新型水驱特征曲线研究与应用
时间：2022-12-08 18:20:03 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
朱明霞, 石立华, 薛 颖, 文 静, 李 森, 刘明军, 辛翠平
(1. 延长油田股份有限公司宝塔采油厂, 陕西 延安 716000；
2. 陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院, 西安 710075；
3. 陕西省特低渗透油气勘探开发工程技术研究中心, 西安 710065；
4. 西安思坦仪器股份有限公司,西安 710065; 5. 克拉玛依市富城天然气有限责任公司，新疆 克拉玛依 834000)
延长油田位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡和渭北隆起带,其储层微观孔隙结构多样,孔喉细小,主要为低渗透储层,其中特低渗/超低渗储量占总探明储量的85%,难以有效规模动用,自上而下主要发育有延安组油藏、长2油藏、长4+5～长6油藏及下组合长7～长9油藏4类。不同类型油藏的储层特征及流体特征决定了水驱动态变化规律的复杂性,因此如何准确、快速预测不同油藏的水驱变化规律,对油田注水开发具有重要的指导意义。
水驱特征曲线能综合反映注水开发油田多种影响因素,是评价注水开发效果及注水参数优化调整的重要方法,是目前国内水驱油田进行开发指标预测最主要的方法之一,但目前国内常用的水驱特征曲线主要以经验公式应用为主,具有一定的局限性,难以满足快速评价油藏的需要[1-5]。主要存在以下3个问题：1)针对不同渗透类型的油藏需要相应的水驱特征曲线公式,这就需要消耗大量的时间和精力对目标油田动态数据进行统计和分析,推导出适用于该类型油藏的水驱曲线公式；
2)通过统计学推导出来的水驱曲线公式无法准确反应实际油藏在不同阶段的含水率与采出程度的变化规律,更不能体现该类型油藏的渗流特征规律,特别是鄂尔多斯盆地特低-超低渗透油藏一般多为双孔介质,具有明显非线性渗流特征,渗流机理复杂；
3)通过统计方法回归得到的水驱特征曲线公式,由于在数据统计过程中存在一定的数据取向原因,降低了数据准确性,这在一定程度上对油田开发指标的预测结果产生较大的影响,甚至出现矛盾性结论[6-9]。
针对这些问题,该文从油水两相渗流理论及矿场实践出发,建立了适用于不同类型油藏注水开发效果评价的改进水驱特征方程,在童式水驱特征曲线公式基础上,将地质储量与直线段斜率的固定比例系数7.5转化成由岩石物性和流体系数决定,体现不同储层渗流特征决定不同水驱特征曲线这一内在规律,推导了一种简单且不失准确性的改进水驱曲线公式,可快速求出任一单一注水开发油藏的含水率及采出程度变化关系,实时反映油藏水驱动态变化情况。
为了便于准确反映含水率与饱和度、采出程度的相互关系并降低公式的复杂性,对油藏渗流特征进行了简化表征,在考虑流体压缩性并忽略重力和毛细管压力的情况下,从油水两相渗流理论出发,对水油比进行定义[10-11]。
(1)
(2)
将式(2)代入式(1)，可得：
(3)
由分流曲线公式得：
(4)
式中：Sw为含水饱和度；
f(Sw)为任一时刻的含水率。
将式(3)两边对Sw求导，得：
ln10df(Sw)[1-f{Sw)]
(5)
由于：
(6)
采出程度为：
(7)
则
(8)
将式(8)代入式(3)，整理得：
(9)
定义：
(10)
式中：Fg为质量水油比。
即
(11)
式(11)可以简化为：
(12)
当油田进入高含水期开发阶段后，油水比<<1，C趋向于0 ，可将水驱曲线公式简化为：
(13)
在极限含水率为98%时，将水驱曲线关系式转换为含水率、采出程度及采收率的统一关系式，即新型水驱特征曲线公式：
(14)
式中：fw为含水率；
R为采出程度；
Rm为原油采收率。
根据式(14)可以预测油田不同阶段采出程度、含水率变化规律，即：
(15)
(16)
当fw= 50%时，求出采出程度统一公式为：
当fw= 98%时，求出采出程度统一公式为：
(17)
由式(14)～式(17)可知，水驱特征曲线出现直线段后，含水率从50%上升到98%，在这个含水阶段里，采出程度由储层岩石物性和流体性质决定，并不是一固定常数。
2.1 中高渗透油藏
目前国内中高渗透油田常用的水驱特征曲线是由童宪章[3]通过统计国内外25个中高渗透油田区块得到的,即水驱油田地质储量与甲型水驱曲线直线段斜率的倒数成线性比例关系,比例系数约为7.5,当极限含水率达到98%时,可得水驱曲线公式为：
式中：fw为含水率；
R为采出程度；
Rm为采收率。
图1 蒲城油田沙二上S区块相渗直线段曲线Fig.1 The relative permeability curve of S blockin Pucheng Oilfield
2.2 低渗透油藏
叶锋、赫恩杰等[12-13]通过统计辽河油田、吉林油田低渗透区块实际生产资料,得到水驱油田地质储量与甲型水驱曲线直线段斜率的倒数比例系数约为21.87。
新疆B区块为典型低渗透油田,其平均渗透率为33.8 mD,孔隙度分布为18%,平均含油饱和度为0.51,地层原油黏度平均为8.37 mPa·s,区块储层非均质性强且有微裂缝发育,综合含水83%。B油田B31井区相渗直线段曲线如图2所示。
图2 B油田B31井区相渗直线段曲线Fig.2 The relative permeability curve of B31 wellblock in B Oilfield
根据图2计算结果可知,应用油水两相渗流理论回归公式,得出的甲型水驱曲线与直线段斜率的倒数比例关系为19.85,而其他统计方法得出的低渗透油藏甲型水驱曲线与直线段斜率的倒数比例关系为21.87,两者非常接近,误差较小,证明了该公式在低渗透油田也具有较好的适用性。
2.3 特低渗透油藏
通过统计鄂尔多斯盆地延长油田22个特低渗透油藏开发单元的实际生产数据,绘制了甲型水驱曲线关系图版,统计出区块开发单元的动用地质储量与对应甲型水驱曲线出现直线段后的斜率,并将斜率的倒数与相应的动用地质储量绘制于双对数坐标中(如图3所示),经过线性回归可得到其相关系数为0.923的经验公式。
图3 延长油田22个特低渗透开发单元动用地质储量与斜率倒数的关系曲线Fig.3 Geological reserves and reciprocal of the slopeof curve in 22 extra-low permeability developing unit of Yanchang Oilfield
王家湾区块位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡中部,主力含油层位为上三叠系延长组长2油层,地层原油密度为0.82 g/cm3,地层原油黏度为4.62 mPa·s,储层平均孔隙度为14.9%,渗透率为6.76×10-3μm2,含油饱和度为0.6,属于典型低孔特低渗透油藏。截止2019年底,动用含油面积50 km2,动用地质储量2 000×104t,可采储量为356×104t,标定采收率为17.8%。王家湾区代表性相渗曲线如图4所示,由图4可知：n=38.5,Soi=0.6,可得nSoi=23.1。
图4 王家湾区代表性相渗曲线Fig.4 The relative permeability curve of wangjiawan block
综上可以看出,当选取特低渗透油田实际区块参数时,基于油水两相渗流理论推导出来的水驱曲线公式与通过数学统计方法回归得到的特低渗透油藏水驱曲线公式计算得到的比例系数相差无几,验证了新公式在特低渗透油田同样具有较好的适应性。
通过在不同类型油藏的验证,进一步证明了该新型水驱特征公式的适应性和准确性,可以对注水开发油田进行快速、准确的指标预测。
由于特低渗透油藏是双重介质储层,具有典型的低丰度、低压及低产特点,微裂缝及人工裂缝发育,渗流机理复杂,造成含水率与采出程度变化曲线不同于中高渗透率油藏理论曲线有规律的变化[14-15]。将王家湾区块油藏含水率与采出程度分别用童氏水驱曲线和新型水驱特征曲线公式计算对比,可以看出,在童氏水驱图版上含水率与采出程度关系曲线在采收率为25%曲线附近(如图5所示),与标定采收率相差较远,不符合油田开发实际情况；
新型水驱特征曲线公式绘制的图版上,实际生产变化曲线基本在采收率为15%～20%理论曲线附近(如图6所示),与标定采收率更接近。同时应用新型水驱曲线公式预测的含水率、采出程度与实际油田数据对比(如表1、表2所示),平均误差仅为2%～5%,预测精度大幅度提高,对特低渗透油藏水驱效果评价同样适用。
图5 W区块采出程度与含水率的关系图版Fig.5 The relationship chart between recovery and water cut in W block
图6 W区块采出程度与含水率的新型公式图版Fig.6 The new formula relationship chart between recovery and water cut in W block
表1 新型水驱公式下W区块实际含水率与预测含水率对比Table1 Comparison between actual and predicted water cut of W block under the new water drive formula
表2 新型水驱公式W区块实际采出程度与预测采出程度对比Table 2 Comparison between the actual and predicted recovery degree of W blockunder the new water drive formula
1)运用油水两相渗流理论,推导了一种新型水驱特征公式,建立了适用于不同渗透率类型油藏的水驱特征曲线,解决了目前水驱特征曲线公式无法准确反应实际油藏在不同阶段的含水率与采出程度变化规律的问题,在此基础上,根据延长油田22个注水开发单元的实际生产数据,拟合出了地质储量与直线段斜率的关系图版,使其更符合实际油田的含水率与采出程度变化规律。
2)新型水驱特征曲线公式将标准童氏图版公式中的固定系数7.5修正为由相渗曲线和含油饱和度决定,可以预测不同渗透率类型油藏的采出程度与含水率变化规律。该研究成果对同类油藏注水开发效果评价和注采参数优化具有一定的指导意义和参考价值。
3)新型水驱特征曲线出现直线段后,含水率从50%上升到98%,在这个含水阶段里,采出程度差值不是一固定常数。
猜你喜欢 水驱渗流油藏 雅鲁藏布江流域某机场跑道地下水渗流场分析中国水运(2022年4期)2022-04-27基于ANSYS的混凝土重力坝坝基稳态渗流研究东北水利水电(2022年2期)2022-02-23复杂地基水闸渗流计算分析珠江水运(2021年7期)2021-05-062吞吐选井条件探讨">低渗透油藏C02吞吐选井条件探讨新疆地质(2021年1期)2021-04-12浅析BQ油藏开发效果评价装饰装修天地(2019年3期)2019-10-21油藏开发地质类型问题研究科学导报·学术(2019年1期)2019-09-10关于低渗透油藏地质特征与开发对策探讨环球市场(2019年6期)2019-09-10玉米淀粉水解液的制备及对油藏中产甲烷菌的激活智富时代(2019年5期)2019-07-05玉米淀粉水解液的制备及对油藏中产甲烷菌的激活智富时代(2019年5期)2019-07-05油田区块的最优驱替开发方式决策：基于全生命周期视角商业会计(2018年9期)2018-09-10
