低渗透油藏水驱采收率影响因素分析

低渗透油藏水驱采收率影响因素分析

摘要实验表明,低渗透油藏具有启动压力梯度,因此其渗流规律与中、高渗透油藏不同。通过对低渗透油藏中注水井排和采油井排的定压水驱进行数值模拟,分析了低渗透油藏水驱采收率的影响因素,包括多孔介质孔隙结构、油水相对渗透率曲线、启动压力梯度、注入速度和注采井距。分析表明,低渗透油藏的水驱采收率受到启动压力梯度的影响,启动压力梯度越大,见水时间越早,产油量和产液量越小,阶段采出程度、无水采收率和水驱采收率越低;而增大生产压力梯度,可以有效地降低启动压力梯度的影响,生产压力梯度越大,见水时间越早,产油量和产液量越大,阶段采出程度、无水采收率和水驱采收率越高;增大生产压力梯度的方法有增大注入量和减小注采井距两种,都可以提高低渗透油田的开发效果。

主题词低渗透储集层启动压力梯度两相渗流采收率水

驱数值模拟

对于低渗透油藏,由于渗流时存在启动压力梯度〔1、2〕(简称为TPG),因此这种介质中的单相及两相渗流规律不同于常规的中、高渗透油藏,对低渗透油藏中的单相渗流理论的研究渐渐趋于成熟,而相应的两相渗流理论的研究还处于探索阶段,因此需要更多的研究。另外,有试验表明,低渗透油藏的压敏效应比较严重〔3、4〕,而且介质变形为弹塑性的,一旦地层能量损失,造成孔隙度和渗透率的下降后,无法再恢复,使低渗透油藏的开采难上加难,所以早期注水开发对于低渗透油藏显得非常必要,生产急需低渗透油藏的两相渗流理论来指导。通过对定压注水井排和采油井排进行数值模拟,分析了影响低渗透油藏水驱采收率的影响因素。

一、数学方程及其简化

将注水井排和生产井排之间的油藏简化为一维直线油藏,考虑地层温度不变,

忽略重力和毛管力的作用,在油藏两端定压注水和定压采液。考虑油水相启动压力梯度的影响。

二、产量、采收率影响因素分析

假设低渗透油藏中有一注采井排,注采井距为100m,油藏宽度和厚度分别为100m和10m,介质渗透率为0.01μm2,原始地层压力为12MPa,注入压力和采液压力为:pwi=15MPa,pwp=9MPa,油水粘度分别为:μw=1mPa·s,μo=5mPa·s。油水相启动压力梯度为:Go=0.01MPam,Gw=0.1Go,油水相对渗透率曲线如图1所示。用差分方程。(8)和(9),对此油藏进行数值模拟。

1,多孔介质孔隙结构特征的影响

多孔介质的孔隙结构,包括孔隙和喉道的大小、分布等,均对水驱的效果产生影响,其影响效果最终归结为油水相对渗透率曲线的影响。。文献〔6〕中详细分析了低渗透油藏的介质结构特性对水驱采收率的影响。

2,油水相对渗透率曲线的影响

同中高渗透油藏相同,影响低渗透油藏的注水采收率的主要因素是油水相对渗透率曲线。低渗透油藏相对渗透率曲线的特点是:束缚水饱和度大、共渗区域小和水相相对渗透率低,如图1所示。这决定了低渗透注水开发时,产液量不可能随时间大幅度上升,产液量呈下凹状,且后期上升缓慢。

3,启动压力梯度的影响

低渗透油藏的特点是,油井见水后,含水率急剧上升;启动压力梯度越大,产油量

和产液量越小,阶段采出程度和水驱采收率(至含水率98%时)越低。

4,注水强度的影响

增大注水量,即为增大生产压力梯度,可以有效地降低启动压力梯度的影响,从表1可以看出,增大生产压力,产油量和产液量增大,阶段采出程度和水驱采收率提高。因此开发低渗透油藏时,应尽可能大压差开采。

5,注采井距的影响

计算表明,注采井距越小,产油量越大。这与增大注水量,改善水驱效果的原理相同,都是增大了生产压力梯度。因此,适当减小注采井距,可以提高低渗透油田的开发效果。

6,前沿饱和度和见水时间的影响因素

生产压差和启动压力梯度对前沿饱和度、前沿含水率的影响很小,对见水时间、注水结束时间(fw=0.98)、无水采出程度和注水采收率影响较大;启动压力梯度越大,见水时间、注水结束时间越早,无水采出程度和注水采收率越小;生产压差越大,见水时间、注水结束时间越早,无水采出程度和注水采收率越大。

四、实例分析

大港油田许世宁①等人对长芦油田长25-21井岩心146块,选用57块样品进行了一维水驱油两相驱替实验,岩心的平均渗透率为K=0.0067μm2。实验给出生产压力梯度与驱替效率的关系,渗透率越小,即启动压力梯度越大,水驱采收率越小;实验压力梯度增大,驱油效率提高。大庆石油管理局宋芳屯油田②,从1993年开始进行增压注水试验,增压8口井,增压前8口井平均注水压力16.3MPa,平均单井日注水6.4m3;增压注水1a后,平均油压19.4MPa,平均单井日注水20m3,油井产液量、产油量上升,综合含水得到控制。增压注水1a后,芳50-58井日产油由2.8t上升到3.6t,综合含水由78.6%降到76.2%,芳62-62井日产油由2.4t上升到3.1t,综合含水由46.7%降到40.4%,取得了较好的经济效益。

文献〔7〕给出了小井距开发低渗透油藏提高开发效果的例子。华北油田留17断块沙三油藏,油层渗透率为K=0.043μm2,1987年,将井网由300m井距缩小至150～200m,单井产量提高1倍,注水量提高2倍,采油速度提高2.6倍。类似的情况还有:大港的港中油藏(K=0.067μm2)、吉林新民油田的小井距试验(K=0.0054μm2)、中原文东油藏的小井距试验(K=0.0029μm2)、枣圆油田43断块、岔河集油田、渤南油田五区沙三9层等,都取得了较好的效果。

五、结论

(1)低渗透油藏注水开发时,启动压力梯度越大,见水时间越早,产油量和产液量越小,阶段采出程度、无水采收率和水驱采收率越低。

(2)低渗透油藏注水开发时,增大生产压力梯度,产油量和产液量增大,阶段采出程度、无水采收率和水驱采收率提高。

(3)增大注入量和减小注采井距是增大生产压力梯度的途径,都可以提高低渗透油田的开发效果。

参考文献

1,李树宝(译):异常油田开发,石油工业出版社(北京),1987181～185。

2,闫庆来何秋轩:低渗透油层中单相液体渗流特征的实验研究,西安石油学院学报,1990(5)21～6。

3,Vairogs,J.andHearn,C.L.:EffectofRockStressonGasProductionFromLowper meabilityReservoirs,JPT,1971,Sept.,

1161～1167.

4,F.Samaniegov.etal.:AnInvestigationofTransientFlowofReservoirFluidsC onsideringPressure-DependentRockand