底水油藏開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)及提高開(kāi)發(fā)效果的方法

1基礎(chǔ)模型的建立與求解2底水錐進(jìn)水錐的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程3底水錐進(jìn)水錐狀態(tài)的影響因素4底水油藏提高開(kāi)發(fā)效果的主要途徑5結(jié)論1.1.1

地質(zhì)模型1.1

基礎(chǔ)模型的建立

某底水油藏，底水能量充足，油藏面積2.8Km2，井網(wǎng)(直井)密度11口/km2；含油層有效厚度23m，含水層厚度40m，射孔油層上部的30%；地層平面平均滲透率1150mD，垂向滲透率80mD，油層平均孔隙度25%.孔隙性底水均質(zhì)油藏直井開(kāi)采1.1.2

流體模型1.1

基礎(chǔ)模型的建立表1油藏流體主要參數(shù)值參數(shù)名稱參數(shù)值孔隙度0.25原油地面密度（Kg/m3）970地下原油密度（Kg/m3）935地層水密度（Kg/m3）1050原油體積系數(shù)1.0375地層水體積系數(shù)1原油地層條件下的粘度為（mPa·s）65地層水粘度（mPa·s）0.51.1

基礎(chǔ)模型的建立1.1.2

流體模型表1油藏相滲曲線表Sw0.3390.4110.4350.4540.4790.4960.5250.570.5980.6210.6360.660.6860.7030.74kro10.3670.250.1880.130.1020.070.040.0290.0220.0190.0150.0110.010krw00.0170.0250.0320.0420.0490.0640.0930.1150.1360.150.1770.210.2330.292Swc=0.339N--石油地質(zhì)儲(chǔ)量，104tA--含油面積，km2

he--平均有效厚度，mΦ--平均有效孔隙度，小數(shù)

Swc--平均束縛水飽和度，小數(shù)

ρo--平均地面脫氣原油密度，t/m3

Boi--平均原始原油體積系數(shù)

▲

油層中一定體積原油與它在地面標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下脫氣后的體積之比。1.2.1油藏地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算經(jīng)計(jì)算，該油藏的儲(chǔ)量為：994.97×104t1.2

基礎(chǔ)模型的求解1.2.2臨界產(chǎn)量計(jì)算1.2基礎(chǔ)模型的求解函數(shù)Ω(rDe,bD)值由Chierici等人繪成圖版，該圖版的使用范圍為：

經(jīng)計(jì)算，可得下列結(jié)果：rDe=1.95bD=0.3Ω=0.175用SI制單位表示為：qocrit—臨界產(chǎn)油量，m3/dho—地層中含油部分的高度，m；kr——油藏巖石在徑向上的滲透率，10-3μm2；kz——油藏巖石在垂向上的滲透率，10-3μm2；Bo——原油體積系數(shù)，m3/m3；re——油井泄油半徑，mq=0.66m3/d在底水油田開(kāi)發(fā)初期，如果以臨界產(chǎn)量生產(chǎn)，產(chǎn)油量很低，以至于不會(huì)產(chǎn)生好的經(jīng)濟(jì)效益，因此往往采用高于臨界產(chǎn)量(13m3/d)生產(chǎn)，那么隨之而來(lái)的是水錐體不斷上升，最終竄入油井。此時(shí)，須估計(jì)：水錐突破時(shí)間突破后含水率的變化

1.2.3預(yù)測(cè)底水錐進(jìn)時(shí)間1.2基礎(chǔ)模型的求解(1)水錐突破時(shí)間無(wú)因次水錐高度：無(wú)因次時(shí)間：水油流度比：37.96無(wú)因次突破高度：無(wú)因次突破時(shí)間：tBT時(shí)無(wú)因次水錐高度：0.2040.1351911.89d5年02月后見(jiàn)水0.7以數(shù)值模擬為基礎(chǔ)，某一時(shí)刻含油部分厚度ho，含水部分hw，油井在整個(gè)厚度上(ho+hw)完井生產(chǎn)，水油比：設(shè)地層均質(zhì)，隨油井生產(chǎn)ho、hw變化，qw/qo也變化，特征含水率：(2)預(yù)測(cè)底水錐后含水變化0.9856分別計(jì)算含水fw=40%60%90%時(shí)油井生產(chǎn)時(shí)間水錐突破后，油井以大于臨界產(chǎn)量生產(chǎn)，因此有：9944.41d4718.10d2870.07d27年3月12年11月7年10月1基礎(chǔ)模型的建立與求解

2底水錐進(jìn)水錐的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程3底水錐進(jìn)水錐狀態(tài)的影響因素4底水油藏提高開(kāi)發(fā)效果的主要途徑5結(jié)論2.1定義

油井生產(chǎn)時(shí)的壓力梯度使近井地帶的油氣界面降低，油水界面升高。油層之上較輕的氣及油層下面較重的水使流體梯度得以平衡。這些平衡力使油氣及油水界面呈錐狀分布。這種現(xiàn)象稱為水錐或氣錐。2.2底水錐進(jìn)動(dòng)態(tài)描述（q=13m3/d＞qoc=0.66m3/d）隨著油井的投產(chǎn)，界面的錐狀體將隨之形成。錐體的上升速度取決于該點(diǎn)處的勢(shì)梯度和巖石垂向滲透率的大小。錐體高度取決于由油水密度差引起的重力與垂向壓力梯度的平衡。油井產(chǎn)量高于臨界產(chǎn)量，因此油水接觸界面將隨著油井的生產(chǎn)不斷上升，水錐體變得不穩(wěn)定，并一直上竄入井底，隨之油井開(kāi)始產(chǎn)水，含水不斷上升。fw=40%（7年10月后）fw=60%（12年11月后）fw=90%（27年3月后）2.2底水錐進(jìn)動(dòng)態(tài)描述（q=13m3/d＞qoc=0.66m3/d）初始時(shí)刻見(jiàn)水時(shí)刻（5年2月后）1/2見(jiàn)水時(shí)刻側(cè)視圖后視圖“中部見(jiàn)水-沿井?dāng)U展-全井見(jiàn)水-翼部抬升”的見(jiàn)水模式

1基礎(chǔ)模型的建立與求解2底水錐進(jìn)水錐的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程

3底水錐進(jìn)水錐狀態(tài)的影響因素4底水油藏提高開(kāi)發(fā)效果的主要途徑5結(jié)論孔隙性底水均質(zhì)油藏直井開(kāi)采3.1垂向與水平滲透率比kv/khkv/kh越大，即垂向滲透率越大，油井的無(wú)水采出程度越低,油井見(jiàn)水時(shí)間越早，在相同的采出程度下,油井含水率越高;反之,油井見(jiàn)水越慢，采出程度越高.這是因?yàn)榇瓜騻鲗?dǎo)率越大,垂向阻力越小,底水錐進(jìn)越快,很快到達(dá)井底,從而導(dǎo)致采出程度偏低;kv/kh越小，即水平滲透率越大，儲(chǔ)層的垂向滲流阻力越大,壓力可以充分的在水平面?zhèn)鞑?底水作用的面積增大,而不會(huì)迅速沿井筒錐進(jìn)，所以油井的無(wú)水采出程度高,并且相同采出程度下含水率較低；由此可以看出，垂向與水平滲透率的比值kv/kh是影響油藏開(kāi)采規(guī)律最敏感的參數(shù)之一。圖1不同kv/kh下含水率與采出程度關(guān)系曲線圖0.050.10.31分別模擬計(jì)算油水粘度比為2、5、10、35、70

五種情況下的開(kāi)采動(dòng)態(tài)，計(jì)算結(jié)果如圖2所示，由圖可以看出：油水粘度比的大小對(duì)底水錐進(jìn)影響十分顯著，油水粘度比低于10的情況下，有一定的無(wú)水采油期，隨著油水粘度比的增大，無(wú)水采油期逐漸減少，水錐形成時(shí)間變短，當(dāng)油水粘度比大于10之后，基本上沒(méi)有了無(wú)水采油期；低粘度原油，重力作用強(qiáng),有效抑制了底水的錐進(jìn),并且原油粘度低時(shí)，底水較均勻推進(jìn),驅(qū)油過(guò)程近似于活塞式，底水錐進(jìn)不明顯，所以，油水粘度比是影響底水油藏開(kāi)發(fā)效果的最顯著的參數(shù)。高粘度原油正與此相反。3.2油水粘度比孔隙性底水均質(zhì)油藏直井開(kāi)采圖2不同油水粘度比下含水率與采出程度關(guān)系曲線圖27010535孔隙性底水均質(zhì)油藏直井開(kāi)采3.3油水密度差表2油水粘度比對(duì)開(kāi)發(fā)效果的影響

油的粘度和密度是相關(guān)的，粘度越高，密度也相應(yīng)增大，所以兩個(gè)因素是相關(guān)的。3.4采油速度孔隙性底水均質(zhì)油藏直井開(kāi)采模擬時(shí)，設(shè)計(jì)采油速度分別為1%、2%、4%，打開(kāi)程度為60%，模擬結(jié)果如圖3所示，從圖中可以看出：采油速度較低時(shí)，其無(wú)水采出程度也較高，但從油田開(kāi)發(fā)來(lái)看，開(kāi)發(fā)時(shí)間太長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)上不劃算，當(dāng)采油速度較高時(shí)，其無(wú)水采油期明顯縮短。這是因?yàn)楦咚匍_(kāi)采的情況下，其生產(chǎn)壓差較大，從而使得水錐形成時(shí)間變短，油井過(guò)早見(jiàn)水，導(dǎo)致無(wú)水采出程度降低；在含水率低于90%并且采出程度相同的情況下，采油速度越低，含水率越低；由各曲線趨勢(shì)可以看出，在高含水期(fw＞90%)時(shí)，各條曲線會(huì)聚在一起，采油速度對(duì)開(kāi)發(fā)效果的影響可以忽略，此時(shí)可以提高產(chǎn)液速度以縮短油田開(kāi)發(fā)時(shí)限，提高經(jīng)濟(jì)效益。圖3不同采油速度下含水率與采出程度關(guān)系曲線圖2%1%4%無(wú)夾層底水錐進(jìn)

有夾層底水錐進(jìn)

時(shí)間

夾層改變了底水錐進(jìn)路線，減緩了底水錐進(jìn)速度，無(wú)夾層條件下，底水錐進(jìn)速度明顯快于存在夾層的。對(duì)于油藏物性好，原油粘度高，當(dāng)儲(chǔ)層中沒(méi)有隔層存在，無(wú)水采油期多為3-6個(gè)月，當(dāng)存在100m規(guī)模的夾層時(shí)無(wú)水期延遲為1年，無(wú)水采出程度可以大幅度提高。

物理模擬3.5夾層影響孔隙性底水均質(zhì)油藏直井開(kāi)采不同規(guī)模夾層對(duì)水錐的影響

夾層位置對(duì)水錐的影響

夾層規(guī)模越大，對(duì)底水的抑制作用越大。夾層處于油水界面以上位置時(shí)，對(duì)水錐的抑制作用比較明顯。

模擬3.5夾層影響孔隙性底水均質(zhì)油藏直井開(kāi)采水平段長(zhǎng)度不同，水錐（脊）形成過(guò)程及形狀不同。水平段較短，油水邊界變形較大,在兩翼邊緣處出現(xiàn)較大的死油區(qū)。水平段長(zhǎng)度增長(zhǎng)，水脊形成時(shí)間推遲。壓差增大，產(chǎn)量增高，水脊形成提前。死油區(qū)死油區(qū)3.6水平井長(zhǎng)度

1基礎(chǔ)模型的建立與求解2底水錐進(jìn)水錐的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程3底水錐進(jìn)水錐狀態(tài)的影響因素

4底水油藏提高開(kāi)發(fā)效果的主要途徑5結(jié)論

世界范圍內(nèi)底水油藏?cái)?shù)目非常巨大，儲(chǔ)量豐富，底水油藏開(kāi)發(fā)所面臨的一個(gè)普遍和最大問(wèn)題就是底水錐進(jìn)和生產(chǎn)井含水率快速上升、油層過(guò)早水淹，其危害表現(xiàn)為：（1）日產(chǎn)油量急劇下降，減緩了單井采油速度；（2）油層內(nèi)大量死油開(kāi)采不出來(lái)，降低了采收率和經(jīng)濟(jì)效益；（3）注入水沿高滲透帶突進(jìn)，一方面造成局部油層水淹，另一方面使其他油層注水不見(jiàn)效果，降低了水驅(qū)油的波及效率；（4）巨大的采液量，增加了能耗，降低了地層能量，補(bǔ)充注水井耗費(fèi)巨大。4.1底水油田開(kāi)發(fā)中普遍存在的難題——快速水淹措施

一、人工隔層穩(wěn)油控水理論——打隔板三、采水消錐工藝四、水平井技術(shù)五、底水油藏控水壓裂技術(shù)一、氮?dú)馀菽黧w壓水錐控水增油技術(shù)二、遠(yuǎn)離油水界面射孔——避射彌補(bǔ)近井帶壓力虧空，減緩底水錐進(jìn)：在油井底部，接近油水界面處，高壓、大排量注入氮?dú)馀菽?，近井區(qū)域快速升壓，注入泡沫不但可以彌補(bǔ)近井帶壓力虧空，還壓迫水錐下移，減緩底水錐進(jìn)。

氮?dú)馀菽倪x擇性封堵作用：氮?dú)馀菽哂杏鏊€(wěn)定、遇油穩(wěn)定性變差的性質(zhì)。在施工過(guò)程中，進(jìn)入水層的泡沫比進(jìn)入油層的泡沫要穩(wěn)定得多。

氣泡的Jamin

效應(yīng)

：壓水錐以后，隨生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)，進(jìn)入地層的泡沫不斷地破裂和再生，破裂氣泡產(chǎn)生的氮?dú)庵匦卤黄鹋輨┤芤翰都?，形成新的氣泡。在此過(guò)程中，由于氣泡的Jamin

效應(yīng)，使泡沫能夠有效地封堵底水上竄通道，減緩底水錐進(jìn)。4.2氮?dú)馀菽瓑核F機(jī)理

氮?dú)獾膹椥阅芰浚旱獨(dú)獠蝗苡谒苌偃苡谟?，具有良好的膨脹性（其壓縮性是CO2的3倍），彈性能量大，可長(zhǎng)時(shí)間保持地層能量。在生產(chǎn)期間，其高彈性能一方面可以驅(qū)替原油，另一方面可以補(bǔ)充地層壓力，減緩近井帶由于原油的產(chǎn)出導(dǎo)致的壓力下降，從而減緩底水錐進(jìn)。對(duì)近井帶剩余油分布的影響：注入泡沫過(guò)程中，近井帶泡沫隨著注入壓力的上升，驅(qū)替底部原油上移，油井上部射孔段近井帶形成原油富集區(qū)域。對(duì)于有上部避射段的油井，泡沫到達(dá)油層頂部后形成氣頂，驅(qū)替避射段原油下移，增油效果更明顯。4.2氮?dú)馀菽瓑核F機(jī)理實(shí)施過(guò)程：按設(shè)計(jì)要求下隔熱管柱；注入氮?dú)馀菽?；注蒸汽；燜井4—5天以后放噴

；起隔熱管，下泵試抽。4.3

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況施工效果：4.3

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

9年的效果跟蹤結(jié)果顯示，注氮?dú)馀菽?，日產(chǎn)油量提高，含水率降低，可有效實(shí)現(xiàn)穩(wěn)油控水的效果。底水油藏氮?dú)馀菽厮夹g(shù)目前在部分油田取得了較好的應(yīng)用效果。例如：在渤海油田：利用氮?dú)馀菽刂频姿F進(jìn)效果顯著；在勝利油田石油開(kāi)發(fā)中心部分油田：利用氮?dú)馀菽M(jìn)行調(diào)剖的蒸汽吞吐井，對(duì)底水錐進(jìn)也有明顯抑制作用；另外在含有邊水的區(qū)塊，靠近水線的一線井全部注氮?dú)馀菽M(jìn)行整體調(diào)剖，邊水推進(jìn)速度明顯降低。如結(jié)合泡沫凍膠堵水，預(yù)計(jì)該技術(shù)將會(huì)取得更好的效果。4.3

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

1基礎(chǔ)模型的建立與求解2底水錐進(jìn)水錐的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程3底水錐進(jìn)水錐狀態(tài)的影響因素4底水油藏提高開(kāi)發(fā)效果的主要途徑5結(jié)論結(jié)論（1）由于底水錐進(jìn)導(dǎo)致油井過(guò)早見(jiàn)水，在水錐體之外的儲(chǔ)量基本未動(dòng)用，形成大量的剩余油，從而