特低渗透油藏驱替及开采特征的影响因素

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第 13卷 第 6期 王文环 :特低渗透油藏驱替及开采特征的影响因素 ·75·
参考文献 :
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在特低渗透油藏中 ,由于油藏弹塑性更强 ,随着 地层压力的下降 ,对油层渗透率伤害更强 ,将导致产 量快速递减 ,该过程的不可逆性也将严重影响开发 效果 。因此 ,在开发过程中 ,尤其是异常高压特低渗 透油藏应以保持地层压力为前提 ,才能取得较好的 开发效果 ,可见合理转注时机是特低渗透油藏开发 技术政策研究的另一重点内容 。
此 ,特低渗透油藏的驱替和开采特征不同于中高渗
透油藏的达西渗流 特征 [ 5 ] , 将呈 现非 达西 渗流 特
征。
驱替特征影响因素的研究思路是应用非达西渗
流理论 ,在建立非达西渗流数学模型的基础上 ,通过
求解不同条件下水驱前缘含水饱和度和驱替相压力
分布 ,分析影响特低渗透油藏驱替效果的主要因素 。
在弹性驱动的假设下 ,储层的弹性性质在压力 下降及压力恢复后都将保持不变 。但实际上 ,室内 试验和矿场生产动态都表明 ,油气储层随着地层压 力的变化具有明显的不可逆性或部分不可逆性 ,即 储层具有弹塑性特征 [ 10 - 11 ] 。某些岩石在地层压力 明显变化时仅发生弹性变形 ,流体在此类岩石中的 渗流符合弹性渗流理论 。而某些岩石在负荷变化 后 ,不能完全恢复本身的原始性质 ,发生弹塑性变 形 ,流体在此类岩石中的渗流符合非线性弹性渗流 理论 [ 12 ] ,非线性弹性渗流是弹塑性渗流中的一种特 殊情况 。
3 结论与认识
启动压力梯度和毛细管压力的存在是特低渗透 油田难以开发的主要原因之一 。在特低渗透油藏的 开发中 ,应采取提高驱替压力梯度或减小启动压力 梯度以及降低毛细管压力的措施 。例如适当缩小注 采井距可提高驱替压力梯度 ,采取整体压裂措施可 减小启动压力梯度 ,通过气驱或活性水驱油可减小 毛细管压力 。因此 ,合理井距确定 、整体压裂设计及 合理开发方式优选是特低渗透油藏开发技术政策研 究的重点内容 。
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λ o
为油的流度
,μm2
/
(m Pa· s)
;
pc
为毛细管压力
,
M Pa;
qv
为油和水总流量
,
cm3
/
s;
λ w
为水的流度
,
μm2 / (m Pa·s) ; k为岩石渗透率 , 10 - 3μm2 ; Kro和 Krw
收稿日期 2006 - 09 - 14;改回日期 2006 - 11 - 01。 作者简介 :王文环 ,女 ,高级工程师 , 1991年毕业于石油大学 (华东 )石油地质专业 , 2000年和 2004年分别获该校油气田开发工程专业硕士 和博士学位 ,现从事油田开发研究工作 。联系电话 : (010) 51616598, E - mail: wenhuan@pep ris. com。
管压力的两相驱替前缘含水饱和度分布偏微分方
程 [6 - 7]。
水相压力分布方程为
9 9x
λ
9pw 9x
+
9 9x
λ o
9pc 9x
+ qv = 0
(1)
λ
=
λ o
+λw
=
k Kro
μ
+
k Krw
μ
(2)
o
w
式中 : x为距离点源的位置 , cm;λ为油相和水
相流度之和 ,μm2 / (mPa· s) ; pw 为井底压力 , M Pa;
启动压力梯度的存在造成了见水前缘平均含水饱和
度的降低和驱替相压力的升高 ,驱替效果变差 。因
为随着启动压力梯度的增加 ,原油的表观粘度增大 ,
水窜现象加剧 ;同时造成油水两相区内渗流阻力增
加 ,注入压力升高 。即在特低渗透油藏的实际开发
过程中 ,启动压力梯度的存在造成油井见水早 ,含水
上升快 ;注水井注入压力高 ,注水困难 。
大 。因此 ,在实际生产过程中 ,特低渗透油藏地层压
力下降快 ,造成产量递减快 。尤其在异常高压特低
渗透油藏中 ,由于孔隙压力高 ,在降压开采的过程
中 ,其储层压力敏感性更强 ,即渗透率变化系数更
大 ,产量递减会更快 。
图 5 不同渗透率变化系数条件下地层压力分布曲线
内边界定产条件下的流压分布 由井底流压和 产量关系可以看出 :当井底流压一定时 ,变形越严重 的油藏产量越低 ;而当产量一定时 ,变形越严重的油 藏井底流压越低 ,即生产压差越大 (图 6) ,也就是弹 塑性越大的油藏产能越低 。油藏的弹塑性是影响特 低渗透油藏的产能和产量递减的主要因素 。
油 气 地 质 与 采 收 率 2006年 11月 PETROLEUM GEOLO GY AND RECOV ERY EFF IC IENCY 第 13卷 第 6期
特低渗透油藏驱替及开采特征的影响因素
王文环
(中国石化石油勘探开发研究院 ,北京 100083)
渗透油田难以开发的主要原因之一 。
图 3 毛细管压力对前缘含水饱和度分布的影响
图 4 毛细管压力对驱替相压力分布的影响
2 非线性弹性渗流理论与开采特征影 响因素
油气储层是典型的多孔介质 ,由于岩石颗粒分 选差异较大 ,多孔介质内部的孔隙空间形状极其复 杂 。当储层压力发生变化时 ,岩石所产生的变形将 对流体和储存空间产生很大的影响 ,进一步影响到 多孔介质的渗流特征 。
9φ
92φr
9t = n 9x2
(5)
φ e = [β( p - p0) ]
(6)
n
=
k0
<0μ0α
(7)
式中 :φ为关于压力的函数 ; n为导压系数 ; r为
渗透率变化综合系数与孔隙和流体综合压缩系数之
比 ;β为孔隙和流体综合压缩系数 , M Pa- 1 ; p为目前
地层压力 ,M Pa; p0 为原始地层压力 , M Pa; k0 为原始 地层压力下的渗透率 , 10 - 3μm2 ; <0 为原始地层压力 下的孔隙度 ;μ0 为地层原油粘度 , mPa·s;α为渗透 率综合变化系数 ,M Pa- 1 。
截至 2005年底 ,中国石化已探明砂岩特低渗透 石 油 地 质 储 量 为 4. 8 2 6 9 ×1 08 t, 动 用 储 量 仅 为 2. 125 1 ×108 t,开发效果较差 ,具有很大的开发潜 力 。但在开发技术上局限于实际开采特征的研究 , 理论研究尚不够深入 。因此 ,应用渗流理论 ,研究影 响特低渗透油藏驱替及开采特征的主要因素 ,揭示 制约其开发效果的内在规律 ,为特低渗透油藏有效 开发技术政策的研究提供理论依据和方向指导 。
梯度 ,采取整体压裂措施减小启动压力梯度 ,通过气驱或活性水驱油减小毛细管压力 ,及时补充地层能量以减少压
力敏感性对储层的伤害 。
关键词 :特低渗透砂岩油藏 ;非达西渗流理论 ;非线性弹性渗流理论 ;驱替特征 ;开采特征 ;启动压力梯度
中图分类号 : TE348
文献标识码 : A
文章编号 : 1009 - 9603 (2006) 06 - 0073 - 03
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油 气 地 质 与 采 收 率 2006年 11月
特低渗透油藏开采特征影响因素研究的思路 是 :应用非线性弹性渗流理论 ,在建立非线性弹性渗 流数学模型的基础上 ,求解地层压力的分布 ,研究影 响特低渗透变形介质油藏开采特征的主要因素 。 2. 1 数学模型的建立
假定地层参数随地层压力呈指数变化 [ 12 - 13 ] ,且 所有的形变都是完全可逆的 ,并且在虎克定律适用 的范围内 ,那么就可以得到非线性弹性渗流的泛定 方程
1. 1 模型的建立
模型的基本假设包括 : ①流体为不可压缩且不
互溶的非混相一维流动 ; ②水为润湿相 ,被驱原油为
非润湿相 ; ③水的流动为达西流动 ,油的流动符合修
正的达西定律 ; ④流体流动符合连续性方程 。基于
这些假设 ,由修正的达西公式及连续性方程 ,可得油
水两相渗流的水相压力分布偏微分方程和考虑毛细
摘要 :应用非达西渗流理论和非线性弹性渗流理论 ,分析了影响特低渗透油藏驱替及开采特征的主要因素 。研究
结果表明 ,启动压力梯度和毛细管压力是影响特低渗透油藏驱替特征的主要因素 ;而影响特低渗透油藏开采特征
的主要因素是储层的弹塑性 ,即储层的压力敏感性 。在特低渗透油藏的开发中应适当缩小注采井距提高驱替压力