水平井控制底水錐進效果的數(shù)值模擬研究

水平井控制底水錐進效果的數(shù)值模擬研究

0底水滲流與水環(huán)境質(zhì)量在底油儲存和開采過程中，井筒周圍的壓降會變形，油界面會變形為圓錐形。生產(chǎn)壓差越大，圓錐形進入越嚴重。因此,底水油藏的開發(fā)一般見水時間較短。由于水平井具有泄油面積大、生產(chǎn)壓差小的優(yōu)勢,所以被廣泛應(yīng)用于底水油藏的開發(fā)。水平井設(shè)計中,一般根據(jù)臨界產(chǎn)量設(shè)計最佳采油速率,認為在該產(chǎn)量以下生產(chǎn)油水界面穩(wěn)定,且不會錐進到井底。但文獻的研究表明,利用水平井開發(fā)底水油藏,沒有穩(wěn)定的水錐,而即使存在臨界產(chǎn)量,有時其值也很小,實際產(chǎn)量要高于臨界產(chǎn)量才能滿足經(jīng)濟要求。以塔中4水平3井為例,若在臨界產(chǎn)量以下生產(chǎn),需要4～5a的時間才能得到該井實際生產(chǎn)1a的產(chǎn)油量。文獻研究了水平井兩相二維滲流問題,文獻[8-10]利用數(shù)值模擬的方法研究了底水滲流問題。底水向上錐進主要是油井生產(chǎn)時產(chǎn)生壓降所致,該壓降與重力平衡則油水界面穩(wěn)定。若同時開采底水,則會附加一向下的壓力,使錐面降低或維持動平衡。如果說在低于臨界產(chǎn)量以下生產(chǎn)是被動防水,那么同時開采底水則是主動疏水。同一井筒中油、水分采在工藝上是可以實現(xiàn)的。本文通過數(shù)值模擬,初步研究了采水井型、采水時機和采水量對控錐的影響規(guī)律。1模型設(shè)計及建立選用塔里木盆地輪南油田三疊系油藏某一較適合水平井開發(fā)的區(qū)域為原型油藏,該區(qū)油水界面之上存在夾層,能有效延緩底水上升。油層頂面深3915.8m,有效厚度為17m,底水厚度15m,油水界面深3950.5m,泄油半徑為500m,含油飽和度為0.774,油層壓力為53.5MPa,溫度為120℃,原油體積系數(shù)為1.646,氣油比為205m3/m3,油、水密度分別為0.6285g/cm3和1.0719g/cm3,油、水黏度分別為0.7mPa·s和0.25mPa·s。在選用模型中,選用20×20×11的矩形網(wǎng)格,平面網(wǎng)格長度50m。垂向網(wǎng)格劃分及有關(guān)物性參數(shù)見表1。在該模型中,除夾層外,垂向滲透率與水平滲透率比值取0.05,設(shè)計采油水平井水平段長400m,位于油水界面之上13.5m。根據(jù)擬定的水平井采水控錐方案,采用三維兩相黑油模型,以定產(chǎn)法生產(chǎn),模擬對比直井、水平井采水生產(chǎn)的含水率上升情況,并與不采水生產(chǎn)的結(jié)果相比較,研究不同采水時機、不同采水量對控水錐作用。2采水時機選取分別設(shè)計直井或水平井用于采水,并與不采水生產(chǎn)比較。設(shè)計采水井底界位于油水界面之下13.5m處,采水時機選在含水率30%后。模擬計算的采出程度和含水率關(guān)系見圖1。模擬結(jié)果表明,直井和水平井采水都可使含水率降低,水平井控錐效果更好,同一采出程度下含水更低,同一含水率下采出程度更高,但兩者相差不是很大?？紤]到水平井成本較高,選用直井采水即可。以下模擬都是以直井采水。3含水率上升與采出程度的關(guān)系利用上述模型,水平井以100m3/d的產(chǎn)油量生產(chǎn),以不采水生產(chǎn)為基準,對比油水同采、見水時開始采水和不同含水率下開始采水的生產(chǎn)動態(tài),采水量都為100m3/d。模擬計算的采出程度和含水率關(guān)系見圖2。雖然本例較特殊,不采水生產(chǎn)時含水上升也較慢,但模擬結(jié)果說明采水對控錐的確有效,可使油井在較低的含水下獲得較大的采出程度。若油水同采,則無水期采出程度增加近1倍。油井含水率上升后再開始采水,油井含水明顯下降,采水越早,控錐效果越明顯,采出程度增加的幅度較大。若含水率接近20%時開始采水,含水率回升到采水時刻的含水率時增加的采出程度約14%;若含水率30%后開始采水,含水率回升到采水時刻的含水率時采出程度約增加10%。但對于本模型,采水時機選在含水率20%以下的后期控錐效果接近,結(jié)合經(jīng)濟因素考慮,采水時機可選在含水率約20%。4采出程度對含水率的影響水平井同樣以100m3/d的產(chǎn)油量生產(chǎn),以不采水生產(chǎn)為基準,對比在含水率接近20%時開始以50m3/d、100m3/d、200m3/d和300m3/d的采水量生產(chǎn)的情況,模擬計算的采出程度和含水率關(guān)系見圖3。本模型計算表明,采水量越大,控水作用越明顯。若采水量是采油量的一半,則含水率稍有降低,爾后隨采出程度增加而上升,但同一采出程度下含水率低于不采水的情形;同一含水率下采出程度增加約5%。若采水量為采油量的2倍,則含水率有一段明顯降低的區(qū)域,最大可降低一半以上;當含水率回升到20%時,采出程度增加近1倍,可見控水作用非常顯著。但采水量增加到一定值后,控水能力增加幅度減小,本模型計算的2倍和3倍采水量的控錐作用接近。另外,當含水率上升到35%時,1倍以上的采水量模擬計算的采出程度都為43%,比不采水生產(chǎn)增加23%。5是否適用于采水控錐的油藏本文利用數(shù)值模擬的方法研究了用水平井開采底水油藏時采水對控錐的作用。研究表明,對于垂向滲透率較低、油水界面之上存在夾層的儲集層,采水控錐效果顯著。水平井采水效果好于直井采水;采水越早,控錐效果越好;采水量越大,控錐作用越明顯。但采水時機和采水量存在最優(yōu)值。對于適合采水控錐的油藏,應(yīng)根據(jù)具體儲集層地質(zhì)構(gòu)造、物性、水體大小等地質(zhì)因素,并結(jié)合經(jīng)濟分