水驅(qū)油藏開發(fā)平衡中的穩(wěn)產(chǎn)條件研究

劉璐

摘要：隨著原油不斷開發(fā)及生產(chǎn)，油層壓力的消耗越來越嚴重，注水增壓技術(shù)在油層開發(fā)中顯得格外重要，并得到廣泛應(yīng)用以彌補油層生產(chǎn)引起的壓力消耗。因此，注水技術(shù)引起了越來越多專家學者的注意，且針對油藏注水技術(shù)方面的研究從未停止過，主要涉及注水工具、注水技術(shù)方法、注水機理等實驗和數(shù)值模擬。

關(guān)鍵詞：水驅(qū)油藏開發(fā);平衡;穩(wěn)產(chǎn)條件

1油藏開發(fā)均衡原理

1.1儲層生產(chǎn)率及生產(chǎn)方式

對于注水開發(fā)的油藏，隨著時間的推移，油藏產(chǎn)量的含水率會增加。含水率的提高意味著儲層含水飽和度的提高。在油水粘度一定的情況下，儲層含水飽和度的提高會導(dǎo)致油水混合物總粘度的降低?？傉扯鹊慕档蛯?dǎo)致流體產(chǎn)能指數(shù)的增加。因此，流體產(chǎn)能指數(shù)是含水量的函數(shù)。

大多數(shù)油藏都有一定的自然流生產(chǎn)期，在這個時期內(nèi)，油藏壓力不斷消耗。當儲層壓力耗盡到一定程度時，必須用泵維持生產(chǎn)。注水的目的是補充自然流產(chǎn)生后儲層壓力的消耗。在注水開發(fā)之前，幾乎所有的井都采用泵采油方式。最小允許井底流動壓力必須小于泡點壓力，因此吸液泵缸為油、水、氣。高效泵的最小充液系數(shù)一般不小于0.7，即泵入口處的自由氣體體積小于總流體體積的30%。

1.2油藏注入速度

注水井井底流動壓力應(yīng)低于地層破裂壓力。為了安全注水，通常取一定比例的地層破裂壓力作為注水井的最大允許井底流動壓力。在計算最大允許井底流壓時，引入了反映地層破裂壓力百分比的安全系數(shù)。

2油藏平衡的影響因素

2.1注入井率對產(chǎn)量的影響

為了研究注入井與采出井之比對油藏發(fā)育平衡的影響，首先假設(shè)總井數(shù)、生產(chǎn)井的井底流動壓力和注入井的井底流動壓力是不變的，并且僅更改注入與生產(chǎn)的井眼比率值。在一組固定參數(shù)和三個注入量與生產(chǎn)量之比下計算天然水涌入率、注水率和生產(chǎn)率。

注水率隨注水井產(chǎn)量比的增加而增加，自然含水率與注水率之和也相應(yīng)增加。相反，液體生產(chǎn)率隨著注入井與產(chǎn)出井之比的增加而降低，因為在總井數(shù)不變的情況下，只有將生產(chǎn)井變?yōu)樽⑷刖拍芴岣咦a(chǎn)比。揭示了示例油藏的當前平衡狀態(tài)。在當前油藏生產(chǎn)條件下，天然水流入率和注水率之和大于流體生產(chǎn)率，揭示了示例儲層處于過平衡狀態(tài)并且儲層壓力正在恢復(fù)。如果保持儲層生產(chǎn)條件不變，則一段時間后儲層壓力最終將恢復(fù)到平衡壓力。

2.2總井數(shù)對生產(chǎn)的影響

根據(jù)自然流入量、注水量與儲層壓力的關(guān)系曲線，以及自然流入量、注水量與產(chǎn)量的平衡曲線，可以看出，注水量和產(chǎn)液量隨井數(shù)的增加而增加。如果井的總數(shù)增加，平衡點就會上升。由于注采井比小于1，導(dǎo)致儲層壓力衰竭，增加井數(shù)可以提高儲層產(chǎn)能。因此，如果通過增加總井數(shù)來提高儲層產(chǎn)能，最好是在增加注采井比的同時補充儲層能量。

2.3井底流壓對生產(chǎn)的影響

對于生產(chǎn)井而言，隨著井底流動壓力的降低，液體產(chǎn)能顯著提高。另外，注水速度與井底流動壓力無關(guān)，注水速度與儲層壓力的關(guān)系曲線完全重合。當生產(chǎn)井井底流壓降低時，油藏開發(fā)平衡點向上和向左移動。生產(chǎn)井井底流動壓力的降低意味著生產(chǎn)壓降和產(chǎn)液量的增加，直接導(dǎo)致儲層壓力的衰竭。因此，通過提高注采井比，可以同時補充儲層能量。

儲層壓力維持水平對產(chǎn)能的影響

根據(jù)保壓水平，分別繪制了采油速度與含水率的關(guān)系曲線和采油速度與含水率的關(guān)系曲線。在同一含水率下，儲層壓力維持水平越高，液體采收率和原油采收率越高。在相同的儲層壓力維持水平下，隨著含水率的增加，產(chǎn)液量增加，產(chǎn)油量減少。儲層壓力的耗盡自然會導(dǎo)致原油采收率的下降。然而，即使油藏壓力保持不變，原油產(chǎn)量也不可避免地會因含水率的增加而下降。要使原油采收率穩(wěn)定，必須在含水上升時提高油藏壓力維持水平。為了保持穩(wěn)定的產(chǎn)油水平，通過提高注水速度來維持油藏壓力水平，更有效的方法是提高注采比，因為提高油藏注水井井底流動壓力的效果并不顯著。

4穩(wěn)定采油條件下的平衡

實例油藏的產(chǎn)油率和含水率分別為454.32m3·D-1和79.83%。要想在含水上升時保持穩(wěn)定的采收率，就必須對實例油藏采取有效措施。雖然提高采收率的方法有很多，如三次采油的聚合物驅(qū)技術(shù)，但本文只著重研究二次采油的注水技術(shù)措施。根據(jù)前一部分的研究，提出了三種提高實例油藏采收率的有效方法：提高注采井比;提高注入速度和回收率。增加油井總數(shù);同時，提高了注采井比和總井數(shù)。在給定注采井比和總井數(shù)的情況下，利用平衡原理可以計算出生產(chǎn)井的生產(chǎn)壓降、井底流動壓力和儲層壓力維持水平，從而保證采油的穩(wěn)定性。

根據(jù)不同含水率的計算結(jié)果，繪制了注采井不同含水率、不同采出比的穩(wěn)定生產(chǎn)條件曲線，直觀地反映了合理生產(chǎn)參數(shù)隨含水率、井速的變化趨勢。從注入速度與產(chǎn)量的關(guān)系可以看出，隨著含水率的提高，恒定的采油速度必然導(dǎo)致液體產(chǎn)能的提高;通過降低生產(chǎn)井井底流動壓力來增加生產(chǎn)壓降，提高液體產(chǎn)能;同時，液體產(chǎn)能的提高導(dǎo)致儲層壓力的降低;由于井底流動壓力恒定，儲層壓力降低導(dǎo)致自然涌水量和注水量增加;在平衡條件下，儲層壓力變化趨勢與QL基本一致。

結(jié)論

注水開發(fā)油藏的自然涌水量、注水量和產(chǎn)量之間存在著一種平衡關(guān)系，從本文提出的平衡曲線中尋找“平衡點”可以直接反映這一關(guān)系。根據(jù)本文研究的平衡方程，油藏開發(fā)平衡受注采井數(shù)、注采井數(shù)、生產(chǎn)井井底流壓和井底壓力、注采井井筒流壓等多種因素的影響。實例平衡曲線表明，這種影響主要體現(xiàn)在平衡關(guān)系曲線中平衡點的位置移動上。儲層壓力維持水平反映了儲層的能量狀態(tài)，直接控制著產(chǎn)液量和產(chǎn)油量。如果沒有合理的保壓水平，那么隨著含水率的增加，采油能力就會下降。

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