一种简便计算边水体积的新方法

王学忠

(中石化胜利油田分公司,山东 东营 257000)

一种简便计算边水体积的新方法

王学忠

(中石化胜利油田分公司,山东 东营 257000)

合理利用边水对于边水活跃的油藏开发非常有意义,前提条件是准确计算天然水体体积。针对天然水体体积计算难题,从水侵量的定义公式出发,以春光油田排 2理想边水驱油藏为例,采用综合压缩系数进行校正,获得理想边水驱油藏天然水体体积的简便估算方法。经廖运涛方法获得的精确解验证,新方法计算精确度较高。对于井网完善,已全面投入开发,完全依靠边水补充能量,以自喷为主的高渗透、稀油油藏,在有明显油层压降的情况下,只要能够落实清楚总压降值和与之对应的水侵量,就可以准确估算出天然水体的体积。根据水体体积与原油体积的比值,判断该油藏天然能量的充沛程度,决定是否人工补充能量或者依靠天然能量开采。

边水驱;水体体积;水侵量;计算公式;综合压缩系数;地层总压降;春光油田

引 言

油藏开发研究过程中,天然水体体积估算是个棘手的问题:一方面因弹性产率、水侵系数等概念难以理解;另一方面多参数、多图版方法相对繁杂,虽然数值模拟方法可行,但也缺乏有效的验证。近年来,在估算天然水体体积问题过程中,发现廖运涛高级工程师给出计算若干水侵量的经验公式[1]非常可靠,可以视为该问题的精确解。该经验公式如果选择不当,很难得到正确结果,这是该方法的一个局限。没有足够的耐心和开发经验,很难用好这些经验公式。能否通过简单概念加以试凑,得到一个合理的估算值,这在理论上和开发实践上都很有价值。遵循这一理念对春光油田排 2块边水体积进行估算,获得了一种简便计算边水体积的新方法,经廖运涛方法获得的精确解验证,新方法计算精确度较高。

1 油藏概况

春光油田排 2块 2006年全面投入开发,油层中深为 1 010 m,有效厚度为 3.5 m,地面原油黏度为 1.6 mPa·s,平均孔隙度为 34.0%,平均渗透率为 3.729μm2,边水活跃。该油藏为构造 -岩性油藏(图 1),储层呈薄层状展布,边界主要为岩性控制,局部为低级别断层遮挡;油藏内部油水分布受构造因素控制,边水活跃。高孔、高渗的优质储集层和轻、稀的原油物性,在油藏中表现为油、水分异明显,油水边界整齐的特点。排 2井 2005年 3月自喷投产,日产油 49.6 t/d,不含水。在编制油藏开发方案时,对边水能量缺乏准确的把握,在沿油水边界部署 8口注水井,全面开发后,所有新井均能自喷生产,不含水,8口注水井均未投注,作为定点测压井,将视地层压力下降情况适时安排转注。

2 油层压力资料的监测情况

油田开发初期,准确、连续的系统试井落实油层压力随时间的变化很重要,这是求准弹性产率和水侵系数的前提。为此,在春光油田排 2油藏高、中、低部位分别部署定点测压井 5口,逐月连续监测静压、流压。从统计结果看,春光油田排 2油藏油层压力有所下降,到 2008年 2季度,地层总压降达到 0.42 MPa,同期边水砂体地层压力保持不变,稳定在原始地层压力水平,证实春光油田排 2油藏 属于稳定性水驱油藏(表 1)。

图 1 春光油田排 2油藏构造井位示意图

表 1 春光油田排 2井区开发指标统计

3 应用廖运涛方法精确计算边水体积

3.1 确定水侵量

春光油田排 2块受到来自南部边水的强烈驱替,边水均从南部向北部驱替;生产井采用排状部署,按照构造位置从低到高排列有 4排生产井。此特征决定了在最靠近水驱前沿的边部井排受到的驱替能力最大,从油藏油水过渡带进入到油藏的水全部要经过边部的驱替作用,然后进入高部位,因此,一线井排承受了整个油藏的驱替流量,受到的驱替作用更大。

在春光油田排 2开发过程中,随着原油和少量天然气的采出,油藏内部的地层压力下降,必将逐步向外部天然水域以弹性方式传播,并引起天然水域内的地层水和储层岩石的弹性膨胀作用。在天然水域与油藏部分的地层压差作用下,造成天然水域对油藏的水侵。水侵的强弱主要取决于天然水域的大小、几何形状、地层岩石物性和流体物性的好坏,以及天然水域与油藏部分的地层压差等因素。对于春光油田排 2这样的天然水域比较大的油藏,油藏开采的地层压降,不可能很快波及到整个天然水域。即使开采 3 a左右,仍有一部分天然水域保持着原始地层压力,存在着油藏含油部分的地层压力向天然水域传播时存在着一个明显的时间滞后现象。这样,天然水侵量的大小除与地层压降有关外,还应当与开发时间有关。在文献[1]中廖运涛高级工程师给出计算若干水侵量的经验公式,春光油田排 2块究竟如何选择适用的公式呢?

对于春光油田排 2块这样一个具有广阔天然水域的油藏,油藏和水域同属于一个水动力学系统,这时可将油藏部分简化为 1口井底半径为rw的“扩大井”,rw实际上为油藏的油水接触面半径,或称为天然水域的内边界半径;天然水域的外缘半径则称为天然水域的外边界半径。在原始条件下,油藏内部含油区和天然水域的地层压力均等于原始地层压力。开采工程中,由于开采所造成的地层压力降,必然连续不断地向天然水域传递,并引起天然水域内地层水和岩石的有效弹性膨胀。当地层压力的传递尚未波及到天然水域的外边界之前,属于非稳定渗流的过程。

根据数值模拟和生产动态推断,边水体积是油体积的 10～90倍,相应的无因次半径为 2～7。分别采用廖运涛经验公式和理论图板试算,得到春光油田排 2块的无因次半径为 5。利用春光油田排 2块无因次水侵量的计算公式,可以预测今后的水侵量:

式中:Q为水侵量,m3;rD为无因次半径;tD为无因次时间。

3.2 确定边水参数

该研究中边水参数主要包括边水体积、形态、推进速度。

3.2.1 边水体积

根据数值模拟和生产动态推断,春光油田排 2块边水体积是油体积的 10～90倍。根据式 (1),确定排 2块边水体积是油体积的 53.5倍。

3.2.2 边水形态

应用春光油田排 2块无因次水侵量的计算公式研究发现:春光油田排 2块原油内边界半径为8 750 m;水侵的圆周角度为 30°;原始油水边界半径为 11 875 m;边水体积是油体积的 53.5倍;水侵系数为 84 750 m3/MPa;目前水侵量为 220 435 m3。

4 简便计算边水体积的新方法

水侵量的计算公式为:

式中:Ct为综合压缩系数,1/MPa;Δp为总压降, MPa;V为天然水体体积,m3;W e为水侵量,m3;CO为 PVT分析得到的地层原油压缩系数,9.741× 10-4MPa-1;CW为经验公式得到的地层水压缩系数[2],44.1×10-4MPa-1;Cf为岩石有效压缩系数[2],4.140×10-4MPa-1;SWi为束缚水饱和度,岩心分析为 18%。

代入 2008年 2季度的初始参数值,由式 (1)得到累计水侵量为 220 435 m3,计算出的水体体积为 26 778×104m3,地下原油体积为 846×104m3,则水体体积是原油体积的 31.6倍,而前文的计算结果为 53.5倍。分析上述差异,认为是综合压缩系数偏差较大,反推综合压缩系数为 1.16×10-3MPa-1。实际应用过程中,可将 2个不同综合压缩系数偏差处理视为一次校正,从而得到春光油田排2块预测水侵量的简化公式:

对于类似排 2块的油藏,在已知水侵量和地层压降的情况下,可以方便地确定出天然水体体积。根据水体体积与原油体积的比值,判断该油藏天然能量的充沛程度,决定是否人工补充能量或者依靠天然能量开采。

5 结 论

(1)针对天然水体体积计算难题,从水侵量定义出发,以春光油田排 2理想边水驱油藏为例,主要对采用的综合压缩系数进行校正,获得理想边水驱油藏天然水体体积的简便估算方法。经廖运涛方法获得的精确解检验,新方法精确度较高,在类似油藏上应用,取得了好效果,为选择合适的开发方式提供了重要依据。

(2)对于井网完善、已全面投入开发、完全依靠边水补充能量、以自喷为主的高渗透稀油油藏,在有明显油层压降的情况下,只要能够落实清楚总压降值和与之对应的水侵量,就可以估算出天然水体的体积。至于该方法能否拓宽应用范围,尚需进一步探讨。

[1]廖运涛 .计算天然水侵量的回归公式[J].石油勘探与开发,1990,17(1):71-75.

[2]王学忠,刘传虎,王建勇 .应用三维地震属性识别春光油田原始油水界面[J].特种油气藏,2009,16(3):48 -49,52.

编辑 姜 岭

TE33

A

1006-6535(2010)05-0081-03

20091023;改回日期:20091102

中石化重点科技攻关项目“春光油田开发动态监控系统研究及其应用”及胜利油田重点科技项目“准噶尔盆地车排子地区排 2新区开发关键技术研究”(YKY0612)

王学忠 (1972-),男,高级工程师,硕士,1993年毕业于中国石油大学 (华东)油藏工程专业,现从事油藏工程研究工作。