張志軍,張維易,魏 俊,華科良,李 芳,徐 浩
(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司,天津 300452)
我國大多數(shù)油田在利用天然能量生產(chǎn)后,轉(zhuǎn)為注水開發(fā),即二次采油。由于地下儲(chǔ)層及流體的非均質(zhì)性,以及生產(chǎn)制度的差異,導(dǎo)致注入水沿著某些高滲通道突進(jìn)而造成注水利用率低。因此需要針對(duì)注入突進(jìn)的井組開展調(diào)剖作業(yè)[1-6],封堵高滲通道,擴(kuò)大注入水的波及效率,進(jìn)而提高采收率。而如何進(jìn)行調(diào)剖井組篩選,是油藏工作者研究的課題之一,也是決定調(diào)剖效果的關(guān)鍵因素之一。
趙福麟[7]提出利用壓力指數(shù)PI、FD來指導(dǎo)調(diào)剖選井,該方法雖然簡單但存在數(shù)值范圍小、可比性差、易引起誤判、受測(cè)試計(jì)算時(shí)間影響大等問題。李宜坤等[8]提出修正注水井PI與地層參數(shù)和流體物性參數(shù)方法,但未考慮壓降速率對(duì)壓力指數(shù)值的影響,且受選取時(shí)間對(duì)壓力指數(shù)的影響。陳存良等[9-10]雖完善了壓力指數(shù),但并未考慮儲(chǔ)層物性及注入流體性質(zhì)對(duì)壓力指數(shù)的影響。其他學(xué)者通過模糊綜合評(píng)判法[11]、數(shù)值模擬[12]等方法指導(dǎo)調(diào)剖選井,雖然選井的準(zhǔn)確性增強(qiáng),但操作復(fù)雜,可操作性大大降低。本文綜合目前調(diào)剖選井決策方法,從常規(guī)PI決策技術(shù)出發(fā),提出了一種操作簡單、考慮因素全面且操作性強(qiáng)的新型壓力指數(shù)方法,能夠更加準(zhǔn)確地指導(dǎo)調(diào)剖選井。
PI 決策技術(shù)[13]是指通過測(cè)定注水井井口壓降曲線來計(jì)算注水壓力指數(shù),其計(jì)算公式為:
考慮到進(jìn)行區(qū)塊整體評(píng)估時(shí)各井關(guān)井前注入?yún)?shù)差異較大,因此對(duì)PI決策技術(shù)進(jìn)行修正,修正后的PI計(jì)算公式為:
FD 決策技術(shù)是在PI 決策技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行求解,即
式中,PI為壓力指數(shù),MPa;p為注入井關(guān)井后的井口壓力,MPa;t0為壓降測(cè)試時(shí)間(通常取90 min),min;PI G為修正后的PI值,MPa;h為地層厚度,m;Q為關(guān)井前的注水量,m3/d;G為區(qū)塊吸水強(qiáng)度平均值,m3/(d·m);FD為充滿度,無量綱;p0為關(guān)井前井口壓力,MPa。
根據(jù)FD的計(jì)算公式(3)可知,F(xiàn)D<1,即使兩個(gè)PI值差異較大,F(xiàn)D值的差異也不明顯,特別是對(duì)低滲透油藏,因此直接利用FD 決策技術(shù)來調(diào)剖選井存在較大誤差。
而PI 決策法雖然計(jì)算值差異較易區(qū)分,但沒有考慮儲(chǔ)層的物性以及壓降,很容易造成選井失誤。如圖1(a)、(b)所示。
當(dāng)S1=S2時(shí),由圖1(a)PI決策法,PIw1>PIw2,W2井需要調(diào)剖,圖1(b)中的PIw1=PIw2,兩井或同時(shí)調(diào)剖。然而實(shí)際上根據(jù)壓降曲線變化趨勢(shì),W1 井壓力降落速度更快,比較而言W1井更需要調(diào)剖。
當(dāng)S1>S2 時(shí),W1 井壓降曲線包圍的面積大于W2 井,即W1 井對(duì)應(yīng)的PI值大于W2 井,則W2 井需要調(diào)剖。但實(shí)際上由于W1 井的壓降曲線變化劇烈,則W1井更應(yīng)該調(diào)剖。
而只有當(dāng)S1<S2時(shí),W1井壓降曲線包圍的面積小于W2 井,則W1 井更需要調(diào)剖,與利用PI決策的結(jié)論一致。
同時(shí)由圖1(a)可以看出,選取不同的關(guān)井時(shí)間對(duì)PI值同樣有較大影響。
圖1 井口壓降曲線示意(圖中S1、S2分別表示W(wǎng)1、W2井壓降曲線包絡(luò)面積)
由以上條件分析可知:采用PI 決策技術(shù)指導(dǎo)調(diào)剖選井時(shí),只有在部分情況下才能準(zhǔn)確,在其他情況下容易造成選井偏離實(shí)際情況而達(dá)不到最優(yōu)的調(diào)剖選井結(jié)果。因此需要完善PI決策技術(shù),以更好地指導(dǎo)調(diào)剖選井工作。
基于前人研究成果可知:PI 方法僅考慮了壓降曲線包絡(luò)的面積及測(cè)試時(shí)間,未考慮壓降變化速率,因此需要在新型決策方法上考慮壓降速率對(duì)決策的影響。
根據(jù)前人認(rèn)識(shí),壓力指數(shù)或壓降曲線形態(tài)與儲(chǔ)層滲透率呈反比關(guān)系,即滲透率越大,壓力傳播速度越快,壓力指數(shù)越??;注入流體黏度越大,流動(dòng)能力越低,壓力傳播越慢,其壓力指數(shù)越大;注水強(qiáng)度越大,井口及近井附近壓力越高,其壓力指數(shù)越大;而壓降速率變化越快,說明壓降曲線越陡,其壓力指數(shù)越小。
因此結(jié)合儲(chǔ)層物性、注入流體黏度、注水強(qiáng)度、壓降速率及PI 決策方法,建立一種新型壓力指數(shù)NPI:
式中,Q為關(guān)井前注入量,m3/d;μ為注入流體黏度,mPa·s;k為吸水段儲(chǔ)層滲透率,10-3μm2;h為吸水段儲(chǔ)層有效厚度,m;pc為關(guān)井至tc時(shí)井口壓力,MPa。
需要說明的是,公式(4)中的滲透率和有效厚度并不是射孔段的全部數(shù)據(jù),而是該井實(shí)際吸水層位對(duì)應(yīng)的滲透率與有效厚度。若直接采用射孔段的數(shù)據(jù),勢(shì)必會(huì)造成計(jì)算結(jié)果偏大而影響井組篩選。
對(duì)于注水井,注入流體黏度即為水的地下黏度;而對(duì)于化學(xué)驅(qū)注入井,注入流體黏度為化學(xué)藥劑溶液地下黏度,這里采用張志軍等[14]的聚合物地下黏度求解方法,即
由此可以得出:對(duì)于注水井,新型壓力指數(shù)NPI為:
對(duì)于化學(xué)驅(qū)注入井,新型壓力指數(shù)NPI為:
對(duì)存在水/化學(xué)驅(qū)干擾的區(qū)塊進(jìn)行調(diào)剖選井時(shí),需要根據(jù)注入流體的差異選擇合適的公式予以計(jì)算和篩選。
新型壓力指數(shù)既考慮了儲(chǔ)層及流體物性,又考慮了壓降速率,同時(shí)規(guī)避了測(cè)試時(shí)間和測(cè)試前排量帶來的影響,有效規(guī)避了常規(guī)壓力指數(shù)PI、充滿度FD及已有成果中的計(jì)算復(fù)雜性,能更加準(zhǔn)確地指導(dǎo)調(diào)剖選井。
渤海Z 油田是河流三角洲沉積復(fù)合體,儲(chǔ)層非均質(zhì)嚴(yán)重,地下原油黏度80~150 mPa·s。由于地下原油黏度較大,常規(guī)水驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量較難,因此近年來在部分區(qū)域開展化學(xué)驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn),通過增大驅(qū)替相流度來擴(kuò)大波及。為提高試驗(yàn)效果,需要對(duì)區(qū)塊內(nèi)的注入井進(jìn)行選擇性調(diào)剖,以抑制竄流對(duì)開發(fā)效果的影響,其余區(qū)域進(jìn)行水驅(qū)。以下是針對(duì)化學(xué)驅(qū)及水驅(qū)區(qū)塊開展新型壓力指數(shù)的礦場(chǎng)驗(yàn)證。
Z 油田C 區(qū)塊投產(chǎn)早,目前該區(qū)塊整體高含水,需要穩(wěn)油控水措施。為篩選出優(yōu)先實(shí)施整體調(diào)剖的目標(biāo)井組,利用C 區(qū)注入井壓降曲線,結(jié)合PI、FD決策及新型壓力指數(shù)方法,篩選出亟需穩(wěn)油控水的目標(biāo)井組。區(qū)塊吸水強(qiáng)度平均值為10.57 m3/(d·m)。C區(qū)塊各評(píng)價(jià)方法結(jié)果見表1。
對(duì)比表1 中FD 評(píng)價(jià)方法可知,C 區(qū)塊各井FD值差異小,無法利用FD值結(jié)論進(jìn)行井組篩選,這也與前文的論述相一致。
對(duì)比表1中PI決策方法與新型壓力指數(shù)決策方法可知:二者的結(jié)論大部分一致,僅C9、C12 井結(jié)論不一致,現(xiàn)針對(duì)C9、C12 井進(jìn)行分析。兩口井壓降曲線如圖2所示。
表1 C區(qū)塊不同方法調(diào)剖選井決策對(duì)比
由圖2可知:測(cè)試初始階段,C12井較C9井壓力下降速度更快;測(cè)試后期C12井壓力明顯再次下降,而C9 井壓力趨于穩(wěn)定。由井組受益井動(dòng)態(tài)可知,C12 井組含水85%,且部分受益井含水上升速度明顯高于C9 井組。因此C12 井較C9 井更應(yīng)進(jìn)行調(diào)剖。綜上可知,新型壓力指數(shù)決策方法與現(xiàn)場(chǎng)分析結(jié)果一致性更強(qiáng),說明NPI決策方法更加合理,對(duì)礦場(chǎng)的指導(dǎo)性更強(qiáng)。
圖2 渤海Z油田C9、C12井壓降曲線
根據(jù)篩選結(jié)果,推薦C12、C14、C57 三口井進(jìn)行調(diào)剖作業(yè)。調(diào)剖作業(yè)后,調(diào)剖前后三口井PI值及NPI值見表2。由表2 可知,調(diào)剖后封堵效果較好,壓力指數(shù)均有大幅提高。
表2 調(diào)剖前后三口井PI值及NPI值
三個(gè)井組均有降水增油效果,截至目前增油4 775 m3,典型受益井降水幅度5%,日增油幅度8.3 m3/d,因調(diào)剖作業(yè)剛完成,調(diào)剖最大效果待進(jìn)一步觀察。典型受益井生產(chǎn)曲線如圖3所示。
圖3 C區(qū)調(diào)剖典型受益井生產(chǎn)曲線
Z 油田D 區(qū)塊自2018 年D6、D11 井開始進(jìn)行化學(xué)驅(qū)技術(shù),但隨著作業(yè)的繼續(xù),區(qū)塊內(nèi)已存在含水上升速度過快、產(chǎn)劑濃度過高等現(xiàn)象,因此需要對(duì)區(qū)塊進(jìn)行選井調(diào)剖。區(qū)塊吸水強(qiáng)度平均值9.81 m3/(d·m)。由于注入流體的變化,其地下黏度必然存在差異,因此在進(jìn)行新公式驗(yàn)證前,需求解化學(xué)藥劑的地下黏度。根據(jù)文獻(xiàn)[14]的方法,以注液量的對(duì)數(shù)為橫坐標(biāo),以井口壓力與注入量的比值為縱坐標(biāo),進(jìn)行線性擬合,求得D6井注入流體的地下黏度為1.89。
利用試驗(yàn)區(qū)塊的井口壓降曲線,分別利用PI 決策技術(shù)和新型NPI 方法進(jìn)行了調(diào)剖選井決策,各井參數(shù)計(jì)算結(jié)果見表3。
表3 D區(qū)塊不同方法調(diào)剖選井決策對(duì)比
根據(jù)決策結(jié)論,新型NPI 方法與PI 決策技術(shù)結(jié)論基本一致,僅在D13 井的評(píng)判時(shí)存在問題,因此針對(duì)D6、D11、D13 井進(jìn)行分析。由圖4 可知,三口井中D6、D13 井壓力初始下降速度快,且隨著關(guān)井的繼續(xù),D13 井壓力降幅更大,直至測(cè)試結(jié)束,D13井壓力仍是三口井中的最低值,因此相對(duì)于D6、D11井,D13井更應(yīng)進(jìn)行調(diào)剖。推薦D13、D6、D11井組開展調(diào)剖作業(yè),為保證化學(xué)驅(qū)效果,結(jié)合礦場(chǎng)現(xiàn)狀,先對(duì)D6井進(jìn)行調(diào)剖,下一步再對(duì)D13、D11井調(diào)剖。
圖4 渤海Z油田D6、D11、D13井壓降曲線
D6 井調(diào)剖后視阻力系數(shù)為1.4,說明調(diào)剖起到封堵效果。井組調(diào)剖前后含水保持穩(wěn)定,部分受益井出現(xiàn)明顯的降水增油效果。典型受益井生產(chǎn)曲線如圖5 所示。該受益井調(diào)剖一個(gè)月后見效,含水下降2%,日增油15 m3/d,調(diào)剖效果顯著。
圖5 D6井組典型受益井生產(chǎn)曲線
(1)針對(duì)目前調(diào)剖選井決策技術(shù)的不足,提出一種新型壓力指數(shù),該指數(shù)既考慮了儲(chǔ)層物性和注入流體黏度,又考慮了注入井壓降速率及PI值,能更加準(zhǔn)確地反映注入井的壓力傳播能力,從而指導(dǎo)調(diào)剖選井。
(2)分析該新型壓力指數(shù)可知:該值越小,越需要進(jìn)行調(diào)剖。同時(shí)該指數(shù)具有分布范圍寬、可比性強(qiáng)、不受選取計(jì)算時(shí)間影響等性質(zhì),能夠更加快速、準(zhǔn)確、靈敏地判斷需要調(diào)剖的井組。
(3)礦場(chǎng)應(yīng)用表明,新型壓力指數(shù)決策既較全面地考慮了油藏性質(zhì)及注入井特征,其計(jì)算又方便快捷,且優(yōu)選結(jié)果準(zhǔn)確度高于常規(guī)調(diào)剖決策技術(shù),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)綜合治理工作具有重要的指導(dǎo)意義,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益,可以進(jìn)一步推廣應(yīng)用。