异常高压低渗透油藏弹性采收率计算

异常高压低渗透油藏弹性采收率计算
张小龙;李晓平;赵益;罗迪
【摘要】Abnormal high pressure and low permeability reservoir has abundant natural driving energy. Threshold pressure gradient and stress sensitivity effect exist in the development. Elastic recovery calculation methods of conventional reservoir neglect the threshold pressure gradient and stress sensitivity effect, so it is not suitable for abnormal high pressure and low permeability reser-voir. Considering the factors above, this paper established the calculation method, derived the calculation formula, analyzed the in-fluence factors through practical examples qualitatively and discussed development measures for the improvement of elastic recov-ery. Researches showed that elastic recovery is in inverse proportion to permeability variation coefficients, drainage radius, bottom hole flowing pressure and threshold pressure gradient. This method provides a theoretical thought for elastic recovery calculation of abnormal high pressure and low permeability reservoir. It has certain theoretical and practical significance.%异常高压低渗透油藏具有较丰富的天然驱动能量，开发过程存在受启动压力梯度和应力敏感效应的影响。

常规油藏弹性采收率的计算忽略了启动压力梯度和应力敏感效应的影响，计算方法不适用于异常高压低渗透油藏。

在考虑启动压力梯度和应力敏感效应的基础上，建立了异常高压低渗透油藏弹性采收率计算方法，推导了弹性采收率计算公式，通过实例定性地分析了其影响因素，探讨提高弹性采收率的开发措施。

研究表明，弹性采收率与渗透率变化系数、泄油
半径、井底流压以及启动压力梯度成反比。

建立的方法为异常高压低渗透油藏弹性采收率计算提供了一种理论思路，具有一定的理论和实际意义。

【期刊名称】《油气藏评价与开发》
【年(卷),期】2013(000)002
【总页数】4页(P34-37)
【关键词】异常高压;低渗透;启动压力梯度;应力敏感;弹性采收率
【作者】张小龙;李晓平;赵益;罗迪
【作者单位】中海石油中国有限公司上海分公司研究院，上海200030;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都610500;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都610500;中国煤炭科工集团重庆研究院，重庆400039
【正文语种】中文
【中图分类】TE327
近年来，低渗透油藏在新增探明油藏储量中所占的比例越来越大，对该类油藏的有效开发具有十分重要的理论和现实意义。

根据压力系数的大小，一般将油藏分为异常高压油藏、常压油藏以及异常低压油藏[1-2]。

异常高压低渗透油藏作为一种特殊的油藏类型，具有自身的特殊性和开发难度。

由于储层岩石孔隙压缩系数较高，油藏压差较大，该类油藏主要以弹性开发为主，开发过程存在启动压力梯度和应力敏感效应[3-6]。

常规油藏弹性采收率的计算没有考虑启动压力梯度和应力敏感效应的影响，其计算方法不适用于异常高压低渗透油藏。

通过引入启动压力梯度和应
力敏感效应，推导了异常高压低渗透油藏弹性采收率计算公式，通过异常高压低渗透油藏实例计算分析了其影响因素，对提高弹性采收率的开发措施进行了探讨。

1 弹性采收率计算公式的推导
1.1 假设条件
异常高压低渗透油藏开发过程中，储层和流体满足如下假设条件:
①储层均质等厚，各向同性；
②流体单相平面径向等温渗流；
③忽略流体重力和毛管力的影响；
④考虑启动压力梯度和应力敏感效应的影响；
⑤生产井以定井底流压生产，井底流压取饱和压力。

1.2 基本原理
异常高压低渗透储层具有低渗透率、低孔隙度、非均质性强、存在启动压力梯度和应力敏感效应等特点。

随着储层流体的不断采出，孔隙压力逐渐下降，有效应力随之增加，储层岩石发生弹塑性变形或压实，引起渗透率显著下降，储层产生压敏效应。

国内外许多学者，如刘先贵、杨胜来、Farquhar、孙德龙、阮敏[7-11]等，在理论和实验方面对渗透率应力敏感性进行了深入的研究，提出渗透率与有效应力之间主要满足指数、线性等变化关系，本文采用指数关系分析和推导异常高压低渗透油藏弹性采收率计算公式。

启动压力梯度与渗透率之间的关系一般采用幂函数进行回归[12]，即λ=Ak-n，令λ0=Ak0-n，αm=nα，可得:
当弹性驱动过程结束后，地层中各点压力分布满足启动压力梯度与驱替压力梯度相等:
对式（3）在区间(rw～r)和(pwf～p)进行定积分，可得弹性能量开发结束后油藏压力分布:
由于rw ＜＜r，式（6）可近似简化为:
由式（7）可知，油藏弹性驱动能量开发结束后，地层压力按对数关系分布，空间形态上类似漏斗，即习惯上所称的“压降漏斗”[13-14]。

当地层压力与原始地层压力相等时，其对应的径向距离为极限泄油半径:
1.3 弹性采收率计算
弹性采收率的计算涉及到弹性采油量和油藏地质储量。

弹性采油量是指油藏压力从原始地层压力下降至饱和压力时，依靠岩石以及其中所饱和流体的弹性膨胀能所采出的油量[15]。

采用微元分析法，在储层任意r 处取一微小圆环，弹性采油量为:
将式（7）代入式（9），令B=exp[λ0(pwf-pi)]，，积分可得:
根据容积法[16]，泄油半径范围内的油藏地质储量为:
由式（10）、（11）可以得出考虑启动压力梯度和应力敏感效应的弹性采收率:
当泄油半径为极限泄油半径，即rmax=rlim，弹性采收率为:
2 弹性采收率影响因素分析
异常高压低渗透油藏的开发效果受到油藏压力、渗透率、非均质程度等地质因素的影响，同时，开发过程中的增产措施、井网方式和注采井距、采油速度、井筒携液生产工作制度等对开发效果都有不同程度的影响。

通过对某异常高压油藏弹性采收率算例计算，可以得出渗透率变化系数、泄油半径、启动压力梯度及井底流压与弹性采收率的变化关系，定性的分析其影响因素，对提高弹性采收率的开发措施进行探论。

油藏主要的物性参数和实验拟合数据见表1。

2.1 渗透率变化系数
图1为渗透率变化系数为0.01～0.12 MPa-1，井底流压为25 MPa，泄油半径为150 m时弹性采收率的变化曲线。

从图1可知，随着渗透率变化系数的增大，弹
性采收率不断减小。

这是由于渗透率变化系数表征了应力敏感性导致渗透率的变化幅度，它与渗透率成反比，随着油藏流体的不断采出，岩石发生变形产生明显的应力敏感效应，储层渗透率下降，近井地带渗流阻力增加而使产量下降，从而降低了弹性采收率。

2.2 泄油半径
异常高压低渗透油藏渗流过程存在极限泄油半径，当井距大于极限泄油半径的2
倍时，泄油半径取极限泄油半径，采用式（13）计算弹性采收率，反之，可取井
距之半作为泄油半径并采用式（12）计算。

当渗透率变化系数为0.01 MPa-1，井底流压为25 MPa，泄油半径为100～350 m时，弹性采收率与泄油半径的变化
曲线如图2。

从图2可知，泄油半径越小，弹性采收率越大，这是由于泄油半径的减少提高了单井控制储量的动用程度，增加了单井产能。

在保证经济效益的前提下，可对油藏进行井网加密，确定合理的井网形式和注采井距，提高储量动用程度，改善开发效果。

2.3 启动压力梯度
当井底流压为25 MPa，泄油半径为150 m，渗透率变化系数为0.01 MPa-1，通
过式（12）可以得到启动压力梯度与弹性采收率的变化关系（图3）。

结果表明，随着启动压力梯度的增大，弹性采收率近似呈线性下降。

这是由于启动压力梯度是流体渗流过程中的一种粘滞阻力，其存在降低了流体的流动能力，从而影响地层的产能。

因此，通过酸化压裂等增产措施提高异常高压特低渗透油藏的渗透率，减小启动压力梯度，增大流体渗流能力，可以达到提高弹性采收率的目的。

2.4 井底流压
图4 为井底流压为10～30 MPa，泄油半径为150 m，渗透率变化系数为0.01 MPa-1时井底流压与弹性采收率的变化曲线。

可以看出，随着井底流压的降低，
弹性采收率大幅度提高。

这是由于井底流压越低，井底产液阻力越小，生产压差越大，压力波及范围内的产液供给能力越强。

因此，通过采用合适的油井管柱和排液工艺措施，制定合理的携液生产制度等措施，可以减少井底积液回压，释放储层产能，增强井筒携液能力，降低井底流压，从而提高弹性采收率。

3 结论与认识
1）在考虑启动压力梯度和应力敏感效应的基础上，建立了异常高压低渗透油藏弹性采收率计算方法，推导了弹性采收率计算公式。

表1 主要计算参数Table 1 Main calculation parameters参数取值A n Boi Bob Ct φ Swc pi 0.220.851.251.10.0002 k0 50.150.4550
图1 渗透率变化系数和弹性采收率关系曲线Fig.1 Relationship curve of permeability variation coefficient and elastic recovery
图2 泄油半径和弹性采收率关系曲线Fig.2 Relationship curve of drainage radius and elastic recovery
图3 启动压力梯度和弹性采收率关系曲线Fig.3 Relationship curve of threshold pressure gradient and elastic recovery
图4 井底流压和弹性采收率关系曲线Fig.4 Relationship curve of bottom hole
flowing pressure and elastic recovery
2）异常高压低渗透油藏弹性采收率算例计算表明，弹性采收率与渗透率变化系数、泄油半径、启动压力梯度以及井底流压成反比。

3）通过酸化压裂等增产措施提高储层的渗透率，减少应力敏感效应，降低启动压力梯度，提高流体渗流能力；通过井网加密技术减小井距，优化井网形式和注采井距；制定合理的携液生产制度，增强井筒的携液能力，降低井底流压等措施，均可提高异常高压低渗透油藏弹性采收率。

符号说明
k、k0——目前地层压力、原始地层压力下的渗透率，10-3μm2；
p、pi——目前地层压力、原始地层压力，MPa；
α——渗透率变化系数，MPa-1；
β——系数，由实验数据拟合获取；
λ——启动压力梯度，MPa/m；
λ0——原始地层压力下的启动压力梯度，MPa/m；
A、n——系数，由实验数据拟合获取；
rw——井半径，m；
r——储层中任一点距井眼距离，m；
pwf——井底流压，MPa；
rlim——极限泄油半径，m；
ΔN——弹性采油量，m3；
N——油藏地质储量，m3；
s——井距，m；
rmax——泄油半径，m，其取法见[17]:当rlim ≤s/2 时，rmax=rlim；当rlim ＞s/2，rmax=s/2；
h——储层有效厚度，m；
Ct——岩石及流体的综合压缩系数，MPa-1；
φ——孔隙度，小数；
Swc——束缚水饱和度，小数；
Bob——饱和压力下原油体积系数，无因次；
Boi——原始地层压力下原油体积系数，无因次。

参考文献
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