基于连续模型的低渗透油藏开发技术政策研究

2016-04-27卢延静中石化江汉油田分公司勘探开发研究院湖北武汉430223

长江大学学报(自科版) 2016年5期

卢延静　(中石化江汉油田分公司勘探开发研究院，湖北武汉 430223)

卢延静(中石化江汉油田分公司勘探开发研究院，湖北武汉 430223)

[摘要]提出了一种描述低渗透油藏渗流的连续模型，并推导出了基于该模型的等产量-源-汇平面径向稳定渗流油水井间压力和压力梯度分布计算模型。以江汉油区黄场油田潜江组4段第3小层)低渗透储层为例，应用Matlab软件进行基于岩心渗流试验数据的模型参数拟合，通过模型计算，绘制了研究区油水井间地层压力及压力梯度分布曲线，论证了建立正常驱替关系的条件。研究制定了低渗透储层油井产量、渗透率和合理井距之间的关系图版，并取得了良好的实践效果，为低渗透油藏开发技术政策分析研究提供了新的分析方法。

[关键词]低渗透油藏；非线性渗流；数学模型；技术政策

低渗透油藏的渗流特征与中、高渗透油藏的渗流特征显著不同，矿场实际生产过程中也表现出一些有别于中、高渗透油藏的开发特征。由于低渗透油藏渗流特征的特殊性，要求采用更新的理论技术来进行低渗透油藏开发设计和分析。低渗透油藏由于存在启动压力梯度以及非线性渗流特征，流动不再满足达西线性渗流[1～4]，因而迫切需要建立更加适用于低渗透油藏的非线性渗流模型，为该类油藏的高效开发提供理论指导和技术支持。

1低渗透油藏非线性渗流连续模型

目前，对于低渗透油藏渗流数学模型的描述主要采取3种方式：拟启动压力梯度模型、分段函数模型和连续模型[1,5～8]。拟启动压力梯度模型提出较早，其理论方法成熟易用，但这种方法将非线性流动简化为线性流动，且不能真实地表现启动压力的影响；分段函数模型较好地描述了非线性渗流阶段的渗流规律，但在模型应用过程中较难确定流态变化的临界点；连续模型克服了以上2种处理方式的缺点，笔者采用了一个三参数连续数学模型[9]，模型如下：

(1)

当岩心渗透率越低时，λ1、λ2的值越小且a值越大，压力梯度与渗流速度间非线性关系越强；当岩心渗透率越高时，λ1、λ2、a的值越大，压力梯度与渗流速度间线性关系越强。

2压力及压力梯度分布模型

将三参数模型代入单井平面径向稳定流压力公式，可得等产量-源-汇注采井间稳定流动的压力分布公式为：

(2)

对式(2)求导,得压力梯度分布公式为：

(3)

式中：p为压力，Pa；B为体积系数，1；q为流量，m3/s；piwf为注水井井底流压，Pa；rw为井半径，m；r为计算点距注水井距离，m；L为注采井距，m；h为储层厚度，m；

3低渗透油藏技术政策计算分析

3.1模型参数拟合

表1　黄18-27井岩心渗流流变性测试

注：岩心尺寸∅2.54cm×5.07cm；测试温度50℃；测试压力1.0MPa；岩心渗透率26.830mD；岩心孔隙度0.1630。

3.2井间压力分布与压力梯度分布计算

按黄场油田平均储层参数进行模型参数选值，油井日产液3m3，注采井距200m，水井井底压力40MPa，储层厚度2m。根据式(2)和式(3)可以计算注采井间压力及压力梯度分布，如图1、2所示。

图1　潜江组4段第3小层注采井间压力分布曲线　　　　　图2　潜江组4段第3小层注采井间压力梯度曲线

图3　潜江组4段第3小层启动压力梯度拟合图版

结合黄场油田启动压力梯度图版(图3)，在目前注采参数取值条件下，可分析油水井间是否能建立有效驱替关系。

从计算结果来看，若储层平均渗透率在20mD左右，黄场油田在井距200m以内，注水井井底40MPa注入压力条件下，能达到3m3/d产能，此时油井井底流压约5MPa。查图2压力梯度曲线得对应储层中部压力梯度约0.19MPa/m，超过图3中渗透率在20mD时对应的启动压力梯度0.016MPa/m，因此油水井间能建立正常驱替关系。

3.3储层渗透率、油井配产和合理井距关系图版的建立

以不同储层渗透率岩心流变性测试数据为基础，可计算得到不同岩心渗透率下产能与合理井距关系表，如表2所示。

表2　不同渗透率、油井配产与合理井距关系

图4　渗透率、油井配产与合理井距拟合三维曲面

图5　不同渗透率条件下，油井配产与合理井距关系图版

图6　不同配产条件下，渗透率与合理井距关系图版

由于渗透率、井距和产能三者之间相互影响，根据表2数据进行三维曲面拟合，得到不同储层条件下配产和井距的关系，拟合结果如图4所示。

绘制拟合三维曲面的等值线，即得到不同渗透率条件下油井配产和合理井距关系图版(图5)，不同产能条件下渗透率和井距关系图版(图6)。

由以上关系图版，即可查找不同渗透率、配产条件下的合理井距，也可根据渗透率、井距分析合理配产指标。

根据关系图版，结合该区已有的剩余油分布研究成果，以控制生产成本、优化注采系统为主要调整原则，在黄场油田潜江组4段第3小层进行了加密调整方案设计。方案部署油井11口，其中含水平井5口；恢复注水井6口；油井转注9口。按照调整方案，于2015年12月实施局部加密调整井一口，该井初期产能8.6t/d，至2016年1月，日产油稳定在5t以上，取得了良好的开发效果。

4结论

1)提出了一种用于描述非线性渗流过程的连续数学模型，并推导出了基于模型的平面径向稳定渗流油水井间压力和压力梯度分布计算模型。

2)通过基于室内试验数据的模型参数拟合、实际油藏技术政策参数计算分析，研究制定了低渗透储层油井产量、渗透率和合理井距之间的关系图版，为低渗透油藏开发技术政策分析研究提供了新的分析方法。

[参考文献]

[1]黄延章.低渗透油层渗流机理[M].北京：石油工业出版社，1998：58～65.

[2] 李道品.低渗透油田高效开发决策论[M].北京：石油工业出版社，2003：8～9.

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[6] 时宇，杨正明，黄延章.低渗透储层非线性渗流模型研究[J].石油学报，2009，30(5)：731～734.

[7] 邓英尔，刘慈群.低渗透油藏非线性渗流规律数学模型及其应用[J].石油学报，2001，22(4)：72～77.

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