王學(xué)忠

(中石化勝利油田分公司,山東 東營 257000)

一種簡便計(jì)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(jì)算天然水體體積。針對天然水體體積計(jì)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(jìn)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(yùn)濤方法獲得的精確解驗(yàn)證,新方法計(jì)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(bǔ)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(shí)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(bǔ)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(jì)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(gè)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(yàn)證。近年來,在估算天然水體體積問題過程中,發(fā)現(xiàn)廖運(yùn)濤高級工程師給出計(jì)算若干水侵量的經(jīng)驗(yàn)公式[1]非?？煽?可以視為該問題的精確解。該經(jīng)驗(yàn)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(gè)局限。沒有足夠的耐心和開發(fā)經(jīng)驗(yàn),很難用好這些經(jīng)驗(yàn)公式。能否通過簡單概念加以試湊,得到一個(gè)合理的估算值,這在理論上和開發(fā)實(shí)踐上都很有價(jià)值。遵循這一理念對春光油田排 2塊邊水體積進(jìn)行估算,獲得了一種簡便計(jì)算邊水體積的新方法,經(jīng)廖運(yùn)濤方法獲得的精確解驗(yàn)證,新方法計(jì)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(diǎn)。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(shí),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(diǎn)測壓井,將視地層壓力下降情況適時(shí)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(shí)油層壓力隨時(shí)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(diǎn)測壓井 5口,逐月連續(xù)監(jiān)測靜壓、流壓。從統(tǒng)計(jì)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(dá)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(shí)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(jì)

3 應(yīng)用廖運(yùn)濤方法精確計(jì)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(qiáng)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(jìn)入到油藏的水全部要經(jīng)過邊部的驅(qū)替作用,然后進(jìn)入高部位,因此,一線井排承受了整個(gè)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?qiáng)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(gè)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(shí)存在著一個(gè)明顯的時(shí)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(shí)間有關(guān)。在文獻(xiàn)[1]中廖運(yùn)濤高級工程師給出計(jì)算若干水侵量的經(jīng)驗(yàn)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(gè)具有廣闊天然水域的油藏,油藏和水域同屬于一個(gè)水動(dòng)力學(xué)系統(tǒng),這時(shí)可將油藏部分簡化為 1口井底半徑為rw的“擴(kuò)大井”,rw實(shí)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(dòng)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(yùn)濤經(jīng)驗(yàn)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(jì)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(shí)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(jìn)速度。

3.2.1 邊水體積

根據(jù)數(shù)值模擬和生產(chǎn)動(dòng)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(jì)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(jì)算邊水體積的新方法

水侵量的計(jì)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(yàn)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(jì)水侵量為 220 435 m3,計(jì)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(jì)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(shí)際應(yīng)用過程中,可將 2個(gè)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(bǔ)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(jì)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(jìn)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(yùn)濤方法獲得的精確解檢驗(yàn),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(bǔ)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(shí)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(jìn)一步探討。

[1]廖運(yùn)濤 .計(jì)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(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“春光油田開發(fā)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)研究及其應(yīng)用”及勝利油田重點(diǎn)科技項(xiàng)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。