储层倾角对联合井网热水驱波及系数的影响研究

李松琦，王璐璐，徐子健，陈秋实，于光坤, 贾振华，李东胜，潘 一

储层倾角对联合井网热水驱波及系数的影响研究

李松琦1，王璐璐1，徐子健1，陈秋实1，于光坤2, 贾振华1，李东胜1，潘 一1

（1. 辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001； 2. 青海油田涩北作业公司，青海 格尔木 816000）

油气资源作为一种重要的战略资源在全球经济发展中占有重要地位，而油砂作为主要的非常规油气资源之一越来越被人们重视。波及系数是衡量驱油效果的重要参数，直接影响原油采收率值。在现有的波及系数计算公式的理论基础上，通过三维井网模型进行直井—水平井联合井网驱油实验，将储层倾角分别设定为0°和45°，分析不同储层倾角下两种联合井网热水驱开发方式中波及系数的变化特征。结果表明，波及系数与重力辅助效果对驱油剂扩散影响随储层倾角的增大而增大。

储层倾角; 联合井网; 波及系数

油气资源作为一种战略资源在全球经济发展中具有重要的地位,并对国际政治、军事、科技等方面产生广泛深远的影响。而波及系数作为衡量驱油剂品质的重要参数，对提高原油采收率有重要影响[1]。因此研究地层倾角对波及系数的影响具有实际意义[2]。目前，国内外有许多学者已经对波及系数进行了研究，但是研究的范围局限在岩心测试[3]和数值关系[4]等方面，缺乏物理模拟实验。

笔者通过室内试验模拟的方法，使用三维井网模型对不同储层倾角下的水驱波及系数进行了研究，分析了波及系数的变化特征，通过对比不同倾角下的波及系数，总结出储层倾角对波及系数影响的规律。

1 波及系数计算方法

体积波及系数（volumetric sweep efficiency）指驱油剂波及到的体积（Vs）与油藏总体积（V）之比。其定义式：

牛彦良和李莉曾经分析影响到波及系数的一些因素，参照非达西渗流理论，得到公式[5]：

式中:a1=3.334，a2=0.774，a3=-1.225，Ez为厚度波及系数；Y计算参数，且由下式确定：

式中:FWO为水油比，VK为渗透率变异系数，M为流度比，f(VK)为变异系数的函数，可分别由式（4）与式（5）确定[6]：

2 实验设备及方案

本实验的主体设备是一台大型高压三维模拟驱油装置，可承受最大压力5 MPa，正常工作是可承受的最高温度为100 ℃，误差±1 ℃。该装置由注入泵、储液容器、三维高压模型、箱恒温、回压系统和油水计量、油水计量装置等部件构成。

实验共分两个阶段，第一阶段通过室物理模拟实验装置将注入系统与三维井网模型相连，采用注入 70 ℃热水方式开发模拟油藏，三维井网实验模型的储层倾角设定为0°，模拟原始地层温度40 ℃，上覆地层压力4 MPa，使用油砂样品对实验装置进行填充，直井作为油驱注入井，并设定两口水平井布置方案，分别为平行于储层倾角方向的水平井与垂直于储层倾角方向的水平井。为了记录方便，将平行于倾角方向的水平井命名为井Ⅰ，垂直于倾角方向的水平井命名为井Ⅱ。如图1所示。

图1 模拟油藏注采井网示意图Fig.1 The schematic diagram of reservoir simulation injection and production well pattern

在实验的第二阶段中，将储层倾角设为 45°，填入第二组油砂，其余实验步骤及参数设定与第一组相同。另外为了便于对比分析在不同倾角情况下左右两水平井的产油情况，累计生产时间相同，共334 h。

3 实验结果分析

图2和图3分别给出了0°和45°倾角的储层中波及系数随时间的变化情况。

由图2可知0°角储层中，井Ⅰ和井Ⅱ两口井、函数曲线呈交替上升趋势，在 0～50 h之间和100～150 h之间两条曲线出现交点。两口井波及系数大小始终相近。当倾角为0°时，由于在储层中没有重力辅助的效果存在，从直井注入的驱油剂以径向流方式向四周均匀散开，所以在井Ⅰ的两口水平井中波及系数相差不大。

图2 0°倾角储层中波及系数随时间变化图Fig.2 Relationship between injection time and sweep efficiency in 0°reservoir dip

图3 45°倾角储层中波及系数随时间变化图Fig.3 Relationship between injection time and sweep efficiency in 45°reservoir dip

图3 中45°角储层井Ⅰ和井Ⅱ的波及系数初始点重合，但是井Ⅰ的波及系数始终大于井Ⅱ的波及系数，不出现交替上升的现象。由于此时存在重力辅助的效果，所以从直井注入的驱油剂呈椭圆状散开分布，导致在低处的井Ⅰ受到的波及程度较大，波及系数高于井Ⅱ的波及系数。

当倾角增大时，生产井与注入井形成有效的热连通，注入的热水与油砂中的原油发生热交换，通过高温降黏作用改善原油的流度，进而依靠重力作用泄到水平井产出。因此，倾角越大，重力辅助泄油的效果就越明显，井Ⅰ的波及系数就越大。即当开发倾角较大储层时，使用平行于倾角方向的水平井进行布井要优于垂直于倾角方向的水平井进行布井。

4 结 论

（1）在油藏中，重力辅助泄油的影响效果的大小与倾角大小有关。储层倾角越大，由于重力作用，驱油剂扩散的效果就越明显，波及系数就越大。反之，储层倾角越小，重力辅助的效果越不明显，驱油剂的波及系数越小。开采时倾角较大的储层是，应该充分利用重力辅助效果的影响作用，提高开采效率。

（2）对于大倾角储层，平行于倾角方向的水平井的开发效果要优于垂直于倾角方向的水平井。

［1］张岩,李华昌,李允,等. 渗透率随机分布模型在低渗透油藏波及系数研究中的应用[J]. 钻采工艺,2013,36(01):39-42+10.

［2］胡海光.水驱波及系数影响因素分析[J]. 安徽化工,2013,39(02):40-42.

［3］胡罡. 预测水驱油田体积波及系数方法的改进与应用[J]. 新疆石油地质,2012,33(04):467-469.

［4］陈元千. 水驱体积波及系数变化关系的研究[J]. 油气地质与采收率, 2001,8(06):49-51+2.

［5］牛彦良,李莉,韩德金,等. 低渗透油藏水驱采收率计算新方法[J]. 石油学报, 2006, 27(2): 77-79.

［6］武兵厂,姚军,吕爱民. 水平井与垂直井联合井网波及系数研究[J].石油学报,2006,27(04):85-88.

Research on Effect of Reservoir Stratigraphic Dip Angle on Sweep Efficiency of Hot Water Flooding in Combination Well Pattern

LI Song-qi1，WANG Lu-lu1，XU Zi-jian1，CHEN Qiu-shi1，YU Guang-kun2，Jia Zhen-hua1，Li Dong-sheng1，PAN Yi1
（1. Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China；2. Qinghai Oilfield Sebei Production Company, Qinghai Geermu 816000，China）

Oil and gas resources as an important strategic resources occupy an important position in the global economic development, and oil sands as the main one of unconventional oil and gas resources obtain more and more attention. The sweep efficiency is a crucial parameter to evaluate oil displacement effect, directly affect the oil recovery value. On the basis of existing sweep efficiency calculation formula, the three-dimensional pattern model was used to carry out oil displacement experiment of combined well pattern of vertical wells and horizontal wells, reservoir stratigraphic dip angle was set 0° and 45° respectively, change characteristics of sweep efficiency of hot water flooding development mode of two kinds of combined well pattern under different reservoir stratigraphic dip angle were analyzed. The results show that effect of the sweep efficiency and gravity assisted effect on oil displacement agent diffusion can increase with stratigraphic dip angle increasing of the reservoir.

Reservoir dip; Well combination; Sweep efficiency

TQ 325

： A

： 1671-0460（2015）04-0804-02

辽宁省大学生创新创业训练计划资助项目（省级，编号201410148018）

2014-11-07

李松琦（1993-），男，辽宁丹东人。E-mail：243757665@qq.om。

潘一（1976-），男，副教授，博士，研究方向：油气田开发工程。E-mail：panyi_bj@126.com。