì)干擾的影響為例進(jìn)行了分析。礦場(chǎng)通常采取提液的措施來(lái)改變生產(chǎn)壓差，但是從原理上來(lái)看，提液在提高壓差Δp的同時(shí)，合采產(chǎn)量和縱向各層的油相相對(duì)滲透率均會(huì)發(fā)生變化，這些因素共同作用，最終影響著提液的效果及提液后動(dòng)態(tài)干擾系數(shù)的變化規(guī)律。

SZ油田位于渤海遼東灣海域，是一個(gè)在前第三系古潛山背景上發(fā)育的古近系披覆構(gòu)造；儲(chǔ)集層為東營(yíng)組下段，油藏埋深為1 175～1 605 m，為湖相三角洲沉積；油藏類(lèi)型為受構(gòu)造和巖性控制的層狀構(gòu)造油藏，原油黏度為24～452 mPa·s，屬于重質(zhì)稠油油田。

2009年SZ油田含水率達(dá)到70%，平均單井產(chǎn)液量為250 m3/d。從含水70%開(kāi)始，該油田實(shí)施了大規(guī)模提液措施，從單井產(chǎn)能的角度看，提高生產(chǎn)壓差有效提高了單井產(chǎn)能。以A14井為例，該井于2010年3月30日提液，提液初期日產(chǎn)液量從100 m3/d提高至200 m3/d，含水率由68%下降至60%。

運(yùn)用公式(4)計(jì)算A14井的動(dòng)態(tài)干擾系數(shù)，繪制動(dòng)態(tài)干擾系數(shù)與含水率的關(guān)系曲線，如圖1所示。該井于1996年5月進(jìn)行過(guò)分層產(chǎn)能測(cè)試，合采含水率為7%，運(yùn)用實(shí)測(cè)資料計(jì)算其層間干擾系數(shù)為0.32，運(yùn)用推導(dǎo)的新方法計(jì)算的干擾系數(shù)為0.30，其相對(duì)誤差為5.08%，說(shuō)明新方法計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性較高，測(cè)試點(diǎn)與計(jì)算點(diǎn)對(duì)比如圖1所示。

圖1 SZ油田A14井提液前后動(dòng)態(tài)干擾系數(shù)曲線

從A14井的干擾系數(shù)變化特征來(lái)看，提液后含水下降，同時(shí)動(dòng)態(tài)干擾系數(shù)也降低，在動(dòng)態(tài)干擾系數(shù)曲線上表現(xiàn)為數(shù)據(jù)點(diǎn)向左下方偏移。提液初期含水率由68%下降到60%，干擾系數(shù)由0.35下降至0.15，產(chǎn)量隨之升高。隨著提液時(shí)間的延長(zhǎng)，縱向各層的油水重新分布，壓力和含水的差異進(jìn)一步增大，干擾進(jìn)一步增強(qiáng)，在動(dòng)態(tài)干擾系數(shù)曲線上表現(xiàn)為數(shù)據(jù)點(diǎn)向右上方移動(dòng)，一段時(shí)間之后，動(dòng)態(tài)干擾系數(shù)恢復(fù)到提液前動(dòng)態(tài)干擾系數(shù)變化的趨勢(shì)線上，提液措施失效。

統(tǒng)計(jì)SZ油田50余口提液井的動(dòng)態(tài)干擾系數(shù)曲線發(fā)現(xiàn)：提液后含水率和動(dòng)態(tài)干擾系數(shù)均降低，整體表現(xiàn)為提液后動(dòng)態(tài)干擾系數(shù)向左下方偏移；提液25～35個(gè)月后動(dòng)態(tài)干擾系數(shù)恢復(fù)到提液前動(dòng)態(tài)干擾系數(shù)變化的趨勢(shì)線上，表現(xiàn)為提液措施失效，及時(shí)開(kāi)展相關(guān)接替措施的研究和試驗(yàn)很有必要。

4 結(jié) 論

(1) 對(duì)于多層合采砂巖油藏，層間動(dòng)態(tài)干擾系數(shù)能夠描述油田開(kāi)發(fā)整個(gè)過(guò)程中的層間干擾程度，對(duì)層間干擾程度的評(píng)價(jià)更客觀、更準(zhǔn)確。

(2) 層間動(dòng)態(tài)干擾系數(shù)計(jì)算數(shù)學(xué)模型得到了儲(chǔ)層縱向物性差異、含水差異和壓力差異與干擾程度的定量關(guān)系，其計(jì)算結(jié)果與測(cè)試結(jié)果吻合度高，為油田不同開(kāi)發(fā)階段制訂與之相適應(yīng)的降低層間干擾的開(kāi)發(fā)策略提供了理論依據(jù)。

(3) 渤海SZ油田應(yīng)用表明，提液可以有效降低層間干擾，但具有一定的時(shí)效，及時(shí)開(kāi)展相關(guān)接替措施的研究和試驗(yàn)很有必要。

(4) 多層合采砂巖油藏層間干擾是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題，干擾系數(shù)不僅取決于油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中儲(chǔ)層本身縱向物性、含水和壓力的差異，而且與井筒工藝等方面可能也存在一定的關(guān)系，仍然需要進(jìn)一步開(kāi)展相關(guān)方面的研究，以更加全面地掌握多層合采砂巖油藏的干擾程度，促進(jìn)油田高效開(kāi)發(fā)。

致謝：研究過(guò)程中得到了中國(guó)石油大學(xué)(北京)程林松、黃世軍教授的指導(dǎo)和幫助，在此一并表示感謝。

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編輯 劉兆芝

20150704；改回日期：20150925

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開(kāi)發(fā)”子課題“海上油田叢式井網(wǎng)整體加密及綜合調(diào)整油藏工程技術(shù)應(yīng)用研究”(2011ZX05024-002)及“海上油田叢式井網(wǎng)整體加密及綜合調(diào)整油藏工程技術(shù)示范”(2011ZX05057-001)部分研究成果

蘇彥春(1973-)，男，高級(jí)工程師，1995年畢業(yè)于西安石油學(xué)院石油工程專(zhuān)業(yè)，1998年畢業(yè)于該校油氣田開(kāi)發(fā)工程專(zhuān)業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)主要從事油藏工程研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.06.022

TE343

A

1006-6535(2015)06-0101-03