低滲油藏提高采收率技術(shù)研究

高龍 王鳳鳴 袁時(shí)雨 閆夢(mèng)(長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院， 湖北 武漢 430100)

低滲油藏提高采收率技術(shù)研究

高龍 王鳳鳴 袁時(shí)雨 閆夢(mèng)(長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院， 湖北 武漢 430100)

低滲透油藏開(kāi)發(fā)是目前我國(guó)石油行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)之一，截止到2009年底,我國(guó)總探明低滲透油藏儲(chǔ)量16×108t，年產(chǎn)油600×104t，是主要的增儲(chǔ)上產(chǎn)陣地之一，如何進(jìn)一步提高該類油藏的開(kāi)發(fā)水平意義重大。低滲透油藏具有厚度差異大，滲透率差異大，巖性多樣，平面物性差異大等地質(zhì)特征。所以我們必須要認(rèn)識(shí)到提高低滲油藏采收率的方法。

低滲；采收率；裂縫；滲透率

目前低滲油藏開(kāi)發(fā)效果不理想，開(kāi)發(fā)中面臨的矛盾具有中高含水低滲透老區(qū)的典型特征：①水淹規(guī)律復(fù)雜，剩余油分布規(guī)律認(rèn)識(shí)難度大；②井網(wǎng)適應(yīng)性差，與地應(yīng)力不匹配；③層系適應(yīng)性差，縱向動(dòng)用不均衡；④壓裂改造措施進(jìn)一步加劇了平面縱向非均質(zhì)。針對(duì)中高含水期低滲透油藏必須解決的技術(shù)難題有如下三點(diǎn)：井網(wǎng)如何與地應(yīng)力方向、現(xiàn)今裂縫展布相匹配，實(shí)現(xiàn)平面最大程度波及？層系如何調(diào)整，解決縱向干擾，使厚度、滲透率不同油層均發(fā)揮最大潛力？壓裂如何與層系、井網(wǎng)及地應(yīng)力相適應(yīng)，變單一儲(chǔ)層改造措施為配套開(kāi)發(fā)技術(shù)？上述難題是低滲透老油田的重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān)內(nèi)容和發(fā)展趨勢(shì)。

1 提高采收率技術(shù)分析

1.1 儲(chǔ)層壓敏效應(yīng)

低滲透油藏存在啟動(dòng)壓力梯度的觀點(diǎn)已被普遍接受，但儲(chǔ)層壓敏效應(yīng)對(duì)開(kāi)發(fā)特征的影響還沒(méi)有較詳細(xì)的研究。在油藏生產(chǎn)中，由于地層壓力下降會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層骨架變形，從而使孔隙度、滲透率降低。當(dāng)?shù)貙訅毫Τ醮蜗陆禃r(shí)，作用在單元地層上的附加載荷增加，將引起這一單元地層形變；隨后再提高壓力時(shí)，該單元地層卸載。在彈性—塑性單元地層里的原始孔隙度和滲透率將部分得到恢復(fù)。在塑性形變的單元地層里，如地層壓力降到某一極限數(shù)值以下，將會(huì)導(dǎo)致孔隙度和滲透率完全不可逆變化。

針對(duì)低滲透油藏啟動(dòng)壓力梯度、壓力敏感性及壓裂裂縫模擬等問(wèn)題，現(xiàn)主要取得了以下研究成果，完善了基質(zhì)系統(tǒng)非線性滲流數(shù)值模擬方法。

(1)啟動(dòng)壓力梯度模型 通過(guò)物理模擬實(shí)驗(yàn)室所做的巖心啟動(dòng)壓力梯度實(shí)驗(yàn)可以獲得壓力梯度-流量(或滲流速度)曲線，可用兩種模型分別對(duì)這種啟動(dòng)壓力梯度進(jìn)行數(shù)學(xué)描述。

①擬啟動(dòng)壓力梯度法。將壓力梯度-滲流速度曲線的直線段部分，作延長(zhǎng)線與橫軸交于一點(diǎn)該點(diǎn)壓力梯度大小作為擬啟動(dòng)壓力梯度，加入到達(dá)西定律方程中。

擬啟動(dòng)壓力梯度描述方法在軟件中的實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，可先判斷網(wǎng)格之間的勢(shì)差，如勢(shì)差大于啟動(dòng)壓力，則將該勢(shì)差減去啟動(dòng)壓力，如勢(shì)差小于啟動(dòng)壓力，則認(rèn)為相應(yīng)的網(wǎng)格之間不流動(dòng)。

② 連續(xù)函數(shù)法。通過(guò)擬合壓力梯度-滲流速度曲線段，可得到一種連續(xù)函數(shù)，將其加入到達(dá)西定律方程中，體現(xiàn)啟動(dòng)壓力帶來(lái)的影響。

式中：vp為相滲流速度，m/s；k為絕對(duì)滲透率，10-3μm2；krp為相相對(duì)滲透率；μp為相粘度，mPa．s；φp為p相的流動(dòng)勢(shì)；M為非線性滲流修正系數(shù)； D為油藏海拔深度，m；G為擬啟動(dòng)壓力梯度，MPa/m；a為影響非線性滲流曲線段的影響因子，a＞0，無(wú)量綱；b為滲流曲線中擬啟動(dòng)壓力梯度的倒數(shù)，1/MPa；a、b與地層滲透率有關(guān)，由擬合不同滲透率巖心滲流實(shí)驗(yàn)曲線確定。由于連續(xù)函數(shù)法由于涉及到多個(gè)求解變量，在軟件中的實(shí)現(xiàn)相對(duì)較為復(fù)雜。

(2)壓敏效應(yīng)模型 通過(guò)物理模擬實(shí)驗(yàn)室所做的巖心壓敏實(shí)驗(yàn)可以獲得的壓敏曲線，該曲線說(shuō)明隨著儲(chǔ)層壓力的降低(相比于原始地層壓力)，滲透率將會(huì)降低，可用以下模型對(duì)這種壓敏效應(yīng)進(jìn)行數(shù)學(xué)描述：

式中：k為考慮壓敏效應(yīng)后的地層滲透率；ko為原始地層壓力下的地層滲透率；ak為儲(chǔ)層變形系數(shù)；po為原始地層壓力，MPa；p為當(dāng)前地層壓力。

2 人工裂縫特征參數(shù)與油藏耦合的描述方法

如假設(shè)人工壓裂只產(chǎn)生大裂縫、且裂縫寬方向的流動(dòng)可忽略，采用壓裂裂縫與油藏耦合的描述方法可以解決以上主要問(wèn)題。首先定義油藏為三維網(wǎng)格系統(tǒng)，壓裂裂縫為二維網(wǎng)格系統(tǒng)。裂縫網(wǎng)格系統(tǒng)的流體屬性和裂縫屬性(如縫高、半縫長(zhǎng)、孔隙度、滲透率等)可以單獨(dú)計(jì)算，兩個(gè)系統(tǒng)在油藏網(wǎng)格交界面處進(jìn)行耦合與計(jì)算。這樣可以更精準(zhǔn)的刻畫(huà)裂縫特性，精細(xì)描述流體在裂縫中的流動(dòng)，且裂縫寬不受基質(zhì)網(wǎng)格大小的限制，但會(huì)造成計(jì)算矩陣構(gòu)建較為復(fù)雜，增大了計(jì)算量。

3 結(jié)語(yǔ)

可采用IMPES方法進(jìn)行求解。首先將油藏和裂縫的油相以及水相方程分別進(jìn)行差分，然后通過(guò)乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)，合并油相和水相方程，消去差分方程中的油相和水相飽和度，從而每個(gè)油藏網(wǎng)格以及每個(gè)裂縫網(wǎng)格都可以得到一個(gè)只含壓力未知量的方程，通過(guò)求解壓力方程組可以得到每個(gè)油藏網(wǎng)格以及每個(gè)裂縫網(wǎng)格的壓力，然后將解出的壓力代入油相方程和水相方程，可分別求解出油相和水相的飽和度。