低滲透油藏儲(chǔ)集層近井區(qū)壓力分布特征

蔣天昊 王月萍 彭建 鄭亞軍 宋方新

(1.中石油長(zhǎng)慶油田分公司采油十廠，甘肅 慶城 745100;2.中國(guó)石油大學(xué)(北京)，北京102249)

我國(guó)低滲透油氣田分布廣，儲(chǔ)量豐富，然而產(chǎn)能尚有待提高。低滲透儲(chǔ)集層近井區(qū)的壓力對(duì)產(chǎn)能影響較大，相關(guān)研究中已建立起低滲透儲(chǔ)集層近井區(qū)存在堵塞帶時(shí)的產(chǎn)能方程［1-2］，然而關(guān)于低滲透儲(chǔ)集層近井區(qū)壓力分布特征的定量研究并不多。本次研究的目的是通過(guò)理論分析與計(jì)算，分析低滲透砂巖儲(chǔ)層近井區(qū)壓力分布特征。此次研究對(duì)進(jìn)一步了解低滲透砂巖油藏存在微裂縫的情況下巖石形變對(duì)近井區(qū)滲流特征的影響，更具有重要的理論與實(shí)踐意義。

1 穩(wěn)定滲流的壓力降公式及“壓降漏斗”表征

研究液體向井流動(dòng)時(shí)地層中任意一點(diǎn)的壓力降規(guī)律。假設(shè)條件如下:某均質(zhì)等厚的圓形地層，已知地層半徑re，油井半徑rw，m;地層邊緣上有充足的液源供給，而保持邊緣的供給壓力為pe，Pa;油井的井底壓力為pw，Pa;油層厚度為h，m;地層滲透率為k，μm2;液體的黏度為μ，mPa·s;r為地層中任意一點(diǎn)到井軸的距離，m。計(jì)算平面徑向穩(wěn)定滲流地層中任意一點(diǎn)的壓力降［3］:

壓力降公式表明，從井壁到供給邊緣，壓力分布呈對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系，整個(gè)地層形成“壓降漏斗”。圖1所示為平面徑向流“壓降漏斗”示意圖。

圖1 平面徑向流“壓降漏斗”示意圖

從壓力降公式和“壓降漏斗”圖可以看出，壓力在供給邊緣附近下降較慢，而在井底附近曲線變陡，壓力下降變快［4］。這是由于壓降梯度與地層開(kāi)采半徑r成反比關(guān)系所造成，近井區(qū)壓力梯度大，遠(yuǎn)井區(qū)壓力梯度小。以上現(xiàn)象表明流體從邊緣流到井底，壓力大部分消耗在井底附近。然而，這只是一個(gè)定性的結(jié)論。為了更好地研究井底附近地層，需進(jìn)一步進(jìn)行定量研究。

2 近井區(qū)儲(chǔ)層壓力分布特征研究

由前述可知，從井壁到供給邊緣，壓力分布呈對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系，整個(gè)地層形成“壓降漏斗”狀。根據(jù)平面徑向穩(wěn)定滲流模型中的壓力降公式，對(duì)井筒附近地層壓力分布?jí)毫p失與地層半徑的關(guān)系進(jìn)行定量研究［5］。

設(shè)計(jì)參數(shù)如下:地層半徑re=103rw(rw為井筒半徑)，為了計(jì)算方便將其變換為re=e7rw，e是自然對(duì)數(shù)的底，約等于2.718 3;邊界壓力pe=1.5pw(pw為井底壓力);r為地層中任意一點(diǎn)到井軸的距離。分別取 r為 1，e，e2，e3，…，e7倍的井筒半徑，計(jì)算各點(diǎn)的壓力值及壓降與原始?jí)翰畹谋戎?，?jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 沿地層半徑的壓力值及壓降、原始?jí)翰畹谋戎?/p>

根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制出圖2所示沿地層半徑的壓力及壓降變化圖。圖中分別標(biāo)記了壓力損失70%和壓力損失80%的位置，各自對(duì)應(yīng)r約為1/8倍和1/4倍的地層半徑。這說(shuō)明在地層中任意一點(diǎn)到井軸的距離約為1/4地層半徑的近井范圍內(nèi)，壓力損失已近80%。

同理測(cè)算，地層半徑與井筒半徑比為102～104，邊界壓力與地層壓力比為1～30，均處于合理范圍內(nèi)［6］。同樣得到結(jié)論:在地層中任意一點(diǎn)到井軸的距離約為1/4地層半徑的近井范圍內(nèi)，壓力損失已近80%。由此斷定，在近井區(qū)壓力大量損失，壓降幅度較大，勢(shì)必會(huì)造成井底附近巖石的形變遠(yuǎn)大于地層邊緣，從而影響滲流規(guī)律。因此，研究近井區(qū)巖石形變的滲流規(guī)律及其對(duì)產(chǎn)能的影響非常必要［7］。

圖2 沿地層半徑的壓力及壓降變化圖

圖3為圖2中區(qū)域A的放大圖?？梢郧宄乜吹?，當(dāng)r等于0.001倍的地層半徑時(shí)，壓力值為井底壓力，這與原假設(shè)條件一致。

圖3 圖2中區(qū)域A的放大圖

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)儲(chǔ)層壓力分布研究，可知在近井區(qū)(1/8地層半徑)壓力損失較大(接近70%)，進(jìn)而造成井底附近巖石裂隙嚴(yán)重形變，滲流規(guī)律受到影響。近井區(qū)壓力大量損失，壓降幅度很大，勢(shì)必會(huì)造成井底附近巖石的形變遠(yuǎn)大于地層邊緣，進(jìn)而造成井底附近巖石裂隙嚴(yán)重形變，滲流規(guī)律受到影響。

［1］何順利，鄭祥克.低滲透儲(chǔ)集層近井區(qū)堵塞帶的產(chǎn)能方程［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)，2003(10):97-98.

［2］鄭祥克，陶永建，涂彬，等.利用IPR方法確定啟動(dòng)壓力［J］.石油學(xué)報(bào)，2003，23(2):80-81.

［3］張建國(guó).油氣層滲流力學(xué)［M］.東營(yíng):石油大學(xué)出版社，1998:46-49.

［4］閻慶來(lái).低滲透油氣藏勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1993:45-61.

［5］Tian Leng，He Shunli，Sun Shijie.Shut in Pressure Test and Methods of Calculating Shut in Time in Fractured Low Permeable Oilfields Wells［J］.Journal of Petroleum Science Research，2013(2):32-34.

［6］Tian Leng，Hu Huajun，Wang Hehua，et al.Research on Calculating Rational Well Sacing Based on Classification of Dynamic Reserve in Ultra-low Permeability Sandstone Reservoirs［J］.Journal of Digital Content Technology and Its Applications，2013，7(8):326-333.

［7］Tian Leng，Xiao Cong，Liu Mingjin，et al.Well Testing Model for Multi-fractured Horizontal Well for Shale Gas Reservoirs with Consideration of Dual Diffusion in Matrix［J］.Journal of Natural Gas and Engineering，2014(21):283-295.