底水稠油油藏水平井见水特征及影响因素

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参考文献: [1]程林松,郎兆新,张丽华. 底水驱油藏水平井锥进的油藏工
程研究[J]. 石油大学学报,1994,18( 4) : 43 - 45. Cheng Linsong,Lang Zhaoxin,Zhang Lihua. Reservoir Engineering Research on Horizontal Well Coning in Bottom Water Drive Oil Reservoirs [J]. Journal of University of Petroleum, 1994,18 ( 4) : 43 - 45. [2]姜汉桥,李俊键,李 杰. 底水油藏水平井水淹规律数值模 拟研究[J]. 西南石油大学学报 ( 自然 科 学 版) ,2009,31 ( 6) : 172 - 176. Jiang Hanqiao,Li Junjian,Li Jie. Investigation on Water-out Mechanism of Bottom Water Driven Reservoir in Horizontal Wells [J]. Journal of Southwest Petroleum University ( Natural Science Edition) ,2009,31 ( 6) : 172 - 176. [3]刘欣颖,胡 平,程林松,等. 水平井开发底水油藏的物理 模拟试验研究[J]. 石油钻探技术,2011,39( 2) : 96 - 99. Liu Xinying,Hu Ping,Cheng Linsong,et al. Experimental Study on Horizontal Well with Bottom Water Drive [J]. Petroleum Drilling Techniques,2011,39 ( 2) : 96 - 99. [4]王 涛,赵进义. 底水油藏水平井含水变化影响因素分析
表 2 XH 27 块历史拟合指标对比表
项目
累积产 累积产
油量 / 水量 / 104 t 104 m3
累积产
液量 / 104 m3
综合含 水率 / ()
采出 程度 / ()
实际值 拟合值 相对误差 /( )
117. 8 957. 6 115. 49 959. 88 2. 0 0. 2
1 075. 37 94. 429 6 17. 5
无因次避 采液强度 /
水高度
( t·m -1·d -1 )
1
130
0. 3
0. 3
2
130
0. 5
0. 4
3
130
0. 7
0. 6
4
170
0. 3
0. 4
5
170
0. 5
0. 6
6
170
0. 7
0. 3
7
210
0. 3
0. 6
8
210
0. 5
0. 3
9
210
0. 7
0. 4
累积产 油量 /t 11 331 13 259 14 847 8 541 10 655 23 448 6 534 16 056 18 564
36
底水稠油油藏水平井见水特征及影响因素
于蓬勃
中国石油辽河油田公司, 辽宁 盘锦 124010
摘 要: 针对 XH 27 块大底水稠油油藏水平井含水上升快,产量降幅大的问题,利用角点网 格、随机建模方法建立了相控地质模型,进行了历史拟合,根据含水率、水油比及水油比导数曲线特 征提出了三种水平井见水类型,明确了不同见水类型的水淹特征。研究了水平井无因次避水高度、 水平段长度、渗透率各向异性、油层厚度等因素对水平井水淹规律的影响,利用正交试验方法确定 不同因素的影响程度。结果表明,底水稠油油藏水平井设计参数对累积产油量影响程度由高到低 依次为无因次避水高度、采液强度、水平段长度,研究结果对同类油藏水平井部署设计有参考意义。
1 075. 365 94. 62 17. 0
0
0. 2
2. 9
b) 水油比及水油比导数变化曲线 图 3 线性见水整体水淹
2. 2 点状见水局部水淹 点状见水局部水淹( 图 4) 表现为含水率从低含水逐
a) 含水率变化曲线
2 水平井见水类型
在历史拟 合 的 基 础 上,根 据 数 值 模 拟 结 果,提 出 了 XH 27 块底水稠油油藏水平井的三种见水类型: 线性见 水整体水淹、点状见水局部水淹和多点见水整体水淹。 2. 1 线性见水整体水淹
关键词: 水平井; 底水油藏; 水淹特征; 影响因素 DOI: 10. 3969 /j. issn. 1006 - 5539. 2015. 05. 009
0 前言
XH 27 块油藏埋深 - 1 375 ~ - 1 465 m,单层厚度为 6 ~ 30 m,储层平均孔隙度 31. 4 ,平均渗透率 1 927 × 10 -3 μm2 ,属典型的厚层边底水普通稠油油藏。先后经 历了直井天然能量 开 发 及 水 平 井 二 次 开 发,目前区块水 平井处于高液量、高含水开发状态,水平井平均单井产液量 94. 8 m3 /d,含水 96. 4 ,产油量平均年降幅 13. 2 ,平均 年含水上升 2. 7 ,含水上升快,产量降幅大,矛盾日益 凸显。
动态监测及相关文献表明[1 -4],底水锥进是该块水平 井含水快速上升、产油量下降的主要原因,目前国内外水 平井堵水方面没有规模工业应用的成熟技术[5 -9]。因此, 有必要开展区块水平井水淹特征及影响因素研究,通过优 化水平井开发参数,达到抑制底水锥进的目的。
本文通过数值建模及历史拟合,研究了 XH 27 块水 平井见水类型,开展了水平井无因次避水高度、水平段长 度、渗透率各向异性、油层厚度等水平井效果的影响因素 研究,并利用正交试验方法明确了不同影响因素的主次 关系,研究结果对区块扩大水平井部署及同类油藏开发 有参考意义。
b) 水油比及水油比导数变化曲线 图 5 多点见水整体水淹
3 水平井见水影响因素
3. 1 水平井设计参数 3. 1. 1 水平井避水高度的影响
水平段长度 210 m,在其它参数不变的情况下,模拟 水平井不同避水高度的水侵规律( H 为油藏厚度) ,模拟 无因次避水高度分别为 0. 1,0. 3,0. 5,0. 7 和 0. 9 H 的五 种情况。
线性见水整体水淹( 图 3) 表现为见水后含水率上升 快,很快进入高含水期,即底水均匀向水平段推进,没有 底水脊进,底水波及范围大,水平井一旦见水就意味着水 平段不同位置几乎同时见水。水油比( WOR) 曲线前期 上升很快,之后增幅逐渐变缓,后期曲线变得非常平缓趋
b) 水油比及水油比导数变化曲线 图 4 点状见水局部水淹
水平段长度为 210 m,水平段避水高度为 0. 9 H,在其 它参数不变的情况下,水平渗透率取 1 800 × 10 -3 μm2 ,设 计渗透率各向异性( Kv /Kh ) 为 0. 1、0. 3、0. 5、0. 7、0. 9 的 油藏,分别计算出不同情况下的渗透率各向异性含水率 曲线与累积产油量曲线( 图 8) 。
试验结果表明,底 水 稠 油 油 藏 水 平 井 设 计 参 数 对 见 水时间影响主次关系为: 无因次避水高度、采液强度、水 平段长度,因此,从累 积 产 油 量 考 虑,底 水 稠 油 油 藏 水 平 设计参数应优先确 定 合 理 的 无 因 次 避 水 高 度 ,然 后 确 定 合理的采液强度,最后确定合理的水平段长度。对 XH 27 块大底水稠油油藏采用较大避水高度、较低采液强度 能有效延缓水平井见水时间,提高水平井产量。
1 模型建立及历史拟合
1. 1 模型建立 根据 XH 27 块底水 稠 油 油 藏 的 实 际 地 质 参 数 ( 表
1) ,利用角点网格对断层进行描述( 图 1) ,通过随机建模 方法建立了基于 XH 27 块构造的相控地质模型( 图 2) 。
表 1 数值模拟油藏基本参数
油藏基准面 1 430
孔隙度 /( )
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3. 2. 2 油层厚度的影响 水平段长度为 210 m,定水平段避水高度为 0. 9 H,
定水平渗透率为 1 800 × 10 -3 μm2 ,其它参数不变的情况 下,设计 15、25、35、45、55 m 油层厚度的油藏( 图 9) 。
图 9 含水率随油层厚度的变化
从图 9 可以看出,随着油层厚度的增加,水平井含水 率上升变慢、含水率变低,这说明油层厚度对底水脊进影 响较大,油层厚度越大水平井见水时间越晚,油藏受水侵 越不严重。 3. 3 不同因素影响程度
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于定 值,此 时 油 藏 已 经 基 本 整 体 水 淹; 而 水 油 比 导 数 ( WOR') 随着开发时间的延长逐渐降低,即曲线的斜率 基本上为负值。
图 1 模型断层结构
a) 含水率变化曲线
图 2 构造面模型
1. 2 历史拟合 结合油藏动态研究成果,合理修改地质模型参数,对
累积产油、综合含水、采出程度等参数进行历史拟合。由 表 2 可知,各项指标与实际数据拟合相当。
地层水压缩 系数 /kPa - 1
4. 35 × 10 -7 标准压力 /kPa
101. 01
岩石压缩系数 / 8. 7 × 10 -7 标准温度 /℃
15
kPa - 1
收稿日期: 2015 - 02 - 05 基金项目: 中国石油辽河油田项目“采油工程配套技术研究与试验”( 2013 ZDIAN - 01) 作者简介: 于蓬勃( 1982 - ) ,男,山东海阳人,工程师,硕士,现从事油田开发工作。
多点见水整体水淹( 图 5) 表现为水平井一旦见水, 就进入较 高 的 含 水 率 水 平,然 后 逐 渐 过 渡 到 高 含 水 期。 水油比( WOR) 曲线初期较高,然后逐渐增大,这是由于水 平井存在多条高渗带,底水沿着高渗带迅速上窜使水平井 局部水淹,然后再带动高渗带之间的水平段水淹,所以水 油比导数( WOR') 随着开发时间的延长也逐渐增加。
从不同避水高度条件下的含水率及累积产油量随 着避水高度的变化曲线( 图 6) 可以看出,随着水平井避 水高度增大含水率逐渐降低、累积产油量逐渐增加,避水 高度越小水平井受底水水侵越严重,且影响较大,表明较 大的避水高度可以有效缓解底水脊进。
a) 含水率随水平段长度的变化
b) 累积产油量随水平段长度的变化 图 7 水平段长度的影响
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步过渡到高含水阶段,主要是由于水平井段存在高渗带, 井筒内一点 见 水 后 带 动 局 部 见 水,最 终 达 到 高 含 水 期。 水油比( WOR) 曲线随着开发时间的延长而逐渐增加,水 油比导数( WOR') 随着开发时间的延长也逐渐增加,即 曲线的斜率基本上为正值。 2. 3 多点见水整体水淹
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4 结论
1) 利用角点网格、随机建模方法建立了基于 XH 27 块构造的相控地质模型,通过历史拟合,累积产油量、综 合含水、采出程度等指标与实际数据拟合相当。
2) 根据 XH 27 块水平井数值模拟结果,提出了线性 见水整体水淹、点状见水局部水淹和多点见水整体水淹 等三种水淹模式。
3) 油藏地质条件及水平井设计参数均会对底水稠 油油藏水平井开发效果产生影响,XH 27 块水平井设计 参数对累积产油量影响关系依次为无因次避水高度、采 液强度、水平段长度。
本次研究重点考 虑 设 计 参 数 的 综 合 影 响 ,通 过 对 水 平段长度、水平井无因次避水高度、采液强度等每个因素 设计三个水平,共设计九种试验方案,利用正交设计试验 方法研究了各因素对底水稠油油藏极限含水前累计产油 量的影响程度( 表 3) 。
表 3 水平井累积产油量影响因素表
试验 水平段 方案 长度 /m
a) 含水率随 Kv /Kh 大小的变化
b) 累积产油量随 Kv /Kh 大小的变化 图 8 渗透率各向异性( KLeabharlann Baidu /Kh ) 大小的影响
由图 8 可见,随着渗透率各向异性的逐渐增大,水平 井早期含水率上升变快,累积产油量逐渐减小。表明水 平渗透率不变的情况下,渗透率各向异性越大,水平井水 侵越快,底水突破时间越短,油井一旦见水则将严重抑制 油井附近地层的油流入井内,致使油井大量产水。后期 含水率变化趋于平缓,水侵增幅变缓。
果的影响,设计水平段长度 90、130、170、210、250 m,分别 计算不同水平段长度的含水率曲线与累积产油量曲线。
从图 7-a) 看出,随着水平段长度的逐渐增加,含水 率曲线上升变慢,累积产油量逐渐增加。说明较长的水 平段长度可以有效延缓底水脊进,但增加水平段长度同 时会导致钻井成本和射孔完井费用的增加,且由于井筒 内的流动为变质量流动,产能并不能随着水平段长度的 增加而线性增加,因此在利用水平井开发底水油藏时,应 确定水平段的合理长度,从图 7-b) 可以看出,合理水平 段长度为 200 m 左右。 3. 2 油藏条件 3. 2. 1 渗透率各向异性的影响
30
深度 /m
基准面深度的 14 200 对应压力 /kPa
渗透率 /10 - 3 μm2
1 809
油藏温度 /℃ 53
原始含油饱和度 /( ) 58
原油密度 / ( g·cm - 3 )
0. 978
地面( 50 ℃ ) 原油黏 1 934 度 /( mPa·s)
原油压缩系数 / 1. 45 × 10 -7 残余油饱和度 /( ) 36 kPa - 1
a) 含水率随避水高度的变化
a) 含水率变化曲线
b) 累积产油量随避水高度的变化 图 6 无因次避水高度的影响
3. 1. 2 水平段长度的影响 水平 段 避 高 度 为 0. 9 H,水 平 渗 透 率 为 1 800 ×
10 -3 μm2 ,垂向渗透率为 180 × 10 -3 μm2 ,在其它参数不 变的情况下,对比不同水平段长度对底水稠油油藏开发效
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