底水油藏水平井見水時間預(yù)測方法篩選與應(yīng)用

朱永峰　曹 鵬　羅日升　戴傳瑞　崔仕提

(1. 塔里木油田公司勘探開發(fā)研究院， 新疆 庫爾勒 841000； 2. 中國石油杭州地質(zhì)研究院， 杭州 310023；3. 中國石油集團(tuán)碳酸鹽巖儲層重點實驗室， 杭州 310023)

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底水油藏水平井見水時間預(yù)測方法篩選與應(yīng)用

朱永峰1曹 鵬2,3羅日升1戴傳瑞2 ,3崔仕提1

(1. 塔里木油田公司勘探開發(fā)研究院， 新疆 庫爾勒 841000； 2. 中國石油杭州地質(zhì)研究院， 杭州 310023；3. 中國石油集團(tuán)碳酸鹽巖儲層重點實驗室， 杭州 310023)

摘要：針對常用的幾種水平井見水時間預(yù)測方法進(jìn)行敏感性分析，比較各種模型的優(yōu)劣。敏感性分析結(jié)果顯示，Permadi 和Pual Papatzacos 方法預(yù)測結(jié)果與實際吻合程度較高，建議優(yōu)先選用。

關(guān)鍵詞：水平井； 底水油藏； 預(yù)測模型； 見水時間； 敏感性

相對于直井開采技術(shù)而言，底水油藏開發(fā)中的水平井開采具有控油面積大，初期產(chǎn)量高，成本回收快等優(yōu)勢。 但采用水平井開發(fā)時，油井見水后的產(chǎn)量遞減較快，且找水堵水措施的實施難度較大；因此，準(zhǔn)確預(yù)測水平井的見水時間，及時調(diào)整工作制度，對于底水油藏水平井的有效高效開發(fā)意義重大。本次研究中，將針對目前常用的5種見水時間預(yù)測方法進(jìn)行分析，根據(jù)各模型篩選及敏感性分析結(jié)果，推薦優(yōu)選模型。

1水平井見水時間預(yù)測的幾種方法

在水平井開采底水油藏時，井筒周圍產(chǎn)生的壓力降及油藏中的物質(zhì)平衡關(guān)系使得底水油藏中油水界面呈脊形上升變形，其方向垂直于水平井方向的橫截面而形狀類似于直井中形成的“錐面”，此變形界面稱為底水水脊。圖1所示為水平井水脊模型示意圖[1]，圖中給出了理想模型和實際模型。理想模型未考慮均質(zhì)油藏中井筒壓力損失的影響，而實際模型中底水油藏底水脊首先在跟端A點突破，而后進(jìn)一步從趾端B點突破。國內(nèi)外學(xué)者也設(shè)計了一些物理模擬實驗[2-5]，用來模擬水脊形成的真實形態(tài)。

綜合調(diào)研各類文獻(xiàn)，在此列出目前幾種典型的底水油藏水平井見水時間預(yù)測方法及其模型。

(1)Pual Papatzacos方法[6]。此方法由Paul Papatzacos等人于1989年提出，在此我們稱其為Pual Papatzacos方法。

圖1　水平井水脊模型示意圖

對原公式進(jìn)行整理，推導(dǎo)出水平井水脊突破時間預(yù)測公式：

(1)

式中：tBT—— 見水時間，d；

Bo—— 原油體積系數(shù)，小數(shù)；

qo—— 油井產(chǎn)量，td；

hwc—— 避水高度，m；

kh—— 水平滲透率，μm2；

kv—— 垂向滲透率，μm2；

L—— 水平段長度，m；

φ—— 孔隙度，小數(shù)。

(2)程林松方法[7]。此方法由程林松等人于1994年提出，在此簡稱程林松方法，其模型見式(2)：

(2)

式中：ho—— 油層厚度，m 。

(3)范子菲方法[8]。此方法由范子菲等人于1995年提出，在此簡稱范子菲方法， 其具體模型見式(3)：

(3)

(4)Permadi方法[9]。此方法由P.Permadi于1998提出，在此簡稱Permadi方法，該方法相關(guān)模型見式(4)—(6)：

水平井水脊突破時間預(yù)測模型：

(4)

油井產(chǎn)量qo條件下的生產(chǎn)壓差Δp：

(5)

底水油藏水平井平均水侵厚度預(yù)測：

(6)

各式中：Δp—— 產(chǎn)量為qo條件下的生產(chǎn)壓差，Pa；

μo—— 原油黏度，mPa·s；

μw—— 地層水黏度，mPa·s；

Δγow—— 油水重度差，Pam；

Sor—— 殘余油飽和度，小數(shù)；

Xe—— 油藏邊界寬度，m；

Ye—— 油藏邊界長度，m；

S—— 污染系數(shù)，小數(shù)；

ρo—— 原油密度，gcm3；

A—— 泄油面積，m2；

qti——t時間段油井平均產(chǎn)量，td；

Bti——t時間段原油體積系數(shù)，小數(shù)；

Δti—— 油井生產(chǎn)時間，d；

rw—— 井眼半徑，m；

hw—— 水侵厚度，m。

(5)李立峰方法[10]。此方法由李立峰等人于2012年提出，在此簡稱李立峰方法。 依據(jù)不穩(wěn)定滲流理論，在考慮井筒壓降影響的條件下推導(dǎo)水平井見水時間及取井筒突破最早時間，其具體模型見式(7)和式(8)：

tBT=mintj(x)

(7)

(8)

式中：qwj—— j平面油藏向井筒流入量，m3s；

tj—— j平面油藏底水突破時間，d。

2各模型敏感性分析

在實踐應(yīng)用中，以上方法各有所長。表1 所示為底水油藏水平井見水時間預(yù)測方法對比。除了李立峰方法，其他方法均沒有考慮井筒壓降損失的影響；但是李立峰的模型較為復(fù)雜且參數(shù)取值的不確定性較大，難以達(dá)到要求的精度。

表1　底水油藏水平井見水時間預(yù)測方法對比

圖2 所示為各方法預(yù)測無水采油期敏感性對比分析圖。在同等油藏的一定產(chǎn)液量和水平段長度的條件下，橫向上分別分析了水平段長度和油井產(chǎn)液量對各個模型的影響程度，縱向上比較了各個模型預(yù)測結(jié)果的可靠性。對比結(jié)果顯示：Pual Papatzacos方法和Permadi方法預(yù)測結(jié)果較為合理；范子菲方法預(yù)測結(jié)果較為樂觀；程林松方法預(yù)測結(jié)果較為保守，且水平段長度越長差別越大。在水平段長度固定的情況下，產(chǎn)液量越大各種模型的預(yù)測結(jié)果越趨于一致。敏感性分析基本參數(shù)值見表2。

3礦場應(yīng)用

國內(nèi)西部某油田，油藏類型為整體連片大型塊狀底水油藏。在油田白云巖地區(qū)，油井鉆遇儲層主要為溶蝕孔洞型，裂縫未充分發(fā)育，因此將這類型儲層作為視均質(zhì)儲層進(jìn)行處理。H3、H5和H6井是視均質(zhì)儲層的典型代表，在無水采油期階段油井先后變換多次工作制度。采用Permadi 模型計算油井在各個階段的平均水侵厚度，并預(yù)測見水時間，油井參數(shù)見表3，計算結(jié)果見表4。對比結(jié)果顯示針對該地區(qū)水平井見水時間預(yù)測方法建議選用Pual Papatzacos模型。

圖2　多種方法預(yù)測無水采油期敏感性對比分析圖

水平段長度L∕m垂向滲透率kv∕(10-3μm2)水平滲透率kh∕(10-3μm2)泄油面積A∕hm2表皮系數(shù)S孔隙度φ殘余油飽和度Sor∕%100～100094.08861.133959.540.07225原油黏度μo∕(mPa·s)地層水的黏度μw∕(mPa·s)地層水密度ρw∕(g·cm-3)原油密度ρo∕(g·cm-3)原油體積系數(shù)Bo油柱高度ho∕m避水高度hwc∕m2.30.2541.14530.8351.20456868

表3　油井基本參數(shù)

表4　典型井無水采油期預(yù)測值與實際值對比　d

4結(jié)語

通過此次研究主要得到以下認(rèn)識：

(1)針對目前應(yīng)用較多的5種模型進(jìn)行了敏感性對比分析，結(jié)果顯示選用Permadi 和Pual Papatzacos 方法預(yù)測所得的水平井見水時間長短居中，且預(yù)測結(jié)果與實際數(shù)據(jù)吻合程度較高。

(2)通過水平井見水時間的預(yù)測分析，可以選用合理的數(shù)學(xué)模型，有助于油藏工程師建立見水時間預(yù)警機(jī)制，并提出符合礦場實際的工作制度，實現(xiàn)油井的高效開發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[1] GUO B Y,LEE R L.A General Solution of Gas-Water Coning Problem for Horizontal Wells[G].SPE 25050,1992: 498-506.

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[3] 黃傳艷,裴柏林.水平井開采底水油藏三維物理模擬實驗[J].內(nèi)蒙古石油化工,2009(5):36-42.

[4] 王家祿,劉玉章,江如意,等.水平井開采底水油藏水脊脊進(jìn)規(guī)律的物理模擬[J].石油勘探與開發(fā),2007,34 (5): 590-593.

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[8] 范子菲,傅秀娟.氣頂?shù)姿筒厮骄a(chǎn)能公式和見水時間研究[J].中國海上油氣,1995,9(6): 406-413.

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[10] 李立峰,岳湘安,張立娟.考慮井筒壓降的底水油藏水平井見水時間研究[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2012,27 (4): 46-49.

Breakthrough Time Prediction Methods and Their Application of Horizontal Well in Bottom Water Reservoir

ZHUYongfeng1CAOPeng2,3LUORisheng1DAIChuanrui2,3CUIShiti1

(1.Tarim Oil Field Exploration and Development Company Research Institute, Korla Xinjiang 841000, China;2.Petrochina Hangzhou Research Institute of Geology, Hangzhou 310023, China;3. Key Laboratory of Carbonate Reservoir of China Petroleum Group, Hangzhou 310023, China)

Abstract:In this research, different breakthrough time prediction models applied in horizontal wells have been compared with each other, and the sensibility research of the prediction models have been done. The results demonstrate that the Permadi and Pual.Papatzacos models give more reasonable result and have more reliability in the oil field among these models. Therefore, they should be adopted with preference.

Key words:horizontal well; bottom-water reservoir; prediction models; breakthrough time; sensibility

收稿日期：2015-09-15

基金項目：國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)：海相碳酸鹽巖沉積與有效儲層大型化發(fā)育機(jī)理與分布研究”(2011ZX5004-002);中國石油集團(tuán)重大科技專項“深層油氣勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究：深層規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲層成因與有利儲集區(qū)評價”(2014E-32-02)

作者簡介：朱永峰(1978 — )，男，高級工程師，研究方向為碳酸鹽巖勘探開發(fā)一體化。

中圖分類號：TE243

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-1980(2016)02-0051-04