帶隔板底水油藏水平井臨界產(chǎn)量計算方法研究

穆罕默德·霍加阿不都，邸運武，曹秀義，胡大遷，唐林

（1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林長春130021；2.中國石化華北石油工程有限公司井下作業(yè)分公司，河南鄭州450000；3.中油管道檢測技術(shù)有限責(zé)任公司，河北廊坊065000）

帶隔板底水油藏水平井臨界產(chǎn)量計算方法研究

穆罕默德·霍加阿不都1，邸運武2，曹秀義2，胡大遷1，唐林3

（1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林長春130021；2.中國石化華北石油工程有限公司井下作業(yè)分公司，河南鄭州450000；3.中油管道檢測技術(shù)有限責(zé)任公司，河北廊坊065000）

為了更加準(zhǔn)確地對帶隔板底水油藏水平井臨界產(chǎn)量進(jìn)行評價，依據(jù)平面徑向流原理、等值滲流阻力和鏡像反應(yīng)方法導(dǎo)出了考慮隔板時的臨界產(chǎn)量模型。再以TH底水油藏為實例，對推導(dǎo)的模型進(jìn)行驗證，并分析了隔板高度和隔板半徑對臨界產(chǎn)量的影響。研究結(jié)果表明，地層中的隔板會延緩水平井的見水時間，增大油井的臨界產(chǎn)量。而通過與實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，對模型的可靠性進(jìn)行了驗證。該模型對帶隔板底水油藏水平井開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。

底水油藏；水平井；臨界產(chǎn)量；隔板脊進(jìn)

如何能有效延緩底水的突破是油藏工程師開發(fā)底水油藏時所面臨的突出問題，油井生產(chǎn)時的最大無水采油量為臨界產(chǎn)量，許多學(xué)者[1-9]都曾對臨界產(chǎn)量做過相關(guān)研究。但目前理論上計算的底水油藏臨界產(chǎn)量一般遠(yuǎn)小于油井的經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量，現(xiàn)場實踐很少會依照底水油藏的臨界產(chǎn)量作為油井的工作制度，并且一些油井以遠(yuǎn)高于理論計算的臨界產(chǎn)量作為產(chǎn)量，生產(chǎn)相當(dāng)長一段時間卻并未見水。分析認(rèn)為是油藏中存在著不滲透或半滲透的隔夾層所致，這些夾層改變了底水向上的路線，抑制了底水的上升趨勢[10]。李傳亮[11]曾對帶隔板底水油藏直井的臨界產(chǎn)量進(jìn)行了研究，但目前還沒有關(guān)于水平井開發(fā)該類油藏的臨界產(chǎn)量模型。鑒于此，建立了帶隔板底水油藏水平井的臨界產(chǎn)量預(yù)測模型，并運用實例對隔板半徑、隔板高度對水平井臨界產(chǎn)量的影響進(jìn)行研究。

1 臨界產(chǎn)量計算模型的推導(dǎo)

1.1 假設(shè)條件

在推導(dǎo)前做了如下假設(shè)：①油藏各向異性；②油水邊界為恒壓邊界；③水平、垂直方向為滲透率的主要方向；④多孔介質(zhì)中油相流為穩(wěn)態(tài)流動；⑤不考慮毛管壓力的影響，并存在不連續(xù)的兩相流界面。

1.2 帶隔板水平井臨界產(chǎn)量模型

帶隔板的水平井生產(chǎn)動態(tài)的物理模型見圖1所示。圖1中，頂部實線表示封閉的蓋層，中間部分為隔板，紅色圓圈代表水平井的垂直剖面，兩個小圓圈代表隔層的兩個端點，彎曲部分表示水脊形態(tài)，水平的虛線表示水層，水平直線則表示油水界面的位置。

圖1 帶隔夾層底水油藏水平井的垂直剖面Fig.1 Vertical profile of horizontal wells in bottom water reservoir with barriers

對于外部滲流場，利用李傳亮提出的帶隔板底水油藏直井臨界產(chǎn)量模型可以得到外部滲流場的臨界產(chǎn)量[11]：

式中：Qch為水平面的臨界產(chǎn)量，m3/d；Kh為水平方向的滲透率，10-3μm-2；Δρwo為油水密度差，g/cm3；h為油層厚度，m；hb為夾層到油水界面的距離，m；μo為地層原油黏度，mPa·s；Bo為地層原油的體積系數(shù)，m3/m3；Re為水平面的驅(qū)動半徑，m；Rb為夾層半徑，m。

通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，陳元千提出的各向異性校正方法實際運用效果較好[12-13]，因此，本文采用陳元千各向異性校正方法對外部滲流場的滲流阻力進(jìn)行校正后得：

式中：Rch為水平面內(nèi)的滲流阻力，mPa·s/（μm2·m）；η為陳元千各向異性校正系數(shù)

對于內(nèi)部滲流場，將水平井長度視為“油層厚度”，夾層為非滲透層，認(rèn)為流體沿著夾層流動而不能穿越夾層，運用鏡像反應(yīng)原理可以獲得“井眼”處的產(chǎn)量：

其四,藥品劑量會導(dǎo)致處方治療效果具有嚴(yán)重變化,很多中藥調(diào)配工作人員經(jīng)常會犯一些常規(guī)性的錯誤,就是根據(jù)自身感覺調(diào)配藥物,沒有經(jīng)過嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,導(dǎo)致配制的藥品劑量無法精準(zhǔn),從而影響臨床治療效果,比如紅花藥材,小劑量的紅花具有顯著的養(yǎng)血作用,大劑量則會導(dǎo)致患者發(fā)生破血情況發(fā)生,還有肉桂,小劑量能夠有效的引火歸原,而大量的肉桂則具有祛寒止痛的功效[5]。另外在實際配置過程當(dāng)中,需要嚴(yán)格注意藥物劑量以及藥物的毒性含量,避免劑量過多導(dǎo)致患者發(fā)生中毒情況,在本次研究當(dāng)中藥品劑量問題占總比的30%。

式中：Qcv為垂直平面內(nèi)的臨界產(chǎn)量，m3/d；Kv為垂直方向的滲透率，10-3μm-2；Δp為水平井生產(chǎn)壓差，MPa；L為水平井水平段長度，m；rb為垂直平面的驅(qū)動半徑，m；rw為井筒半徑，m；hp為水平井深度，m。

rb的表達(dá)式為：

式中：Zw為水平段的避水高度，m。

對外部滲流場，如果油井以臨界產(chǎn)量生產(chǎn)，油井的生產(chǎn)壓差Δp則為：

同理，由式（3）—（5）可得內(nèi)部區(qū)域的滲流阻力，同樣運用陳元千方法對各向異性進(jìn)行校正得：

式中：Rcv為垂直平面內(nèi)的滲流阻力，mPa·s/（μm2·m）。

由等值滲流阻力原理有，從外邊界到水平井井底的總滲流阻力為：

當(dāng)為穩(wěn)定流時，水平井的產(chǎn)量、生產(chǎn)壓差與滲流阻力滿足以下關(guān)系：

式中：QcL為帶隔板臨界產(chǎn)量，m3/d。

聯(lián)立式（7）和式（8）經(jīng)整理后可得帶隔板底水油藏水平井臨界產(chǎn)量模型為：

式中：A為橢圓泄油面積，m2；a為橢圓的長半軸，m。

式（9）即為本文推導(dǎo)的帶隔板底水油藏水平井臨界產(chǎn)量的計算模型。

2 實例計算及分析

TH油田桑東地區(qū)構(gòu)造位置位于塔里木盆地東北坳陷區(qū)沙雅隆起阿克庫勒凸起南部斜坡區(qū)。阿克庫勒凸起位于沙雅隆起中南部，是長期發(fā)育的沙雅隆起的主體部位，北與雅克拉斷凸以輪臺斷裂為界，西與哈拉哈塘凹陷相鄰，東為草湖凹陷，向南以斜坡過渡到順托果勒低隆起。TK906H、TK909H、TK926H三口水平井的基本參數(shù)見表1。

表1 三口水平井的相關(guān)參數(shù)Table 1 Relevant parameters of three horizontal wells

2.1 敏感參數(shù)分析

分析隔板高度、隔板半徑對水平井臨界產(chǎn)量的影響。由圖2可知，當(dāng)隔板高度增加時，隔夾層離井筒越近，油井的臨界產(chǎn)量就越高，當(dāng)隔板高度大于10 m后，臨界產(chǎn)量的增幅變緩。水平井臨界產(chǎn)量隨隔板半徑的增加而逐漸增大，當(dāng)隔板半徑小于200 m時，增加弧度較小，但當(dāng)隔板半徑大于200 m后，臨界產(chǎn)量迅速增大（圖3）。

2.2 實例計算

圖2 臨界產(chǎn)量隨隔板高度的變化關(guān)系Fig.2 Variable relation between critical production and barrier height

利用Chaperon、Joshi、程—范公式三種常用的臨界產(chǎn)量預(yù)測模型與本文模型進(jìn)行對比。通過測井發(fā)現(xiàn)，油井下分布著隔夾層，并且總厚度為1.5～2 m，而TK906H、TK909H、TK926H的隔夾層距油水界面的距離分別為8 m、5 m、8 m。但由于缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)，無法得到精確的隔板半徑值，因此，設(shè)定隔板半徑值在0～150 m。計算結(jié)果見表2。

TK906H的初期日均產(chǎn)量為79.4 m3，小于本文預(yù)測的臨界產(chǎn)量值，而遠(yuǎn)大于其他三種模型的預(yù)測值，油井投產(chǎn)初期，該井卻并未見水。而TK909H由于初期以80.1 m3/d生產(chǎn)，超過了本文的臨界產(chǎn)量預(yù)測值，因此開采初期即見水，而后降低了日配產(chǎn)，產(chǎn)水量減少。TK926H初期日均產(chǎn)量為123.9 m3，同樣大于Chaperon、Joshi、程—范公式預(yù)測值，而小于本文的臨界產(chǎn)量值，而該井初期保持一段時間的無水采油期。

圖3 臨界產(chǎn)量隨隔板半徑的變化關(guān)系Fig.3 Variable relation between critical production and barrier radius

表2 本文與常用臨界產(chǎn)量模型的預(yù)測結(jié)果Table 2 Prediction results of models in this paper and common critical production

因此，綜上分析，由于未能考慮隔夾層對油井臨界產(chǎn)量的影響，Chaperon、Joshi和程林松—范子菲公式計算的臨界產(chǎn)量太小，采用考慮隔夾層影響的本文公式預(yù)測的臨界產(chǎn)量更接近現(xiàn)場配產(chǎn)實際。

3 結(jié)論

1）當(dāng)?shù)貙又杏懈舭宕嬖跁r，底水向上脊進(jìn)的路線會發(fā)生改變，而隔板的存在會增大水平井的臨界產(chǎn)量。

2）利用平面徑向流原理、等值滲流阻力和鏡像反應(yīng)方法推導(dǎo)出考慮隔板時的臨界產(chǎn)量模型。該模型綜合考慮了隔板半徑和隔板高度對臨界產(chǎn)量的影響，能夠更加準(zhǔn)確地對地層中存在隔夾層時水平井的臨界產(chǎn)量進(jìn)行評價。

3）雖然目前計算水平井臨界產(chǎn)量的模型眾多，但卻不能有效指導(dǎo)實際生產(chǎn)，模型的適應(yīng)性、地質(zhì)條件等因素對臨界產(chǎn)量的影響非常明顯，建議在計算臨界產(chǎn)量之前，應(yīng)該首先清楚認(rèn)識油藏的地質(zhì)條件及其油藏參數(shù)，選擇適合油藏的模型進(jìn)行計算。

4）除了各模型計算的差異之外，地層中存在隔夾層對臨界產(chǎn)量的影響也較大，如果地層中有隔夾層存在，就應(yīng)該采用考慮適用于帶隔夾層的模型進(jìn)行計算，換言之，如果實際開發(fā)中以高于臨界產(chǎn)量生產(chǎn)很長一段時間卻并未見水的話，就應(yīng)該考慮地層中是否有隔夾層存在。所以，對臨界產(chǎn)量的研究反過來也可以加深對油藏地質(zhì)的認(rèn)識。

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（編輯：尹淑容）

Research on critical production computational method of horizontal wells in bottom water reservoir with barriers

Muhanmode Huojiaabudu1,Di Yunwu2,Cao Xiuyi2,Hu Daqian1and Tang Lin3
(1.College of Earth Sciences,Jilin University,Changchun,Jilin 130021,China;2.Downhole Operation Branch of SINOPEC North China Petroleum Engineering Co.,Ltd.,Zhengzhou,Henan 450000,China;3.China Petroleum Pipeline Inspection Technologies Co.,Ltd.,Langfang,Hebei 065000,China)

In order to more accurately evaluate critical production of horizontal wells in bottom water reservoir with barriers,the critical production model was derived based on plane radial flow principle,equivalent flow resistance and mirror image method.Ac?cording to TH bottom water reservoir,the derived model was verified and the influence of barrier height and radius on critical pro?duction was analyzed.The results show that,in the formation,barriers may delay water breakthrough time of horizontal wells and in?crease critical production;furthermore,compared with real production data,the reliability of this model is verified,thereby provid?ing important guiding significance for horizontal well development in bottom water reservoir with barriers.

bottom water reservoir,horizontal well,critical production,barrier cresting

TE328

A

2015-07-15。

穆罕默德·霍加阿不都（1989—），男，在讀碩士研究生，油氣田儲層評價。