低滲透壓敏油藏極限注采井距研究

陳民鋒姜漢橋鄭 偉蔣 珍谷建偉

（1.中國(guó)石油大學(xué)石油天然氣工程學(xué)院，北京 102249；2.中國(guó)石油大學(xué)石油工程學(xué)院，山東 東營(yíng) 257061）

低滲透壓敏油藏極限注采井距研究

陳民鋒1姜漢橋1鄭 偉1蔣 珍1谷建偉2

（1.中國(guó)石油大學(xué)石油天然氣工程學(xué)院，北京 102249；2.中國(guó)石油大學(xué)石油工程學(xué)院，山東 東營(yíng) 257061）

確定合理注采井距對(duì)低滲透油田經(jīng)濟(jì)、有效地開發(fā)具有重要意義?？紤]低滲透油藏壓敏效應(yīng)對(duì)滲透率的影響，基于滲透率與有效覆壓的關(guān)系，以及啟動(dòng)壓力梯度與滲透率的關(guān)系推導(dǎo)了低滲透應(yīng)力敏感性油藏啟動(dòng)壓力梯度分布公式。對(duì)油水井間壓力分布公式進(jìn)行修正，取壓力等于供給壓力處對(duì)應(yīng)的半徑分別為極限生產(chǎn)半徑和極限注水半徑，其和為極限井距。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合某油田實(shí)際數(shù)據(jù)，得到了油水井間壓力分布及壓力梯度分布特征，確定了技術(shù)極限井距。與沒(méi)考慮壓敏效應(yīng)得到的結(jié)果相比，本方法更符合實(shí)際情況。

低滲透；壓敏效應(yīng)；啟動(dòng)壓力梯度；壓力分布；技術(shù)極限井距

注采井距是影響低滲透油藏開發(fā)效果的關(guān)鍵因素。低滲透儲(chǔ)層由于存在較大的滲流阻力，井距過(guò)大，注采井間壓力損耗嚴(yán)重，加之要克服啟動(dòng)壓差，不能形成有效驅(qū)替；井距過(guò)小，勢(shì)必增加投資成本，加大開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。相關(guān)研究人員對(duì)低滲透油藏合理井距的確定提出了相應(yīng)的方法［1-7］，但這些方法沒(méi)考慮儲(chǔ)層應(yīng)力敏感效應(yīng)對(duì)滲透率的影響，均假定儲(chǔ)層滲透率是靜態(tài)不變的，并認(rèn)為極限生產(chǎn)半徑與極限注水半徑相等。然而實(shí)際上儲(chǔ)層的壓敏效應(yīng)會(huì)引起滲透率的改變，而這些變化在油水井區(qū)是不同的。

1 基本關(guān)系式推導(dǎo)

1.1 低滲透儲(chǔ)層滲透率與上覆壓力的關(guān)系

在油田開發(fā)過(guò)程中，地層壓力逐漸降低，從而造成上覆巖石壓力與巖石內(nèi)孔隙壓力差的增加。凈上覆壓力增加使巖石骨架變形，孔隙喉道變得更加細(xì)小狹長(zhǎng)，均質(zhì)性變差，滲透性變低。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)低滲透砂巖儲(chǔ)層滲透率與凈上覆壓力的關(guān)系進(jìn)行了深入研究［8-10］。實(shí)驗(yàn)證明，地層壓力下降，凈上覆壓力增加，儲(chǔ)層空氣滲透率呈冪函數(shù)規(guī)律減小，即

其中

式中：Kp為上覆壓力p下的滲透率，10-3μm2；Ka為地面空氣滲透率，10-3μm2；Δp為地層壓力下降值，MPa；p為距井底距離為r時(shí)的地層壓力，MPa；pe為供給壓力，MPa。

1.2 最小啟動(dòng)壓力梯度的計(jì)算

根據(jù)技術(shù)極限井距的定義［3］，將低滲透油藏滲流過(guò)程看成達(dá)西滲流。根據(jù)達(dá)西定律［11］，在油井井底和供給邊界之間，壓力分布公式為

式中：pwf為油井井底流壓，MPa；re為供給半徑，m；rw為井徑，m。

室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究表明，最小啟動(dòng)壓力梯度與視黏度的關(guān)系為［12］

式中：GD為油井區(qū)最小壓力梯度，MPa·m-1；μ為流體黏度，mPa·s。

將式（1）代入式（3），得到油井區(qū)隨r而變化的最小啟動(dòng)壓力梯度GDo：

同理，得到水井區(qū)隨r而變化的最小啟動(dòng)壓力梯度GDw：

1.3 修正后的壓力分布

當(dāng)一口油井以一定產(chǎn)量Q生產(chǎn)時(shí)，其驅(qū)動(dòng)壓力梯度隨半徑r增大而逐漸減?。?3］：

在某一小段距離Δr中，最小啟動(dòng)壓力梯度GD可看作常數(shù)。因此，對(duì)（6）式積分得到：

將滲流過(guò)程看作是達(dá)西徑向流，則有

將式（8）代入式（7），得到油井區(qū)修正后的壓力分布公式

同理，可得到水井區(qū)修正的壓力分布公式：

1.4 技術(shù)極限井距的計(jì)算方法

將re分成間距很小的n段，即每隔一小段距離取一個(gè)r值，則能計(jì)算出對(duì)應(yīng)r的最小啟動(dòng)壓力梯度，進(jìn)而可以得到修正后的壓力分布。在油水井區(qū)各取壓力接近于供給壓力的點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的r值即為極限生產(chǎn)半徑和極限注水半徑，它們之和就是極限井距。

2 應(yīng)用實(shí)例

某油田是一個(gè)典型的低滲透油藏，采用該斷塊的油藏地質(zhì)特征和流體特征數(shù)據(jù)，對(duì)以上動(dòng)態(tài)法進(jìn)行驗(yàn)算，并與前人的靜態(tài)法進(jìn)行對(duì)比。取油水井供給半徑為200 m，油水井井徑為0.1 m，供給壓力為35 MPa，油井井底流壓為15 MPa，水井井底流壓為50 MPa，地面空氣滲透率為1.7×10-3μm2，原油黏度為1.65 mPa·s，水的黏度為0.45 mPa·s。

圖1是油井區(qū)啟動(dòng)壓力梯度分布曲線。靜態(tài)法中啟動(dòng)壓力梯度是不變的，而動(dòng)態(tài)法考慮滲透率的壓敏效應(yīng)，油井附近有效覆壓為正，滲透率越靠近生產(chǎn)井越小，啟動(dòng)壓力梯度隨半徑減小逐漸增大，且大于靜態(tài)啟動(dòng)壓力梯度。

圖2是水井區(qū)啟動(dòng)壓力梯度分布曲線。水井附近有效覆壓為負(fù)，滲透率越靠近注水井越大，啟動(dòng)壓力梯度隨著半徑的減小而減小，且小于靜態(tài)啟動(dòng)壓力梯度。

圖3是油井區(qū)壓力分布曲線。油井附近某點(diǎn)考慮動(dòng)態(tài)啟動(dòng)壓力梯度時(shí)，對(duì)應(yīng)的壓力大于同一點(diǎn)不考慮啟動(dòng)壓力梯度時(shí)的壓力值；隨著半徑的增大，它們之間的差距越來(lái)越大，當(dāng)壓力達(dá)到供給壓力時(shí)，半徑只有53 m，即動(dòng)態(tài)極限生產(chǎn)半徑為53 m。當(dāng)考慮靜態(tài)啟動(dòng)壓力梯度時(shí)，同一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓力在不考慮啟動(dòng)壓力梯度和考慮動(dòng)態(tài)啟動(dòng)壓力梯度之間，此時(shí)的極限井距要大于53 m。

圖4是水井區(qū)壓力分布曲線。水井附近，考慮動(dòng)態(tài)啟動(dòng)壓力梯度時(shí)，同一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓力要小于不考慮啟動(dòng)壓力梯度時(shí)的壓力，當(dāng)壓力達(dá)到供給壓力時(shí)，半徑為88 m，即此時(shí)的極限注水半徑為88 m?？紤]靜態(tài)啟動(dòng)壓力梯度時(shí)，其壓力小于考慮動(dòng)態(tài)啟動(dòng)壓力梯度時(shí)的值，此時(shí)的極限注水半徑小于88 m。

因此動(dòng)態(tài)法得到的極限井距為141 m。參照文獻(xiàn)［4］中的靜態(tài)計(jì)算方法，得到的極限生產(chǎn)半徑為65.5 m，因此靜態(tài)法得到的技術(shù)極限井距為131 m。動(dòng)態(tài)法算出的技術(shù)極限井距大于靜態(tài)法結(jié)果。

3 結(jié)論

1）推導(dǎo)了考慮儲(chǔ)層壓敏效應(yīng)對(duì)滲透率的影響時(shí)最小啟動(dòng)壓力梯度分布公式。油井附近啟動(dòng)壓力梯度隨著半徑的減小逐漸增大且大于靜態(tài)壓力梯度，水井附近啟動(dòng)壓力梯度隨著半徑的減小而減小且小于靜態(tài)啟動(dòng)壓力梯度。因此將啟動(dòng)壓力梯度看成不變的來(lái)計(jì)算井距是不準(zhǔn)確的。

2）對(duì)油水井區(qū)壓力分布公式進(jìn)行了修正。根據(jù)修正后的壓力分布曲線，壓力等于供給壓力處的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的半徑為極限生產(chǎn)半徑和極限注水半徑，它們的和為技術(shù)極限井距。

3）從壓力分布圖可以看出，技術(shù)極限生產(chǎn)半徑大于極限注水半徑，證明了靜態(tài)法中技術(shù)極限井距等于兩倍的極限生產(chǎn)半徑的計(jì)算方法是不準(zhǔn)確的。

4）動(dòng)態(tài)法得到的極限井距大于靜態(tài)法結(jié)果，由于考慮了滲透率壓敏效應(yīng)，其結(jié)果更切合實(shí)際。

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Determination of critical well spacing in low permeability and pressure-sensitive reservoir

Determination of rational well spacing is significant for exploiting the low permeability oilfield or reservoir economically and effectively.Influence of pressure variation on permeability is considered.Formula of pressure sensitivity for permeability and relational expression of the least start-up pressure gradient and permeability are utilized to calculate the least start-up pressure gradient at different location between production well and injection well which is used to correct pressure distribution.This paper takes the radius where the pressure is equal to supply pressure as the technology critical producing radius and critical waterflooding radius.The sum is critical well spacing.Based on this and combined with the real data of an oilfield,the distribution characteristics of pressure and dynamic least start-up pressure are obtained,and the technical critical well spacing is determined.Compared with the static method without considering the pressure sensitivity effect,this method is more realistic.

low permeability,pressure sensitivity effect,start-up pressure gradient,pressure distribution,technical critical well spacing.

國(guó)家科技重大專項(xiàng)外協(xié)子課題“海上稠油高效開發(fā)新技術(shù)”(2008ZX05024-002)

TE313.4

A

2009-10-13；改回日期：2010-07-12。

陳民鋒，男，1971年生，博士，現(xiàn)主要從事油田開發(fā)系統(tǒng)理論方法和提高采收率技術(shù)研究。電話：（010）89733096。

（編輯 滕春鳴）

1005-8907（2010）05-579-04

陳民鋒，姜漢橋，鄭偉，等.低滲透壓敏油藏極限注采井距研究［J］.斷塊油氣田，2010，17（5）：579-582.

Chen Minfeng，Jiang Hanqiao，Zheng Wei，et al.Determination of critical well spacing in low permeability and pressure-sensitive reservoir［J］. Fault-Block Oil&Gas Field，2010，17（5）：579－582.

Chen Minfeng1Jiang Hanqiao1Zheng Wei1Jiang Zhen1Gu Jianwei2

(1.Faculty of Petroleum Engineering,China University of Petroleum,Beijing 102249,China；2.School of Petroleum Engineering,China University of Petroleum,Dongying 257061,China)