輪南油田周期注水物理模擬實驗研究

王 健,楊勝來,蔣利平

(1.中國石化石油勘探開發研究院,北京100083;2.中國石油大學(北京)石油天然氣工程學院)

輪南油田周期注水物理模擬實驗研究

王 健1,楊勝來2,蔣利平2

(1.中國石化石油勘探開發研究院,北京100083;2.中國石油大學(北京)石油天然氣工程學院)

根據輪南油田地質特點,設計了全尺寸非均質巖心物理模型,進行了周期注水的室內高壓物理模擬實驗,對周期注水開發效果及其變化規律進行分析評價。結果表明,周期注水采收率提高幅度為0.88%～1.02%,且注水效果隨著周期數的增加而變差。

輪南油田;周期注水;物理模擬實驗

周期注水作為常用的水動力學方法之一在部分礦場應用中取得了較好的實踐效果[1-5]。其作用機理主要是利用周期性的提高和降低注水量的辦法使得油層內部產生不穩定的壓力降和在不同滲透率小層之間產生相應的液體不穩定交滲流動,從而調整注采系統,改善水驅效果[6-7]。輪南油田是一個超深底水砂巖油藏,其埋深多在4 650～5 000 m之間,進入高含水開發后期以來,注采井網不完善、層內層間矛盾加劇等問題日益突出。由于目前尚未見到周期注水在超深油藏應用的文獻資料,為了驗證該方法在輪南油田的可行性,分析并評價其開發效果,采用物理模擬方法進行了實驗研究。

1 實驗設計

根據輪南油田TI油組的強非均質性的地質特點,將實驗模型設計為高、低滲透率的兩層,用全直徑巖心制作雙層模型,用高滲層與低滲層的結合來模擬層間交滲的作用(圖1)。實驗裝置為美國巖心公司CFS-100多功能驅替系統,系統具有計算機自動控制實驗過程、實驗數據采集和處理功能,進行地層條件下的驅替模擬。實驗簡化流程見圖2。

圖1 巖心模型

圖2 實驗流程簡圖

在進行周期注水實驗前,首先使模型處于地層飽和原油條件下的油藏初始狀態,并以常規方式進行穩定注水驅油,至一定含水率后進入周期注水模擬開采階段。在模擬實驗過程中,采用降壓開采和升壓開采兩個階段交替進行的方式,來揭示不同因素和條件下的周期注水開發效果及其變化規律。

2 實驗參數

實驗采用的地層水礦化度為16×10-3,模擬油粘度為2.49 m Pa·s,模擬水粘度為0.3 m Pa·s,實驗溫度為100℃,實驗壓力為40 M Pa,與輪南油田實際油藏地層條件基本一致。實驗巖心采用輪南油田LN 2.3井全直徑巖樣,長度約50～70 cm,直徑10 cm。潤濕性與實際地層相同,巖石物性如表1所示。

實驗過程中設計的驅替流量為212.5 cm3/d,驅替流量的確定依據是巖心中流體的滲流速度與油層中流體的滲流速度應近似相等[8]。砂巖油田進入中高含水期后,注水速度一般為每年0.15倍孔隙體積。取流體在油層中的平均滲流速度3 cm/d,則實驗注水流量0.15 cm3/min=212.5 cm3/d。

表1 雙層全直徑巖心基本參數

實驗巖心的孔隙體積Vp=137.45 cm3,則注入1倍孔隙體積的水需要15.5小時。砂巖油田注入1倍孔隙體積的水需要6年左右,實施周期注水的區塊一般以4個月作為半個周期。按相似原理,得到周期注水實驗過程中室內實驗半周期為1小時。工作制度選取礦場實踐應用效果最好的短注長停型,并適當加大半周期時間。具體實驗參數見表2。

表2 周期注水參數

3 實驗數據分析

將實驗數據進行整理、繪圖。圖3是周期注水整個實驗過程(包括常規注水與周期注水階段)的采出程度與時間的關系曲線圖。隨著驅替的進行,逐漸趨近于剩余油分布,很難再驅出油。在進入周期注水后,采收率呈現階梯形增加。

圖3 周期注水采出程度與時間關系

每個周期注水階段末的采出程度與常規注水采出程度的數據如表3所示,周期注水含水率與采出程度的比較見圖4,可見周期注水在降低含水率,提高采出程度方面具有一定的提高。

由圖5可以看出,巖心一在實施周期注水后,采收率較常規注水僅提高0.88%。主要在第1和第2周期發揮作用,隨著周期次數的增加,效果變差。在含水率為56.34%左右時開始實施周期注水的巖心二的采收率較常規注水僅提高1.02%。這個效果比含水率92%開始周期注水要好。發揮作用的階段同樣是在周期1及周期2,隨著周期次數的增加效果變差。

表3 周期注水與常規注水比較

圖4 周期注水含水率與采出程度的關系

圖5 天然巖心周期注水相對常規注水提高的各周期階段采收率

巖心二在第1周期增加的采收率大,由于周期注水轉注時含水低,巖心的初始含水飽和度高,在進入第2周期后或隨著周期次數的增加,周期注水的效果越來越不明顯,接近常規注水,即短期內有效,長期效果相近。最終的采出程度天然巖心二要比天然巖心一高0.14%,即轉注早則采出程度略高。

4 結論

(1)周期注水能夠一定程度上提高采收率,但隨著周期次數的增加效果越來越不明顯。天然巖心周期注水提高采收率的程度為每周期提高0.57%～0.01%,天然巖心經過4個周期的驅替實驗累計提高原油采收率0.88%～1.02%。

(2)周期注水效果隨著開采周期數的增加而變差。從不同條件下的周期注水開發效果來看,周期注水效果在第一周期最好,從第二周期開始隨著注水周期數的增加其效果逐漸變差,各周期產油量按拋物線規律遞減。

(3)油藏含水率越低,周期注水實施效果越顯著。轉注時的含水率決定周期注水初期采收率的增量大小,含水率較低時轉注增油效果相對明顯。隨著周期的增加,周期增油效果變差,且與常規注水的差值變小。

[1] 沙爾巴托娃,蘇爾古切夫.層狀不均質油層的周期注水開發[M].北京:石油工業出版社,1989:88-95.

[2] 中國石油天然氣總公司科技發展司.改善高含水期油田注水開發效果實例[M].北京:石油工業出版社,1993:120-130.

[3] Lincoln F Elkins,A rlie M Skov.Cyclic water flooding the sp raberry utilizes“End Effects”to increase oil p roduction rate(SPE545)[J].Journalof Petroleum Technology,August 1963:877-884.

[4] Yuan Qingfeng,Ji Bingyu,Yang Jiping.Mechanism of cyclic waterflooding in vertically heterogeneous reservoirs(SPE30881)[J].Advanced Technology Series,1997,5(1):24-27.

[5] Leonid Surguchev,Alexander Koundin,Oddbjo rn Melberg,et al.Cyclic water injection:imp roved oil recovery at zero cost[J].Petroleum Geoscience,2002,18(1):89-95.

[6] 岡秦麟.高含水期油田改善水驅效果新技術[M].北京:石油工業出版社,1997:102-120.

[7] 葛家理.油氣層滲流力學[M].北京:石油工業出版社,1982:98-110.

[8] 殷代印,翟云芳,卓興家.非均質砂巖油藏周期注水的室內實驗研究[J].大慶石油學院學報,2000,24(1):82-84.

TE343

A

1673-8217(2011)05-0118-03

2011-04-02

王健,工程師,1977年生,2004年畢業于中國石油大學(北京)油氣田開發工程專業,現主要從事油氣田開發工程綜合研究。

編輯:李金華