分層開采的滲透率級差界限數(shù)值模擬研究

李 坤，喻高明 (長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

劉佳鵬 (中石油遼河油田分公司物資公司，遼寧 盤錦 124011)

分層開采的滲透率級差界限數(shù)值模擬研究

李 坤，喻高明 (長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

劉佳鵬 (中石油遼河油田分公司物資公司，遼寧 盤錦 124011)

儲層層間物性差異是影響非均質(zhì)油藏水驅(qū)采收率的重要因素之一，而主力層分層開采的滲透率級差界限是縮小層間矛盾，獲得較大的采收率重要參數(shù)。針對某油田的具體情況，主要考慮縱向非均質(zhì)性與垂向滲透率級差對開發(fā)效果的影響，利用油藏數(shù)值模擬方法，依據(jù)主力層滲透率與小層縱向分布情況，來設(shè)計模型的滲透率與小層厚度，并將小層以不同形式組合開采，得出不同的滲透率級差，以此來研究主力層分層開采的滲透率級差界限。模擬結(jié)果表明，采用該方法可以確定滲透率級差界限，因而能夠為油田在主力層的分層開采提供指導(dǎo)。

分層開采；滲透率級差界限；數(shù)值模擬

影響油藏水驅(qū)采收率的因素很多，大體上可分為地質(zhì)因素和開發(fā)因素兩大類。地質(zhì)因素中，油藏滲透率縱向非均質(zhì)分布是影響油藏水驅(qū)采收率的一個重要因素，可用微旋回性、分布類型、變異系數(shù)、平均滲透率、垂向滲透率與水平滲透率之比以及滲透率具體排列位置6個參數(shù)來描述[1]。針對某油田的具體情況，筆者主要研究了縱向非均質(zhì)性與垂向滲透率級差對采收率的影響，利用數(shù)值模擬方法，確定了分層開采的滲透率級差界限。

1 地質(zhì)模型設(shè)計

表1 主力層滲透率

滲透率級差是指油層最大滲透率與最小滲透率之比[2]。針對某油田的具體情況，滲透率級差界限的設(shè)定以某斷塊主力層的滲透率為依據(jù)(見表1)，確定分層開采的滲透率級差界限。滲透率級差界限剖面模型根據(jù)主力層滲透率與小層縱向分布情況，來設(shè)計模型的滲透率與小層厚度，并將小層以不同形式組合開采，從而得出不同的滲透率級差，以此來研究主力層分層開采的滲透率級差界限。

該研究建立在層間無竄流的基礎(chǔ)上，利用數(shù)值模擬的方法，考慮油藏非均質(zhì)因素的影響，建立網(wǎng)格為網(wǎng)格數(shù)20×1×3的剖面模型[3]，模型層內(nèi)均質(zhì)，X方向網(wǎng)格步長為15m,Y方向網(wǎng)格步長為150m，Z方向網(wǎng)格步長為3m，孔隙度為23.6%。不同級差下的滲透率如表2所示，縱向滲透率設(shè)為0[4]。模擬時間為20a，定油生產(chǎn)，采油速度為3%。此外，應(yīng)保持注采平衡以保證地層能量充足。

2 滲透率級差界限確定

正韻律油藏在滲透率非均質(zhì)性上表現(xiàn)為從上至下滲透率依次增大，反韻律油藏則與之相反。根據(jù)韻律性不同，筆者研究了級差分別為3、4、5和14的含水率隨時間變化的情況，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，當滲透率級差為3時,含水率上升緩慢；當滲透率級差為14時,含水率上升十分顯著。因此，無論是正韻律還是反韻律，滲透率級差越小，含水率越低，無水采油期越長。反之，滲透率級差越大，含水率越高，無水采油期就越短。

表2 不同級差下的滲透率

根據(jù)模型設(shè)計，考慮韻律性和級差的不同， 研究了正、反韻律地層在不同級差下的日產(chǎn)液量隨時間變化的情況。正、反韻律地層在級差3、14下的日產(chǎn)液量與時間關(guān)系圖分別如圖2和圖3所示。由圖2 和圖3可知，正、反韻律地層條件下，高滲層的日產(chǎn)液量隨級差的增大而增大，而低滲層的情況剛好與之相反。

圖1 正、反韻律地層不同級差下含水率對比圖

圖2 正、反韻律地層在級差3下的日產(chǎn)液量與時間關(guān)系圖

在確定滲透率級差界限時，還需要考慮厚度的影響。根據(jù)油田主力層的厚度范圍，分別選取具有代表性的厚度值3、5和10m進行模擬研究，從而得到不同級差下單層采液量占總采液量的比例(見表3)。從表3可以看出，級差越大，低滲層采液量與總采液量之比越低，當該值低于10%后，層間干擾嚴重，不利于合層開采[1]。當層厚為3m時，正韻律與反韻律地層的低滲層產(chǎn)液貢獻率[5]基本相當，此時，正韻律地層與反韻律地層的滲透率級差界限相等，正、反韻律地層的滲透率級差界限均為4。當厚度分別為5、10m時，不同韻律地層的產(chǎn)液貢獻率差異逐漸變大，正韻律地層與反韻律地層的滲透率級差界限不相等，其原因是層厚較小時，重力分異作用不明顯，其對產(chǎn)液貢獻率的影響明顯小于級差的影響，隨著層厚的增加，重力分異作用明顯增強，此時正韻律地層低滲層產(chǎn)液貢獻率變小，反韻律地層低滲層產(chǎn)液貢獻率變大。因此，當層厚為5m時，正韻律地層的界限為4，反韻律地層的界限為7；當層厚為10m時，正韻律地層的界限為3，反韻律地層的界限為13。

圖3 正、反韻律地層在級差14下的日產(chǎn)液量與時間關(guān)系圖

表3 不同厚度、不同級差下單層采液量占總采液量的比例

3 結(jié) 語

主力層分層開采的滲透率級差界限的確定對縮小層間矛盾、判斷層間干擾情況并制定分采合采方案有非常重要的作用。利用數(shù)值模擬方法能夠確定分層開采的滲透率級差界限，可為油田在主力層的分層開采提供指導(dǎo)。

[1]李允.油藏模擬[M].北京：石油大學(xué)出版社，1999.

[2]陳民鋒.嚴重非均質(zhì)油藏開發(fā)層系重組滲透率級差界限研究[J].中國海上油氣，2007,19(5):319-422.

[3]李全勇，李順初，李偉，等.基于解的相似結(jié)構(gòu)的均質(zhì)油藏滲流模型[J].天然氣與石油,2011，29(2)：40-42.

[4]周延軍.不同滲透率級差組合與水驅(qū)采收率關(guān)系研究[J].長江大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)， 2011,8(3):55-57.

[5]劉剛,李治平,馮彬.基于預(yù)處理GMRES算法的油藏數(shù)值模擬研究[J]. 天然氣與石油，2011，29(5)：43-46.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.04.027

TE355.2

A

1673-1409(2012)04-N080-03

2012-02-18

李坤(1983-)，男，2008年大學(xué)畢業(yè)，碩士生，現(xiàn)主要從事油藏工程與數(shù)值模擬方面的研究工作。