一種簡便計算邊水體積的新方法

王學(xué)忠

(中石化勝利油田分公司,山東 東營 257000)

一種簡便計算邊水體積的新方法

王學(xué)忠

(中石化勝利油田分公司,山東 東營 257000)

合理利用邊水對于邊水活躍的油藏開發(fā)非常有意義,前提條件是準(zhǔn)確計算天然水體體積。針對天然水體體積計算難題,從水侵量的定義公式出發(fā),以春光油田排 2理想邊水驅(qū)油藏為例,采用綜合壓縮系數(shù)進行校正,獲得理想邊水驅(qū)油藏天然水體體積的簡便估算方法。經(jīng)廖運濤方法獲得的精確解驗證,新方法計算精確度較高。對于井網(wǎng)完善,已全面投入開發(fā),完全依靠邊水補充能量,以自噴為主的高滲透、稀油油藏,在有明顯油層壓降的情況下,只要能夠落實清楚總壓降值和與之對應(yīng)的水侵量,就可以準(zhǔn)確估算出天然水體的體積。根據(jù)水體體積與原油體積的比值,判斷該油藏天然能量的充沛程度,決定是否人工補充能量或者依靠天然能量開采。

邊水驅(qū);水體體積;水侵量;計算公式;綜合壓縮系數(shù);地層總壓降;春光油田

引 言

油藏開發(fā)研究過程中,天然水體體積估算是個棘手的問題:一方面因彈性產(chǎn)率、水侵系數(shù)等概念難以理解;另一方面多參數(shù)、多圖版方法相對繁雜,雖然數(shù)值模擬方法可行,但也缺乏有效的驗證。近年來,在估算天然水體體積問題過程中,發(fā)現(xiàn)廖運濤高級工程師給出計算若干水侵量的經(jīng)驗公式[1]非常可靠,可以視為該問題的精確解。該經(jīng)驗公式如果選擇不當(dāng),很難得到正確結(jié)果,這是該方法的一個局限。沒有足夠的耐心和開發(fā)經(jīng)驗,很難用好這些經(jīng)驗公式。能否通過簡單概念加以試湊,得到一個合理的估算值,這在理論上和開發(fā)實踐上都很有價值。遵循這一理念對春光油田排 2塊邊水體積進行估算,獲得了一種簡便計算邊水體積的新方法,經(jīng)廖運濤方法獲得的精確解驗證,新方法計算精確度較高。

1 油藏概況

春光油田排 2塊 2006年全面投入開發(fā),油層中深為 1 010 m,有效厚度為 3.5 m,地面原油黏度為 1.6 mPa·s,平均孔隙度為 34.0%,平均滲透率為 3.729μm2,邊水活躍。該油藏為構(gòu)造 -巖性油藏(圖 1),儲層呈薄層狀展布,邊界主要為巖性控制,局部為低級別斷層遮擋;油藏內(nèi)部油水分布受構(gòu)造因素控制,邊水活躍。高孔、高滲的優(yōu)質(zhì)儲集層和輕、稀的原油物性,在油藏中表現(xiàn)為油、水分異明顯,油水邊界整齊的特點。排 2井 2005年 3月自噴投產(chǎn),日產(chǎn)油 49.6 t/d,不含水。在編制油藏開發(fā)方案時,對邊水能量缺乏準(zhǔn)確的把握,在沿油水邊界部署 8口注水井,全面開發(fā)后,所有新井均能自噴生產(chǎn),不含水,8口注水井均未投注,作為定點測壓井,將視地層壓力下降情況適時安排轉(zhuǎn)注。

2 油層壓力資料的監(jiān)測情況

油田開發(fā)初期,準(zhǔn)確、連續(xù)的系統(tǒng)試井落實油層壓力隨時間的變化很重要,這是求準(zhǔn)彈性產(chǎn)率和水侵系數(shù)的前提。為此,在春光油田排 2油藏高、中、低部位分別部署定點測壓井 5口,逐月連續(xù)監(jiān)測靜壓、流壓。從統(tǒng)計結(jié)果看,春光油田排 2油藏油層壓力有所下降,到 2008年 2季度,地層總壓降達到 0.42 MPa,同期邊水砂體地層壓力保持不變,穩(wěn)定在原始地層壓力水平,證實春光油田排 2油藏 屬于穩(wěn)定性水驅(qū)油藏(表 1)。

圖 1 春光油田排 2油藏構(gòu)造井位示意圖

表 1 春光油田排 2井區(qū)開發(fā)指標(biāo)統(tǒng)計

3 應(yīng)用廖運濤方法精確計算邊水體積

3.1 確定水侵量

春光油田排 2塊受到來自南部邊水的強烈驅(qū)替,邊水均從南部向北部驅(qū)替;生產(chǎn)井采用排狀部署,按照構(gòu)造位置從低到高排列有 4排生產(chǎn)井。此特征決定了在最靠近水驅(qū)前沿的邊部井排受到的驅(qū)替能力最大,從油藏油水過渡帶進入到油藏的水全部要經(jīng)過邊部的驅(qū)替作用,然后進入高部位,因此,一線井排承受了整個油藏的驅(qū)替流量,受到的驅(qū)替作用更大。

在春光油田排 2開發(fā)過程中,隨著原油和少量天然氣的采出,油藏內(nèi)部的地層壓力下降,必將逐步向外部天然水域以彈性方式傳播,并引起天然水域內(nèi)的地層水和儲層巖石的彈性膨脹作用。在天然水域與油藏部分的地層壓差作用下,造成天然水域?qū)τ筒氐乃?。水侵的強弱主要取決于天然水域的大小、幾何形狀、地層巖石物性和流體物性的好壞,以及天然水域與油藏部分的地層壓差等因素。對于春光油田排 2這樣的天然水域比較大的油藏,油藏開采的地層壓降,不可能很快波及到整個天然水域。即使開采 3 a左右,仍有一部分天然水域保持著原始地層壓力,存在著油藏含油部分的地層壓力向天然水域傳播時存在著一個明顯的時間滯后現(xiàn)象。這樣,天然水侵量的大小除與地層壓降有關(guān)外,還應(yīng)當(dāng)與開發(fā)時間有關(guān)。在文獻[1]中廖運濤高級工程師給出計算若干水侵量的經(jīng)驗公式,春光油田排 2塊究竟如何選擇適用的公式呢?

對于春光油田排 2塊這樣一個具有廣闊天然水域的油藏,油藏和水域同屬于一個水動力學(xué)系統(tǒng),這時可將油藏部分簡化為 1口井底半徑為rw的“擴大井”,rw實際上為油藏的油水接觸面半徑,或稱為天然水域的內(nèi)邊界半徑;天然水域的外緣半徑則稱為天然水域的外邊界半徑。在原始條件下,油藏內(nèi)部含油區(qū)和天然水域的地層壓力均等于原始地層壓力。開采工程中,由于開采所造成的地層壓力降,必然連續(xù)不斷地向天然水域傳遞,并引起天然水域內(nèi)地層水和巖石的有效彈性膨脹。當(dāng)?shù)貙訅毫Φ膫鬟f尚未波及到天然水域的外邊界之前,屬于非穩(wěn)定滲流的過程。

根據(jù)數(shù)值模擬和生產(chǎn)動態(tài)推斷,邊水體積是油體積的 10～90倍,相應(yīng)的無因次半徑為 2～7。分別采用廖運濤經(jīng)驗公式和理論圖板試算,得到春光油田排 2塊的無因次半徑為 5。利用春光油田排 2塊無因次水侵量的計算公式,可以預(yù)測今后的水侵量:

式中:Q為水侵量,m3;rD為無因次半徑;tD為無因次時間。

3.2 確定邊水參數(shù)

該研究中邊水參數(shù)主要包括邊水體積、形態(tài)、推進速度。

3.2.1 邊水體積

根據(jù)數(shù)值模擬和生產(chǎn)動態(tài)推斷,春光油田排 2塊邊水體積是油體積的 10～90倍。根據(jù)式 (1),確定排 2塊邊水體積是油體積的 53.5倍。

3.2.2 邊水形態(tài)

應(yīng)用春光油田排 2塊無因次水侵量的計算公式研究發(fā)現(xiàn):春光油田排 2塊原油內(nèi)邊界半徑為8 750 m;水侵的圓周角度為 30°;原始油水邊界半徑為 11 875 m;邊水體積是油體積的 53.5倍;水侵系數(shù)為 84 750 m3/MPa;目前水侵量為 220 435 m3。

4 簡便計算邊水體積的新方法

水侵量的計算公式為:

式中:Ct為綜合壓縮系數(shù),1/MPa;Δp為總壓降, MPa;V為天然水體體積,m3;W e為水侵量,m3;CO為 PVT分析得到的地層原油壓縮系數(shù),9.741× 10-4MPa-1;CW為經(jīng)驗公式得到的地層水壓縮系數(shù)[2],44.1×10-4MPa-1;Cf為巖石有效壓縮系數(shù)[2],4.140×10-4MPa-1;SWi為束縛水飽和度,巖心分析為 18%。

代入 2008年 2季度的初始參數(shù)值,由式 (1)得到累計水侵量為 220 435 m3,計算出的水體體積為 26 778×104m3,地下原油體積為 846×104m3,則水體體積是原油體積的 31.6倍,而前文的計算結(jié)果為 53.5倍。分析上述差異,認(rèn)為是綜合壓縮系數(shù)偏差較大,反推綜合壓縮系數(shù)為 1.16×10-3MPa-1。實際應(yīng)用過程中,可將 2個不同綜合壓縮系數(shù)偏差處理視為一次校正,從而得到春光油田排2塊預(yù)測水侵量的簡化公式:

對于類似排 2塊的油藏,在已知水侵量和地層壓降的情況下,可以方便地確定出天然水體體積。根據(jù)水體體積與原油體積的比值,判斷該油藏天然能量的充沛程度,決定是否人工補充能量或者依靠天然能量開采。

5 結(jié) 論

(1)針對天然水體體積計算難題,從水侵量定義出發(fā),以春光油田排 2理想邊水驅(qū)油藏為例,主要對采用的綜合壓縮系數(shù)進行校正,獲得理想邊水驅(qū)油藏天然水體體積的簡便估算方法。經(jīng)廖運濤方法獲得的精確解檢驗,新方法精確度較高,在類似油藏上應(yīng)用,取得了好效果,為選擇合適的開發(fā)方式提供了重要依據(jù)。

(2)對于井網(wǎng)完善、已全面投入開發(fā)、完全依靠邊水補充能量、以自噴為主的高滲透稀油油藏,在有明顯油層壓降的情況下,只要能夠落實清楚總壓降值和與之對應(yīng)的水侵量,就可以估算出天然水體的體積。至于該方法能否拓寬應(yīng)用范圍,尚需進一步探討。

[1]廖運濤 .計算天然水侵量的回歸公式[J].石油勘探與開發(fā),1990,17(1):71-75.

[2]王學(xué)忠,劉傳虎,王建勇 .應(yīng)用三維地震屬性識別春光油田原始油水界面[J].特種油氣藏,2009,16(3):48 -49,52.

編輯 姜 嶺

TE33

A

1006-6535(2010)05-0081-03

20091023;改回日期:20091102

中石化重點科技攻關(guān)項目“春光油田開發(fā)動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)研究及其應(yīng)用”及勝利油田重點科技項目“準(zhǔn)噶爾盆地車排子地區(qū)排 2新區(qū)開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究”(YKY0612)

王學(xué)忠 (1972-),男,高級工程師,碩士,1993年畢業(yè)于中國石油大學(xué) (華東)油藏工程專業(yè),現(xiàn)從事油藏工程研究工作。