基于層間動用差異的多層砂巖油藏分層配注新方法

李 珍 王 剛 李廷禮 王永慧 冉兆航

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院， 天津 300452)

渤海L油田為大型海上多層砂巖油藏。縱向含油層段多，含油井段長，縱向約500 m，共47個小層；儲層橫向變化較快，各層連通狀況差異大。由于海上油田開發(fā)成本高，初期采用大井距、稀井網(wǎng)、一套層系、籠統(tǒng)注水開發(fā)，導(dǎo)致縱向矛盾突出，主力層水淹厚度比例差異大(0.7%～6.9%)，縱向各層壓力呈現(xiàn)超壓、虧壓間互存在的“三明治”現(xiàn)象(虧壓 1.15 MPa、超壓0.59 MPa)。目前，常用的分層配注方法主要有厚度法、地層系數(shù)法[1-2]和剩余油分布法[3]。從2014年開始，油田采用地層系數(shù)法進行分層配注，調(diào)配后縱向水淹和壓力差異加劇，主力層水淹厚度比例為0.9%～15.9%，地層虧壓2.58 MPa、超壓 1.59 MPa，因此亟需開展合理分層配注研究。本次研究在傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上，綜合動、靜態(tài)特征，以“以液定注，按需分配，均衡壓力”為核心思想，以油、水兩相徑向滲流理論為基礎(chǔ)，考慮多層砂巖油藏層間壓力和水淹狀況，提出壓力及水淹差異化分層配注新方法。該方法以目前儲層各層產(chǎn)液能力比例作為縱向劈分因子求取各層產(chǎn)液量，基于地層壓力狀況及恢復(fù)速度要求求取各層注水量，進而對水井進行分層配注。

1 分層配注新方法

1.1 油井各層產(chǎn)液能力確定

根據(jù)油、水兩相徑向滲流理論[4-5]，計算第i層產(chǎn)油能力Qoi：

(1)

式中：Qoi—— 第i小層的產(chǎn)油能力；

Kai—— 第i小層的絕對滲透率；

Swi—— 第i小層的含水飽和度；

Kroi(Swi)——第i層含水飽和度為Swi時的油相相對滲透率；

Hi—— 第i層的油水井連通厚度；

Pi—— 第i小層地層壓力；

Rei—— 第i小層的供液半徑；

Rw—— 井筒半徑；

Pwf—— 井底流壓；

S—— 表皮系數(shù)；

Rw—— 井筒半徑；

μo—— 地層原油黏度；

Bo—— 原油體積系數(shù)。

產(chǎn)液量與產(chǎn)油量和含水率的關(guān)系QLi為：

(2)

式中：QLi—— 第i層的產(chǎn)液量；

fwi—— 第i層含水率。

將式(1)代入式(2)，得第i層的產(chǎn)液能力QLi：

(3)

1.2 油井各層實際分配產(chǎn)液量確定

根據(jù)油井目前的實際總產(chǎn)液量分配縱向各層的產(chǎn)液量。設(shè)油井目前產(chǎn)液量為Q總，那么第i層縱向分配的產(chǎn)液量Q分Li為：

(4)

式中：Q總—— 油井目前總產(chǎn)液量；

n—— 油井總層數(shù)。

1.3 油井各層需水量確定

根據(jù)式(4)計算油井各層分配產(chǎn)液量結(jié)果。基于不同地層壓力虧空程度下合理注采比Ii的關(guān)系(見圖1)，確定油井各層需要的注水量。油井第i層需水量QDi為：

(5)

式中：QDi—— 油井第i層實際需水量；

Ii—— 第i層的合理注采比。

圖1 不同地層壓力虧空水平下的合理注采比

圖2 注水量平面劈分示意圖

根據(jù)式(5)計算油井各層需水量。依據(jù)油井與水井各層連通狀況及儲層物性，計算油井對應(yīng)水井各層的注水量。油井對應(yīng)第j口水井第i層的注水量Wij為：

(6)

式中：Wij—— 某口油井在第i層需要第j口水井注水量；

Kij—— 第j口水井第i層的滲透率；

Hij—— 第j口水井第i層與油井的連通厚度；

m—— 油井受效對應(yīng)的水井總數(shù)。

最后，以水井為中心，根據(jù)式(6)的計算結(jié)果，對水井各方向需求的注水量求和，從而得到注水井分層配注量。

2 礦場應(yīng)用與實踐

渤海L油田D17井組一注四采(見圖3)，其開采曲線如圖4所示。油、水井產(chǎn)吸剖面及測壓資料表明：D17井組分層調(diào)配前縱向水淹及壓力差異大(虧壓2.1 MPa、超壓1.5 MPa，見圖5)。2016年6月對該井組采用新方法進行分層配注試驗。調(diào)配后周邊油井增油降水效果顯著，井組含水率由72.1%降至70.0%，平均含水率降低了2.1%；日產(chǎn)油量由306 m3升至351 m3。截至2016年12月底，井組凈增油5 454 m3，平均日凈增油29.5 m3。井組各層壓力由-2.1～1.5 MPa改善為-0.8～0.7 MPa；水淹厚度比例也明顯得到改善(圖5、圖6)。

圖3 D17井組井網(wǎng)示意圖

圖5 D17井組調(diào)配前后縱向各層壓力變化

圖6 D17井組調(diào)配前后縱向各層水淹程度變化

3 結(jié) 語

綜合考慮儲層特性、層間壓力和水淹狀況，提出壓力及水淹差異化分層配注新方法。該方法以油、水兩相徑向滲流理論為基礎(chǔ)，以各層產(chǎn)液能力作為縱向劈分因子進行縱向注水量分配。礦場應(yīng)用效果表明，該方法適用于多層砂巖油藏，可指導(dǎo)水驅(qū)開發(fā)油田高含水期分層配注，對多層砂巖油藏提高水驅(qū)開發(fā)效果有較大的作用。

[1] 許琳,張春生,耿燕飛,等.分層注水測試異常井分析:以大慶油田杏北開發(fā)區(qū)為例[J].長江大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2011,8(6):65-67.

[2] 楊子強,謝朝陽,梁福民,等.聚合物驅(qū)多層分注技術(shù)研究[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2001,20(2):83-85.

[3] 賈曉飛,馬奎前,李云鵬,等.基于剩余油分布的分層注水井各層配注量確定方法[J].石油鉆探技術(shù),2012,40(5):72-76.

[4] 張建國,雷光倫,張艷玉.油氣層滲流力學(xué)[M].東營:中國石油大學(xué)出版社,1998:36-45.

[5] 郎兆新.油氣地下滲流力學(xué)[M].東營:石油大學(xué)出版社,2001:90-95.