油藏合理地层压力保持水平与含水率关系.pdf

第 32 卷 第 2 期2010 年 3 月石 油 钻 采 工 艺OIL DRILLING&PRODUCTION TECHNOLOGYVol.32 No.2Mar.2010文章编号：1000 7393（2010）02 0051 03油藏合理地层压力保持水平与含水率关系郭粉转1唐海1吕栋梁1曹峰2（1.西南石油大学，四川成都610500；2.中国石油天然气集团公司管材研究所，陕西西安710065）摘要：地层压力是判断地层能量充足与否的一个重要标志。根据采油工艺基本原理和相渗关系推导出无因次采液指数和采液指数与含水率的关系式，在此基础上通过对油藏相对渗透率曲线的归一化处理，利用注采比原理，建立了不同采油速度下的合理地层压力与含水率以及注采比之间的关系，并给出油田应用实例。研究结果表明，无因次采液指数或采液指数取最小值时，合理地层压力保持水平会急剧降低。该方法对于分析中、低含水开发阶段注水工艺和采油速度具有一定指导意义。关键词：合理地层压力；无因次采液指数；采油速度；注采比；含水率 中图分类号：TE311文献标识码：ACorrelation between rational formation pressure and water cutGUO Fenzhuan1,TANG Hai1,LV Dongliang1,CAO Feng2（1.Southwest Petroleum University,Chengdu 610500,China;2.CNPC Pipe Institute,Xian 710065,China）Abstract:Formation pressure is one of the important marks to determine the state of formation energy,and thus the rational for-mation pressure needs to be determined.On the basis of the fundamental principle of petroleum engineering and relative permeability,therelationalexpressionshowingthecorrelationbetweenthenondimensionalfluidproductivityindexandproductivityindexandthewater cut are deduced.Then,according to the normalization processing of relative permeability curves from reservoirs and applying the principle of injection-production ratio,the paper presents the relationship between the rational pressure and water cut as well as injec-tion-productionunderdifferentoilproductionrate,andgivesthepracticalapplicationtooilfields.Theresultofstudyindicatesthattherationalformationpressuremaintenancewilldecreasedramaticallywhenthenondimensionalfluidproductivityindexorproductivityindextakestheminimumvalue.Thismethodhassomescientificguidanceandpracticalvaluefortheanalysisofthewaterfloodtechnol-ogy and production rate of low-to-moderate water development phase.Key words:rationalformationpressure;nondimensionalfluidproductivityindex;oilproductionrate;injection-productionratio;water cut作者简介：郭粉转，1986 年生。油气田开发专业在读硕士生。E-mail：guofenzhuan。地层压力是油田开发的核心问题。地层压力保持过低，则地层能量不足，其产量达不到要求；地层压力保持过高，就需要提高注入压力，增加注水量，势必增加投资，影响开发效益1。因此，需要有一个合理的地层压力保持水平。前人在研究合理油藏压力保持水平时主要采用了最小流压法、合理注采压力系统的研究方法、地层原油损失函数法2、物质平衡法3、注采平衡法4-5。这些方法都未综合考虑含水率、采油速度和注采比的影响。笔者综合考虑了这些因素对确定合理地层压力的影响，得出新的计算方法。油田实例计算表明该方法可用于分析中、低含水期开发阶段注水工艺措施和采油速度。1研究方法Research methods 由采油速度定义可知 QNVoo=365 （1）52石油钻采工艺2010 年 3 月（第 32 卷）第 2 期油田每天总的排液量为 QNVfLow=-365 1()（2）假设油田有注有采，则排液量为6Qn JppLPLRwf=-()（3）注入量为 Qn I ppiiiR=-()（4）联立式（2）和式（3）得 ppNVfJ nRwfowLP=+-365 1()（5）根据注采比定义有QfBfBBLwoowwwiww=()1-+rrrIPRQ （6）ppNVfInfBBfRiowiwowwow=-+365 11()()rrIPR （7）联立式（5）和式（7）得pppNVfIPRn IfBBfnRiwfowiwowwowP=+-+-2730 111()()rrJ JL （8）根据含水率7定义有fQQQwwwo=+（9）得 fkkBBwrorwwwoo=+11mm （10）由采油工艺原理得无因次采液指数8，9 JQQQkkkBBfLowrorwrooowww=+=+=()/()01mm （11）将式（10）代入式（11）求出无因次采液指数与含水率的关系式JkfLrow=-1 （12）又因 JJJfLLLw=()0 （13）采液指数为 JJkffLLroww=-=()01 （14）注采井数比 Mn n=iP （15）将式（14）、式（15）代入式（8），得到稳定注采系统之间的平均地层压力pppNVnIPRIBBffMk JfRiwfoiowwowwroLw=+-+-=273010()()rr （16）其中 IPR 0在现场工艺条件下确定合理最小井底流压 pwf和最大注水压力 pi4，带入式（16）从而得到合理地层压力保持水平值。2实例计算Example calculation 油藏原油地质储量为 1123.6104 t，油藏平均深度 1860 m 左右，中部深度 1859 m，地层压力 14.6 MPa，地面原油黏度 1.49 mPa s，地层原油黏度 0.463 mPa s，地层原油体积系数 1.25，地层水体积系数为1，油藏无水采液指数 2.32 t/（d MPa），吸水指数为3.113 t/（d MPa）。该油藏实行超前注水开发。2.1无因次采液指数的确定 Determination of the nondimensional fluid pro-ductivity index由油田提供的相对渗透率数据可得归一化处理的相渗关系曲线（图 1）。通过相渗关系曲线结合式（13）可得无因次采液指数与含水率关系曲线（图 2）。图 1相对渗透率与含水率关系Fig.1The correlation between relative permeability and water cut 图 2无因次采液指数与含水率关系Fig.2The the correlation between nondimensional fluid productivity index and water cut 由图 2 可以看出：无因次采液指数在含水率低于 0.65 时，随含水率增加而降低，在含水率高于 0.65时，随含水率增加而上升，但在含水率低于 80%时随含水上升速度减缓，在含水率高于 80%时上升加快，特别是在高含水阶段后期（90%以上）上升幅度53郭粉转等：油藏合理地层压力保持水平与含水率关系较大。由此证明式（13）可以很方便地计算不同含水期的无因次采液指数。2.2合理地层压力的计算Rational formation pressure calculation 按照年产油速度分别为 0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3.0%计算，其中采油井 141 口，注水井 54 口。在相对渗透率和含水率关系基础上按照式（16）绘出注采比为 0.9、1、1.3、2 时的不同采油速度下合理地层压力与含水率的关系图，见图 3。图 3流采比不同时不同采油速度下合理地层后力 与含水率关系Fig.3Curve showing the correlation between rational formation pressure and water cut由图 3 分析可得：（1）IPR 1 时，低采油速度下，所需合理地层压力在中低含水时保持比较平稳；高采油速度下，合理地层压力保持水平变化大。所以在低注采比下，特别是注采比小于 1 时，所需地层能量较低，建议采用较低的采油速度开采，保持稳水开采。（2）IPR1 时，不同采油速度下合理地层压力保持水平在 fw0.65 时快速下降。说明注采比较大时，即使采油速度较高，在含水率小于 0.65 时所需的合理地层压力也会比较平稳。高注采比下，低采油速度反而会造成地层能量浪费。（3）fw=0.65 为无因次采液指数、采液指数最小值处，所以在该含水率下合理地层压力保持水平取到极值。说明在无因次采液指数、采液指数取最小值时，合理地层压力保持水平会发生突变。（4）在 IPR1.3 时，不同采油速度下的合理地层压力不再有交点。（5）该公式在极高含水条件下失效。综上所述，油田在生产过程中，根据现有的生产数据（产水率、注采比、采油速度等）就可计算出所需合理地层压力保持水平，通过对比目前的地层压力值来判断生产和所需工艺调整情况。3结论Conclusions（1）分别给出了无因次采液指数、采液指数与含水率关系式，该关系式大大减少了计算所需参数，只需相对渗透率关系数据就可计算出不同含水率下的无因次采液指数和采液指数。（2）建立了不同采油速度下的合理地层压力与含水率以及注采比之间的定量关系确定方法，并以实际油田为例给出了应用结果。（3）无因次采液指数、采液指数取最小值时，合理地层压力保持水平会发生突变，油田生产中应合理调整生产工艺，避免生产提早进入该最小值所对应的含水率阶段。符号说明：Vo为采油速度，%；pi为注水井最大井底压力，MPa；pwf为生产井最小井底流压，MPa；pR为地层压力，MPa；I 为吸水指数，t/（d MPa）；JL为采液指数，t/（d MPa）；JL（fw=0）为含水率为 0 时的采液指数，t/（d MPa）；JL为无因次采液指数；Bo、Bw分别为原油、地层水体积系数，无因次；np、ni分别为生产井数和注水井数，口；fw为油井含水率，小数；krw、kro分别为水相、油相相对渗透率；IPR 为注采比，无因次；o、w分别为油、水密度，g/cm3；w、o分别为水、油黏度，mPa s。参考文献：References:1 王海明，杨军，黄爽英，等.宝北 2 低渗透油藏合理压力保持水平研究J.西南石油学院学报，2000，14（4）：10-12.WANG Haiming,YANG Jun,HUANG Shuangying,et al.Study on rational pressure maintenance level in Baobei 2 low permeability reservoirJ.Journal of Southwest Pe-troleum Institute,2000,14（4）:10-12.2 郝建忠.断块油藏合理压力水平及开发政策技术界限研究D.四川成都：西南石油大学，2005.HAO Jianzhong.Research on the rational pressure level and（下转第 57 页）57李淑霞等：天然气水合物藏注热开采敏感参数分析1982.7 SELIM M S,SLOAN E D.Hydrate dissociation in sedimentR.SPE 16859,1990.8 SWINKELS W J A M,DRENTH R J J.Thermal reservoir simulation model of production from naturally occurring gas hydrate accumulationsR.SPE 56550,1999.9 MORIDIS G J.Numerical studies of gas production from methane hydratesR.SPE 75691,2002.10 MORIDIS G J.Numerical studies of gas production from class 2 and class 3 hydrate accumulations at the Mallik Site,Mackenzie Delta,CanadaR.SPE 88039,2004.11 MORIDIS G J.Gas production from class 2 hydrate accumulations in the 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