底水油藏含水上升機(jī)理探討

羊 勇，楊文飛，劉 丹，梁 濤，韓永泉，王鵬程

（中國石油長慶油田分公司第九采油廠，寧夏銀川 750006）

1 傳統(tǒng)底水錐進(jìn)理論存在的問題

1.1 傳統(tǒng)底水錐進(jìn)理論與礦場實踐不符

傳統(tǒng)上認(rèn)為底水油藏油井投產(chǎn)后，儲層原油以徑向流動方式進(jìn)入井筒，井筒周圍產(chǎn)生了壓降漏斗區(qū)，在壓降漏斗導(dǎo)致的油、水壓力差作用之下形成水錐。水錐持續(xù)侵入油層，直至侵入井筒造成油井見水（見圖1）。

圖1 底水油藏生產(chǎn)過程中底水錐進(jìn)示意圖

按此理論，水錐侵入射孔段之前，油井應(yīng)表現(xiàn)為低含水，水錐侵入射孔段后，含水突然上升至高含水乃至特高含水階段。

吳起油田侏羅系油藏為典型的構(gòu)造油藏，底水普遍發(fā)育。統(tǒng)計該區(qū)2012-2013 年投產(chǎn)的279 口油井生產(chǎn)動態(tài)，并繪制歸一化生產(chǎn)曲線，可以發(fā)現(xiàn)，該區(qū)底水油藏含水上升特征為緩慢持續(xù)上升，無明顯含水突升階段（見圖2）。

1.2 臨界產(chǎn)量公式與礦場實踐差距大

控制水錐高度，使得底水油藏油井剛好不見水的產(chǎn)量，稱為臨界產(chǎn)量。假定地層為均質(zhì)儲層，流體黏度為常數(shù)，忽略毛管壓力，按照滲流力學(xué)理論，可推導(dǎo)出臨界產(chǎn)量計算公式[1]為：

圖2 吳起油田侏羅系2012-2013 年投產(chǎn)井歸一化生產(chǎn)曲線

表1 吳起油田侏羅系臨界產(chǎn)量計算結(jié)果

表2 吳起油田兩口鄰井儲層特征對比

式中：qc-臨界產(chǎn)量，m3/d；K-油層滲透率，mD；Δρ-水油密度差，g/cm3；g-重力加速度，9.8 m/s2；ho-井點(diǎn)處的含油高度，m；hp-從油層頂部起算的油層打開厚度，m；μo-地層原油黏度，mPa·s；re-油井泄油半徑，m；rw-油井半徑，m。

按公式（1）計算吳起油田侏羅系臨界產(chǎn)量，結(jié)果（見表1）。

表1 中計算所得的臨界產(chǎn)量遠(yuǎn)低于油井正常產(chǎn)量，失去了對油田開發(fā)的指導(dǎo)意義，且與生產(chǎn)實際不相符。W251-98 井與W251-99 井為X248 區(qū)塊Y9 油藏兩口鄰井，從生產(chǎn)曲線（見圖3、圖4）對比可知兩口井儲層特征相近（見表2），從表2 可以看出，兩口井改造方式、避水措施也相近，但對比兩口井生產(chǎn)曲線（見圖5、圖6），W251-98 井投產(chǎn)后迅速見水，且含水持續(xù)上升至今，在采液強(qiáng)度相當(dāng)?shù)那闆r下，W251-99 井投產(chǎn)后保持在中低含水階段生產(chǎn)，累計產(chǎn)油量已近W251-98 井的三倍。臨界產(chǎn)量理論完全無法解釋此情況。

2 對底水油藏含水上升的新認(rèn)識

2.1 考慮相對滲透率的底水錐進(jìn)條件分析

傳統(tǒng)臨界產(chǎn)量公式的推導(dǎo)過程，是分析水錐面上某處水質(zhì)點(diǎn)，在其上部油相壓強(qiáng)、下部水相壓強(qiáng)及重力作用下，處于平衡態(tài)的條件。

圖3 W251-98 井Y9 層測井曲線

圖4 W251-99 井Y9 層測井曲線

圖5 W251-98 井生產(chǎn)曲線

圖6 W251-99 井生產(chǎn)曲線

考慮到該水質(zhì)點(diǎn)仍在儲層中，其流動方式遵循滲流規(guī)律，油水兩相相對滲透率不應(yīng)被忽略，不能簡單以壓力平衡為條件進(jìn)行分析（見圖7）。

圖7 考慮相對滲透率的油水界面滲流單元模型

如圖7，假設(shè)油水界面上部存在一無限小的滲流單元V，其底面B 為水相，頂面A 與側(cè)面C 為油相。隨著油井生產(chǎn)，滲流單元V 中流體由A 面向上滲流，儲層流體分別由B 面、C 面向V 中滲流。由于V 無限小，故B 面與C 面壓強(qiáng)相近。初期由于V 中水飽和度處于臨界飽和度，水相滲透率為0，故儲層流體只能從C 面向V 中滲流，直至V 中水飽和度高于臨界飽和度，底水開始由B 面侵入滲流單元V，并持續(xù)驅(qū)替V 中原油，直至V 中油飽和度達(dá)到殘余油飽和度。

以上分析可以得出，考慮相對滲透率后，底水油藏的開發(fā)類似于底水向上活塞式驅(qū)油，底水錐進(jìn)并不存在。

2.2 底水油藏開發(fā)早期含水上升原因及對策

結(jié)合前文所述W251-98、W251-99 兩口井資料，筆者認(rèn)為造成底水油藏含水上升的機(jī)理為復(fù)合射孔、高能氣體壓裂等改造措施強(qiáng)度過大，在水泥環(huán)及近井儲層產(chǎn)生了溝通底水的自支撐裂縫，底水沿這些自支撐裂縫形成的高滲通道竄流，使得油井開發(fā)早期即見水，且持續(xù)沖刷通道使竄流加劇，含水持續(xù)上升，如W251-98 井。如油井避水高度大于自支撐裂縫高度，底水無法通過高滲通道竄流，則油井可以長期保持低含水生產(chǎn)，如W251-99 井。

傳統(tǒng)上治理底水錐進(jìn)的主要思路是人工化學(xué)隔板封隔底水。但很難找出一種材料或工藝，使得堵劑在儲層中僅沿徑向水平運(yùn)移形成隔板。故而筆者所在的長慶油田，此類工藝的效果不佳難以推廣，多數(shù)堵水試驗結(jié)果為堵水無效或堵死儲層。

按照筆者分析所得的底水油藏含水上升機(jī)理，治理底水油藏含水上升問題，應(yīng)采用小粒徑、油水均不溶的顆粒類堵劑，在不傷害儲層的前提下，封堵自支撐裂縫形成的高滲竄流通道。

3 結(jié)論與認(rèn)識

傳統(tǒng)底水油藏底水錐進(jìn)導(dǎo)致油井見水的理論與油田開發(fā)實際存在較大差距。本文認(rèn)為底水錐進(jìn)并不存在，造成底水油藏含水上升的機(jī)理為自支撐裂縫溝通底水，底水沿高滲通道竄流。

對此情況，建議底水油藏堵水應(yīng)采用小粒徑、油水均不溶的顆粒類堵劑。