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分层开采的渗透率级差界限数值模拟研究

2012-11-10喻高明长江大学石油工程学院湖北荆州434023

长江大学学报(自科版) 2012年10期
关键词:渗层级差液量

李 坤,喻高明 (长江大学石油工程学院,湖北 荆州 434023)

刘佳鹏 (中石油辽河油田分公司物资公司,辽宁 盘锦 124011)

分层开采的渗透率级差界限数值模拟研究

李 坤,喻高明 (长江大学石油工程学院,湖北 荆州 434023)

刘佳鹏 (中石油辽河油田分公司物资公司,辽宁 盘锦 124011)

储层层间物性差异是影响非均质油藏水驱采收率的重要因素之一,而主力层分层开采的渗透率级差界限是缩小层间矛盾,获得较大的采收率重要参数。针对某油田的具体情况,主要考虑纵向非均质性与垂向渗透率级差对开发效果的影响,利用油藏数值模拟方法,依据主力层渗透率与小层纵向分布情况,来设计模型的渗透率与小层厚度,并将小层以不同形式组合开采,得出不同的渗透率级差,以此来研究主力层分层开采的渗透率级差界限。模拟结果表明,采用该方法可以确定渗透率级差界限,因而能够为油田在主力层的分层开采提供指导。

分层开采;渗透率级差界限;数值模拟

影响油藏水驱采收率的因素很多,大体上可分为地质因素和开发因素两大类。地质因素中,油藏渗透率纵向非均质分布是影响油藏水驱采收率的一个重要因素,可用微旋回性、分布类型、变异系数、平均渗透率、垂向渗透率与水平渗透率之比以及渗透率具体排列位置6个参数来描述[1]。针对某油田的具体情况,笔者主要研究了纵向非均质性与垂向渗透率级差对采收率的影响,利用数值模拟方法,确定了分层开采的渗透率级差界限。

1 地质模型设计

表1 主力层渗透率

渗透率级差是指油层最大渗透率与最小渗透率之比[2]。针对某油田的具体情况,渗透率级差界限的设定以某断块主力层的渗透率为依据(见表1),确定分层开采的渗透率级差界限。渗透率级差界限剖面模型根据主力层渗透率与小层纵向分布情况,来设计模型的渗透率与小层厚度,并将小层以不同形式组合开采,从而得出不同的渗透率级差,以此来研究主力层分层开采的渗透率级差界限。

该研究建立在层间无窜流的基础上,利用数值模拟的方法,考虑油藏非均质因素的影响,建立网格为网格数20×1×3的剖面模型[3],模型层内均质,X方向网格步长为15m,Y方向网格步长为150m,Z方向网格步长为3m,孔隙度为23.6%。不同级差下的渗透率如表2所示,纵向渗透率设为0[4]。模拟时间为20a,定油生产,采油速度为3%。此外,应保持注采平衡以保证地层能量充足。

2 渗透率级差界限确定

正韵律油藏在渗透率非均质性上表现为从上至下渗透率依次增大,反韵律油藏则与之相反。根据韵律性不同,笔者研究了级差分别为3、4、5和14的含水率随时间变化的情况,结果如图1所示。由图1可知,当渗透率级差为3时,含水率上升缓慢;当渗透率级差为14时,含水率上升十分显著。因此,无论是正韵律还是反韵律,渗透率级差越小,含水率越低,无水采油期越长。反之,渗透率级差越大,含水率越高,无水采油期就越短。

表2 不同级差下的渗透率

根据模型设计,考虑韵律性和级差的不同, 研究了正、反韵律地层在不同级差下的日产液量随时间变化的情况。正、反韵律地层在级差3、14下的日产液量与时间关系图分别如图2和图3所示。由图2 和图3可知,正、反韵律地层条件下,高渗层的日产液量随级差的增大而增大,而低渗层的情况刚好与之相反。

图1 正、反韵律地层不同级差下含水率对比图

图2 正、反韵律地层在级差3下的日产液量与时间关系图

在确定渗透率级差界限时,还需要考虑厚度的影响。根据油田主力层的厚度范围,分别选取具有代表性的厚度值3、5和10m进行模拟研究,从而得到不同级差下单层采液量占总采液量的比例(见表3)。从表3可以看出,级差越大,低渗层采液量与总采液量之比越低,当该值低于10%后,层间干扰严重,不利于合层开采[1]。当层厚为3m时,正韵律与反韵律地层的低渗层产液贡献率[5]基本相当,此时,正韵律地层与反韵律地层的渗透率级差界限相等,正、反韵律地层的渗透率级差界限均为4。当厚度分别为5、10m时,不同韵律地层的产液贡献率差异逐渐变大,正韵律地层与反韵律地层的渗透率级差界限不相等,其原因是层厚较小时,重力分异作用不明显,其对产液贡献率的影响明显小于级差的影响,随着层厚的增加,重力分异作用明显增强,此时正韵律地层低渗层产液贡献率变小,反韵律地层低渗层产液贡献率变大。因此,当层厚为5m时,正韵律地层的界限为4,反韵律地层的界限为7;当层厚为10m时,正韵律地层的界限为3,反韵律地层的界限为13。

图3 正、反韵律地层在级差14下的日产液量与时间关系图

表3 不同厚度、不同级差下单层采液量占总采液量的比例

3 结 语

主力层分层开采的渗透率级差界限的确定对缩小层间矛盾、判断层间干扰情况并制定分采合采方案有非常重要的作用。利用数值模拟方法能够确定分层开采的渗透率级差界限,可为油田在主力层的分层开采提供指导。

[1]李允.油藏模拟[M].北京:石油大学出版社,1999.

[2]陈民锋.严重非均质油藏开发层系重组渗透率级差界限研究[J].中国海上油气,2007,19(5):319-422.

[3]李全勇,李顺初,李伟,等.基于解的相似结构的均质油藏渗流模型[J].天然气与石油,2011,29(2):40-42.

[4]周延军.不同渗透率级差组合与水驱采收率关系研究[J].长江大学学报(自然科学版), 2011,8(3):55-57.

[5]刘刚,李治平,冯彬.基于预处理GMRES算法的油藏数值模拟研究[J]. 天然气与石油,2011,29(5):43-46.

[编辑] 李启栋

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.04.027

TE355.2

A

1673-1409(2012)04-N080-03

2012-02-18

李坤(1983-),男,2008年大学毕业,硕士生,现主要从事油藏工程与数值模拟方面的研究工作。

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