摘要：采油工程是油田开采过程中根据开发目标通过生产井和注入井对油藏采取的各项工程技术措施的总称。作为一门综合性应用学科，它所研究的是可经济有效地作用于油藏，以提高油井产量和原油采收率的各项工程技术措施的理论、工程设计方法及实施技术。
关键词：油藏采油,采油工程,能源建设论文
采油工程面对的是不同地质条件和动态不断变化的各种类型的油藏，只有根据油藏地质条件和动态变化，正确地选择和实施技术上可行、经济上合理的工程技术方案，才能获得良好的经济效果。要做到这一点，就必须掌握各种工程技术措施的基本原理、计算与工程设计方法的基础上，进行综合对比分析。
1概况
陆梁油田呼图壁河组底水油藏(K1h23-4)具有层薄、幅度低、渗透率高的特点,与国内外常见的厚油水层底水油藏相比,差异较大[1-4]。随着油藏的深入开发,油井底水严重锥进,产量明显递减。为了改善开发效果,陆梁油田开展了排水采油工艺矿场试验,应用效果较好,但对于如何筛选排水采油井、确定排采工艺参数认识不清,急需加强相关理论研究指导生产。K1h23-4油藏顶面为东西向短轴背斜,构造幅度变化不大,闭合度为8~10 m。部分井点储层存在钙质单一薄夹层,平面基本呈透镜体展布。油层孔隙度30.12%,空气渗透率522.9×10-3μm2,原油密度0.883g/cm3,40℃时原油黏度49.7 mPa?s。截至2009年5月,K1h23-4油藏累计产油量为82.59×104 t,累计产液量为210.23×104 m3,累计注水量为170.29×104 m3,采出程度为17.72%。
2模型建立及历史拟合
根据K1h23-4油藏地质研究成果、流体高压物性实验以及生产动态数据,结合排水采油机理[5-6],依次建立了油藏的构造模型、属性模型、流体模型及生产动态模型,从而构成了完整的油藏数值模拟模型。构造模型采用角点坐标,划分网格为160×80×10,平面上网格大小为41 m×39 m,纵向网格大小根据地层厚度变化划分。Fetchovich水体计算速度快、范围比较广,因此采用Fetchovich水体模拟底水。基于上述油藏数值模拟模型,以压力、累计产油量、累计产水量和综合含水率为拟合指标,对K1h23-4油藏43口生产井进行历史拟合,效果较好。为了提高排水采油模拟计算精度,满足排水采油影响因素研究的需要,截取K1h23-4油藏模型排水采油井LU2180周围663 m×615 m区域建立单井模型,并进行局部网格加密,平面网格尺寸为5 m×6 m,纵向为1 m。3排水采油技术影响因素
3.1油藏地质参数
3.1.1垂直水平渗透率比薄层底水油藏垂直水平渗透率比值(Kv/Kh)越大,其垂向渗流能力越强,底水的锥进速度加快,水平方向原油的渗流能力降低。Kv/Kh值由0.01增大到0.50时,排水采油增油量(排水采油累计产油量与不实施排水采油开发的累计产油量之差)减小0.73×104 m3,即油藏Kv/Kh值越大,排水采油效果越差。
3.1.2底水能量反映油藏底水能量的参数主要有底水体积和水侵系数。相同的生产压差下,底水能量越大,底水锥进越快,底水体积由实际水体体积的50倍增大到500倍,对应水侵系数从900 m3/(d?MPa)增加到9 000 m3/(d?MPa)时,排水采油增油量减小0.98×104 m3,因此,排水采油技术对于底水能量较小的薄层底水油藏有较好的控锥增油效果。
3.1.3隔夹层位置和大小K1h23-4油藏存在钙质薄夹层,研究隔夹层位置与半径对排水采油开发效果的影响规律,有利于根据隔夹层的发育情况合理筛选排水采油井。本文研究了隔夹层距离油水界面位置分别为7.5,4.5,0.5,-0.5,-1.5,-2.5,-3.5,-5.5,-7.5 m(“-”表示隔夹层位置在油水界面下方),隔夹层半径分别为55,105,155,205,225 m的排水采油开发效果。采油井和排水井的射孔位置距油水界面分别为9.5,-2.5 m。
3.1.3.1隔夹层位置由模拟计算结果可知,不同隔夹层半径下的累计产油量和累计增油量随隔夹层距离油水界面位置变化趋势基本相同,以隔夹层半径为105 m时为例详细说明(见图1、图2)。图1累计产油量与隔夹层位置关系图2累计增油量与隔夹层位置关系由图1、图2可知,隔夹层的位置对排水采油的影响较大,不同区域,影响规律不同。当隔夹层位于区域Ⅰ时,隔夹层位置越靠近排水井射孔位置,其抑制排水井以下底水锥进的作用越明显,且排水井通过排水使得隔夹层到油水界面区域内的压力降低,较好地平衡了由于采油而产生的压降,由此,隔夹层和排水井的共同作用使得排水采油的累计产油量和增油量缓慢增加。当隔夹层中部位于距油水界面-3.5 m时,排水采油累计产油量和增油量最大。当隔夹层位于区域Ⅱ时,隔夹层位置越靠近排水井射孔位置,其阻碍底水向排水井渗流的作用越强,使得排水井无法起到排水、抑制水锥的作用。排水采油的累计产油量和增油量迅速减少,开发效果逐渐变差。当隔夹层位于区域Ⅲ时,随着隔夹层位置远离排水井的射孔位置,其对排水井的阻碍作用逐渐降低,排水采油的累计产油量和增油量逐渐增加,但隔夹层位置越靠近采油井的射孔位置,即使不采用排水采油,隔夹层对底水锥进也有较好的抑制作用,因此排水采油的增油量逐渐降低。
3.1.3.2隔夹层半径由图3、图4可知,当隔夹层中部位于距油水界面-3.5,-5.5,-7.5 m时,排水采油的累计产油量和增油量随着隔夹层分布范围的增大而增加,这是由于在排水井射孔位置以下时,隔夹层范围越大,底水向上锥进的难度越大,有利于改善排水采油的开发效果。图3累计产油量与隔夹层半径关系图4累计增油量与隔夹层半径关系当隔夹层中部位于距油水界面-2.5 m(排水井射孔位置)时,由于隔夹层阻挡了排水井的排水通道,起不到增油的作用。当隔夹层中部位于距油水界面-1.5,-0.5,0.5,4.5,7.5 m,即隔夹层位于排水井射孔位置以上时,随着隔夹层分布范围增大,排水井排水产生的压降很难向上传播从而平衡采油井采油产生的压降,使得底水锥进到采油井,累计产油量减少,但隔夹层分布增大到一定范围后,隔夹层对底水锥进的抑制作用逐渐增强,缓解了由于排水增油效果下降所带来的损失,因此累计产油量又逐渐增加。对于排水采油的增油量,由于随着隔夹层分布范围的增大,不实施排水采油生产井的累计产油量也不断增加,因此,排水采油增油量不断降低。综上所述,隔夹层对薄层底水油藏排水采油的影响十分复杂,加深对油藏隔夹层分布的认识程度,处理好隔夹层与采油及排水射孔位置的关系,可以得到较好的排水采油效果。底水锥进严重、底水部位隔夹层发育的生产井可作为排水采油井,排水井射孔位置在隔夹层以上1 m左右,可以获得最佳的排水采油效果。
3.2排采工艺参数
3.2.1采油井射孔位置及打开程度射孔位置越接近油水界面,排水形成的压降传播至采油井井底所需时间越短,因此排水采油增油量增加。油藏上部打开25%的排水采油增油量比油藏下部打开25%增加0.30×104 m3;但受排水能力的限制,容易导致底水快速锥进,导致排水采油累计产油量减小,油藏上部打开25%比油藏下部打开25%排水采油累计产油量减少0.26×104 m3。因此,底水油藏油井的射孔位置并不是距离油水界面越近越好。油层射孔打开程度从16.7%增加到100%时,排水采油累计产油量减少0.09×104 m3,增油量增加0.12×104 m3。主要原因在于,增大射孔打开程度,容易导致底水快速锥进,造成油井含水率上升,产油量降低,油井见水时间早,开发效果差。但随着射孔打开程度的增加,排水采油增油量先增加后减小,因此,射孔打开程度并不是越大越好。综合考虑含水率和产油量,当油井射孔打开程度50%时油井排水后的增油量最大,因此,最佳射孔打开程度在50%左右。3.2.2排水层位排水层位距离油水界面越远,排水采油累计产油量和增油量越低,排水采油效果越不理想,排水层位顶面距油水界面6 m的排水采油增油量比距离为1 m时减少0.09×104 m3,因此,排水层位不宜距离油水界面太远。
3.2.3排水速度排水采油井排水速度的提高,可以在下部水层中产生较大的压降,从而平衡上部油井产油造成的压降,起到抑制底水锥进、降低油井含水率的作用。由模拟计算结果可知,排水速度由15 m3/d增加到60 m3/d时,排水采油增油量增加3.58×104 m3,但排水速度不宜过大,否则会导致油层原油向下倒灌,形成倒锥。当以排水速度为15 m3/d生产时,底水锥进严重,油井含水上升快;当排水速度为60 m3/d时,排水井产油量大幅增加,形成倒锥。因此,排水速度存在一个最佳范围,确定时应综合考虑采油井的产液速度、底水能量和经济等因素。3.2.4产液速度同一排水速度下,采油井产液速度越大,产油量越高;但油井产液速度过高,会导致底水锥进,含水率快速上升。产液速度由10 m3/d增大到35 m3/d时,产油量增加15 271 m3,含水率增加30.57%。因此,排水采油井产液速度存在一个合理范围。由研究结果可知,产液速度为15 m3/d时排水采油增油量最高,再增大产液速度,会导致采油井产油量降低,含水率急剧上升,因此,最佳的产液速度为15 m3/d左右。
4结论
1)薄层底水油藏垂直水平渗透率比与底水体积越小,排水采油效果越好。隔夹层位于油藏不同区域时,对排水采油开发效果的影响规律不同,底水锥进严重、底水部位隔夹层发育的生产井可作为排水采油井,排水井射孔位置在隔夹层以上1 m左右,可以获得最佳的排水采油效果。2)采油井射孔位置越接近油水界面,排水采油增油量越大,产油量越小,合理的射孔位置应综合考虑经济等因素加以确定;随着射孔打开程度的增加,排水采油增油量先增加后减小,LU2180井最佳射孔打开程度在50%左右。3)排水层位距离油水界面越远,排水采油控锥增油效果越差;提高排水采油井排水速度可以增加排水采油增油量,但速度过大会导致油层原油向下倒灌,形成倒锥,确定排水层位合理范围时应综合考虑底水能量、经济等因素;采油井产液速度越大,产油量越高,但速度过大会导致底水锥进,含水率上升,LU2180井最佳的产液速度为15 m3/d左右。
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