調剖最優(yōu)處理半徑計算方法研究及應用

王　濤,劉文銳,王艷紅

(1.中海油田服務股份有限公司 油田生產事業(yè)部,天津 300459; 2.中國石油吐哈油田 勘探開發(fā)研究院,新疆 哈密 839009)

調剖作業(yè)時,如果調剖劑用量少,可能達不到措施預期效果;如果處理劑用量過大,則會造成藥劑浪費,增加施工成本。因此,最優(yōu)調剖半徑的確定至關重要。目前,化學調剖封堵半徑的確定方法主要有以下幾種方法:一是通過達西公式推導出的計算公式[1-3],此方法假定地層均質且無限大,根據調剖前后預期的吸水能力比值以及殘余阻力系數確定處理半徑,但實際地層往往非均質性比較強,且也不是無限大,計算結果與實際相差很大;二是依靠工藝人員的現場施工經驗確定,主觀隨意性強;三是根據室內試驗統計得到經驗半徑[4],雖然具有一定的指導意義,但是具體區(qū)塊需做具體試驗分析,耗費精力財力。為快速準確計算調剖最優(yōu)處理半徑,本文從非活塞式水驅油的滲流理論出發(fā),推導出計算最佳封堵半徑的計算公式,并編制了相應的計算程序。該方法主要基于油藏動靜態(tài)資料,具有簡便快捷、精確度高的特點,實例計算結果表明其對水井調剖具有較好的指導意義。

1　計算模型的建立

建立兩層的一注一采水驅理論地質模型,第1層設為低滲且動用較差層,第2層設為高滲水竄層,可由達西公式推導出每層的吸水量:

式中,k為滲透率,10-3μm2;h為油層厚度,m;Q為吸水量,m3/d;h1為低滲透層厚度,m;h2為高滲透層厚度,m。

注水井調剖作業(yè)目的是注入化學藥劑將高滲層進行封堵,延緩高滲層見水,使高低滲層水驅前緣同步均勻前進,假設封堵長度為L1,分以下兩種情況進行研究分析:

(1)當L1≤X0時(圖1),注水量Q將均勻推進L1的距離,然后產生分流。由非活塞式水驅油理論計算可得高滲層的見水時間:

(1)

A2=bh2.

(2)

在時間t內低滲層的水驅油前緣位置[5]:

(3)

A1=Bh1.

(4)

圖1　調驅封堵模型(L1≤X0)

由式(1)和式(3)可以看出，當L1≤X0時，高滲層的封堵距離L1并不影響低滲層水驅前緣的波及距離。

2)當L1>x0時(圖2),注入水將均勻推進至x0處,然后進入兩相區(qū)。水驅油前緣至L1的位置,其水柱高度為hw,含水飽和度為Sw,含水率為fw。

圖2　調驅封堵模型(L1>x0)

水驅油前緣過了L1后,將分流為Q1和Q2。當高滲層見水時,所需時間:

(5)

此時低滲層水驅前緣的位置x1為:

(6)

式中,L2為低滲透層水驅前緣分流前超出封堵半徑L1向前運行的距離。

從式(6)可以看出,當高滲層封堵半徑越大時,低滲層水驅波及的距離就越遠。高滲層的最佳封堵半徑是指使得低滲層水驅油前緣剛好到達井排時的封堵半徑,也即高低滲層同時見水。此時,x1=Le,即得最佳封堵半徑Lc:

(7)

2　計算實例

2.1　高低滲層的模糊評判

以某油田A注水井為例,開展調剖最佳封堵半徑的計算研究,A井目前注水量是507 m3/d,吸水剖面如圖3所示,各小層吸水量計算公式為:

Qi=Qwi.

式中,Q為注水總量;wi為各小層吸水量占總注水量的比值。

應用以上公式求得各小層的吸水量,同時統計各小層厚度、孔隙度、滲透率等物性參數統計見表1。

圖3　A井吸水剖面圖

小層厚度/m孔隙度φ/%滲透率k/10-3 μm2吸水量/(m3·d -1) 層13.628234.0040.06 層212.129676.2096.98 層39.624380.7559.94 層414.728661.00113.99 層56.8301973.00104.93 層66.825596.6675.99

油田實際注水井大都是多層籠統注水,而并不是僅有高滲和低滲兩層,因此采取模糊數學隸屬函數的半梯形分布法[6-7]對小層厚度、孔隙度、滲透率、吸水量隸屬對進行計算后,將吸水層進行高低滲透層劃分評判度,評價結果見表2、表3。

表2　A井低滲層物性參數及吸水量統計

表3　A井高滲層物性參數及吸水量統計

2.2　最佳處理半徑計算結果

在對高低滲層評判劃分后,進行礦場實例計算,調驅井距選取A井周圍一線受效井平均井距287 m,應用式(7)數學模型編寫計算程序,計算得到最佳封堵半徑為49.6 m(圖4),之后便可針對具體調剖藥劑計算出藥劑總量。由此可以看出運用此方法,結合目標井的動靜態(tài)參數可以快速準確得出最佳調驅半徑,對現場施工設計具有較高的應用價值。

圖4　A井不同井距下最佳封堵半徑曲線

3　結　論

(1)綜合考慮油藏動靜態(tài)資料,通過模糊評判法將目標井劃分為高低滲層進行計算,可有效應用于多層大段合注井調剖半徑計算。

(2)公式現場應用簡便快捷,計算精確度高,封堵半徑計算結果一般為井距的0.15～0.2,與室內試驗一致。實例應用也進一步表明其對水井調剖施工具有較好的指導意義。