基于连续模型的低渗透油藏开发技术政策研究

基于连续模型的低渗透油藏开发技术政策研究
卢延静
【摘要】提出了一种描述低渗透油藏渗流的连续模型，并推导出了基于该模型的等产量源汇平面径向稳定渗流油水井间压力和压力梯度分布计算模型。

以江汉油区黄场油田潜江组4段第3小层(Eq34)低渗透储层为例，应用 Matlab软件进行基于岩心渗流试验数据的模型参数拟合，通过模型计算，绘制了研究区油水井间地层压力及压力梯度分布曲线，论证了建立正常驱替关系的条件。

研究制定了低渗透储层油井产量、渗透率和合理井距之间的关系图版，并取得了良好的实践效果，为低渗透油藏开发技术政策分析研究提供了新的分析方法。

【期刊名称】《长江大学学报（自然版）理工卷》
【年(卷),期】2016(013)005
【总页数】4页(P67-70)
【关键词】低渗透油藏;非线性渗流;数学模型;技术政策
【作者】卢延静
【作者单位】中石化江汉油田分公司勘探开发研究院，湖北武汉 430223
【正文语种】中文
【中图分类】TE348
低渗透油藏的渗流特征与中、高渗透油藏的渗流特征显著不同，矿场实际生产过程中也表现出一些有别于中、高渗透油藏的开发特征。

由于低渗透油藏渗流特征的特殊性，要求采用更新的理论技术来进行低渗透油藏开发设计和分析。

低渗透油藏由
于存在启动压力梯度以及非线性渗流特征，流动不再满足达西线性渗流[1～4]，因而迫切需要建立更加适用于低渗透油藏的非线性渗流模型，为该类油藏的高效开发提供理论指导和技术支持。

目前，对于低渗透油藏渗流数学模型的描述主要采取3种方式：拟启动压力梯度
模型、分段函数模型和连续模型[1,5～8]。

拟启动压力梯度模型提出较早，其理论方法成熟易用，但这种方法将非线性流动简化为线性流动，且不能真实地表现启动压力的影响；分段函数模型较好地描述了非线性渗流阶段的渗流规律，但在模型应用过程中较难确定流态变化的临界点；连续模型克服了以上2种处理方式的缺点，笔者采用了一个三参数连续数学模型[9]，模型如下：
▽p
式中：为渗流速度矢量，m/s；v为渗流速度的标量，m/s；▽p为压力梯度矢量，MPa/m；λ1、λ2是模型参数，Pa·s/m2;a是模型参数，s/m。

模型参数可由试验数据回归确定。

当岩心渗透率越低时，λ1、λ2的值越小且a值越大，压力梯度与渗流速度间非线性关系越强；当岩心渗透率越高时，λ1、λ2、a的值越大，压力梯度与渗流速度
间线性关系越强。

将三参数模型代入单井平面径向稳定流压力公式，可得等产量-源-汇注采井间稳定流动的压力分布公式为：
对式(2)求导,得压力梯度分布公式为：
式中：p为压力，Pa；B为体积系数，1；q为流量，m3/s；p iwf为注水井井底
流压，Pa；rw为井半径，m；r为计算点距注水井距离，m；L为注采井距，m；h为储层厚度，m；
3.1 模型参数拟合
江汉油田黄场油田潜江组4段第3小层)为典型低渗透储层，取黄18-27井岩心渗
流流变性测试数据(表1)，采用Matlab软件编程完成模型参数回归。

拟合得到的
模型参数取值为：λ1=0.1669；λ2=0.6655；a=73.13。

3.2 井间压力分布与压力梯度分布计算
按黄场油田平均储层参数进行模型参数选值，油井日产液3m3，注采井距200m，水井井底压力40MPa，储层厚度2m。

根据式(2)和式(3)可以计算注采井间压力及压力梯度分布，如图1、2所示。

结合黄场油田启动压力梯度图版(图3)，在目前注采参数取值条件下，可分析油水
井间是否能建立有效驱替关系。

从计算结果来看，若储层平均渗透率在20mD左右，黄场油田在井距200m以内，注水井井底40MPa注入压力条件下，能达到3m3/d产能，此时油井井底流压约
5MPa。

查图2压力梯度曲线得对应储层中部压力梯度约0.19MPa/m，超过图3
中渗透率在20mD时对应的启动压力梯度0.016MPa/m，因此油水井间能建立正常驱替关系。

3.3 储层渗透率、油井配产和合理井距关系图版的建立
以不同储层渗透率岩心流变性测试数据为基础，可计算得到不同岩心渗透率下产能与合理井距关系表，如表2所示。

由于渗透率、井距和产能三者之间相互影响，根据表2数据进行三维曲面拟合，
得到不同储层条件下配产和井距的关系，拟合结果如图4所示。

绘制拟合三维曲面的等值线，即得到不同渗透率条件下油井配产和合理井距关系图版(图5)，不同产能条件下渗透率和井距关系图版(图6)。

由以上关系图版，即可查找不同渗透率、配产条件下的合理井距，也可根据渗透率、井距分析合理配产指标。

根据关系图版，结合该区已有的剩余油分布研究成果，以控制生产成本、优化注采系统为主要调整原则，在黄场油田潜江组4段第3小层进行了加密调整方案设计。

方案部署油井11口，其中含水平井5口；恢复注水井6口；油井转注9口。

按照调整方案，于2015年12月实施局部加密调整井一口，该井初期产能8.6t/d，至2016年1月，日产油稳定在5t以上，取得了良好的开发效果。

1)提出了一种用于描述非线性渗流过程的连续数学模型，并推导出了基于模型的平面径向稳定渗流油水井间压力和压力梯度分布计算模型。

2)通过基于室内试验数据的模型参数拟合、实际油藏技术政策参数计算分析，研究制定了低渗透储层油井产量、渗透率和合理井距之间的关系图版，为低渗透油藏开发技术政策分析研究提供了新的分析方法。

【相关文献】
[1]黄延章.低渗透油层渗流机理[M].北京：石油工业出版社，1998：58～65.
[2] 李道品.低渗透油田高效开发决策论[M].北京：石油工业出版社，2003：8～9.
[3] 王恩志，韩小妹，黄远智.低渗岩石非线性渗流机理讨论[J].岩土力学，2003，24(增刊)：120～124.
[4] 李中锋，何顺利.低渗透储层非达西渗流机理探讨[J].特种油气藏，2005，12(2)：28～35.
[5] Bell J.多孔介质流体力学[M].北京：中国建筑工业出版社，1983：91～144.
[6] 时宇，杨正明，黄延章.低渗透储层非线性渗流模型研究[J].石油学报，2009，30(5)：731～734.
[7] 邓英尔，刘慈群.低渗透油藏非线性渗流规律数学模型及其应用[J].石油学报，2001，22(4)：72～77.
[8] 杨清立，杨正明，王一飞，等.特低渗透油藏渗流理论研究[J].钻采工艺，2007，30(6)：52～54.
[9] 宋付权，刘慈群. 低渗透多孔介质中新型渗流模型[J].新疆石油地质，2001，22(1)：56～58.
[10] 杨仁锋，姜瑞忠，刘世华，等. 特低渗透油藏非线性渗流数值模拟[J].石油学报，2011，32(2)：299～306.。