儲層傾角對聯合井網熱水驅波及系數的影響研究

李松琦，王璐璐，徐子健，陳秋實，于光坤, 賈振華，李東勝，潘 一

儲層傾角對聯合井網熱水驅波及系數的影響研究

李松琦1，王璐璐1，徐子健1，陳秋實1，于光坤2, 賈振華1，李東勝1，潘 一1

（1. 遼寧石油化工大學，遼寧 撫順 113001； 2. 青海油田澀北作業公司，青海 格爾木 816000）

油氣資源作為一種重要的戰略資源在全球經濟發展中占有重要地位，而油砂作為主要的非常規油氣資源之一越來越被人們重視。波及系數是衡量驅油效果的重要參數，直接影響原油采收率值。在現有的波及系數計算公式的理論基礎上，通過三維井網模型進行直井—水平井聯合井網驅油實驗，將儲層傾角分別設定為0°和45°，分析不同儲層傾角下兩種聯合井網熱水驅開發方式中波及系數的變化特征。結果表明，波及系數與重力輔助效果對驅油劑擴散影響隨儲層傾角的增大而增大。

儲層傾角; 聯合井網; 波及系數

油氣資源作為一種戰略資源在全球經濟發展中具有重要的地位,并對國際政治、軍事、科技等方面產生廣泛深遠的影響。而波及系數作為衡量驅油劑品質的重要參數，對提高原油采收率有重要影響[1]。因此研究地層傾角對波及系數的影響具有實際意義[2]。目前，國內外有許多學者已經對波及系數進行了研究，但是研究的范圍局限在巖心測試[3]和數值關系[4]等方面，缺乏物理模擬實驗。

筆者通過室內試驗模擬的方法，使用三維井網模型對不同儲層傾角下的水驅波及系數進行了研究，分析了波及系數的變化特征，通過對比不同傾角下的波及系數，總結出儲層傾角對波及系數影響的規律。

1 波及系數計算方法

體積波及系數（volumetric sweep efficiency）指驅油劑波及到的體積（Vs）與油藏總體積（V）之比。其定義式：

牛彥良和李莉曾經分析影響到波及系數的一些因素，參照非達西滲流理論，得到公式[5]：

式中:a1=3.334，a2=0.774，a3=-1.225，Ez為厚度波及系數；Y計算參數，且由下式確定：

式中:FWO為水油比，VK為滲透率變異系數，M為流度比，f(VK)為變異系數的函數，可分別由式（4）與式（5）確定[6]：

2 實驗設備及方案

本實驗的主體設備是一臺大型高壓三維模擬驅油裝置，可承受最大壓力5 MPa，正常工作是可承受的最高溫度為100 ℃，誤差±1 ℃。該裝置由注入泵、儲液容器、三維高壓模型、箱恒溫、回壓系統和油水計量、油水計量裝置等部件構成。

實驗共分兩個階段，第一階段通過室物理模擬實驗裝置將注入系統與三維井網模型相連，采用注入 70 ℃熱水方式開發模擬油藏，三維井網實驗模型的儲層傾角設定為0°，模擬原始地層溫度40 ℃，上覆地層壓力4 MPa，使用油砂樣品對實驗裝置進行填充，直井作為油驅注入井，并設定兩口水平井布置方案，分別為平行于儲層傾角方向的水平井與垂直于儲層傾角方向的水平井。為了記錄方便，將平行于傾角方向的水平井命名為井Ⅰ，垂直于傾角方向的水平井命名為井Ⅱ。如圖1所示。

圖1 模擬油藏注采井網示意圖Fig.1 The schematic diagram of reservoir simulation injection and production well pattern

在實驗的第二階段中，將儲層傾角設為 45°，填入第二組油砂，其余實驗步驟及參數設定與第一組相同。另外為了便于對比分析在不同傾角情況下左右兩水平井的產油情況，累計生產時間相同，共334 h。

3 實驗結果分析

圖2和圖3分別給出了0°和45°傾角的儲層中波及系數隨時間的變化情況。

由圖2可知0°角儲層中，井Ⅰ和井Ⅱ兩口井、函數曲線呈交替上升趨勢，在 0～50 h之間和100～150 h之間兩條曲線出現交點。兩口井波及系數大小始終相近。當傾角為0°時，由于在儲層中沒有重力輔助的效果存在，從直井注入的驅油劑以徑向流方式向四周均勻散開，所以在井Ⅰ的兩口水平井中波及系數相差不大。

圖2 0°傾角儲層中波及系數隨時間變化圖Fig.2 Relationship between injection time and sweep efficiency in 0°reservoir dip

圖3 45°傾角儲層中波及系數隨時間變化圖Fig.3 Relationship between injection time and sweep efficiency in 45°reservoir dip

圖3 中45°角儲層井Ⅰ和井Ⅱ的波及系數初始點重合，但是井Ⅰ的波及系數始終大于井Ⅱ的波及系數，不出現交替上升的現象。由于此時存在重力輔助的效果，所以從直井注入的驅油劑呈橢圓狀散開分布，導致在低處的井Ⅰ受到的波及程度較大，波及系數高于井Ⅱ的波及系數。

當傾角增大時，生產井與注入井形成有效的熱連通，注入的熱水與油砂中的原油發生熱交換，通過高溫降黏作用改善原油的流度，進而依靠重力作用泄到水平井產出。因此，傾角越大，重力輔助泄油的效果就越明顯，井Ⅰ的波及系數就越大。即當開發傾角較大儲層時，使用平行于傾角方向的水平井進行布井要優于垂直于傾角方向的水平井進行布井。

4 結 論

（1）在油藏中，重力輔助泄油的影響效果的大小與傾角大小有關。儲層傾角越大，由于重力作用，驅油劑擴散的效果就越明顯，波及系數就越大。反之，儲層傾角越小，重力輔助的效果越不明顯，驅油劑的波及系數越小。開采時傾角較大的儲層是，應該充分利用重力輔助效果的影響作用，提高開采效率。

（2）對于大傾角儲層，平行于傾角方向的水平井的開發效果要優于垂直于傾角方向的水平井。

［1］張巖,李華昌,李允,等. 滲透率隨機分布模型在低滲透油藏波及系數研究中的應用[J]. 鉆采工藝,2013,36(01):39-42+10.

［2］胡海光.水驅波及系數影響因素分析[J]. 安徽化工,2013,39(02):40-42.

［3］胡罡. 預測水驅油田體積波及系數方法的改進與應用[J]. 新疆石油地質,2012,33(04):467-469.

［4］陳元千. 水驅體積波及系數變化關系的研究[J]. 油氣地質與采收率, 2001,8(06):49-51+2.

［5］牛彥良,李莉,韓德金,等. 低滲透油藏水驅采收率計算新方法[J]. 石油學報, 2006, 27(2): 77-79.

［6］武兵廠,姚軍,呂愛民. 水平井與垂直井聯合井網波及系數研究[J].石油學報,2006,27(04):85-88.

Research on Effect of Reservoir Stratigraphic Dip Angle on Sweep Efficiency of Hot Water Flooding in Combination Well Pattern

LI Song-qi1，WANG Lu-lu1，XU Zi-jian1，CHEN Qiu-shi1，YU Guang-kun2，Jia Zhen-hua1，Li Dong-sheng1，PAN Yi1
（1. Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China；2. Qinghai Oilfield Sebei Production Company, Qinghai Geermu 816000，China）

Oil and gas resources as an important strategic resources occupy an important position in the global economic development, and oil sands as the main one of unconventional oil and gas resources obtain more and more attention. The sweep efficiency is a crucial parameter to evaluate oil displacement effect, directly affect the oil recovery value. On the basis of existing sweep efficiency calculation formula, the three-dimensional pattern model was used to carry out oil displacement experiment of combined well pattern of vertical wells and horizontal wells, reservoir stratigraphic dip angle was set 0° and 45° respectively, change characteristics of sweep efficiency of hot water flooding development mode of two kinds of combined well pattern under different reservoir stratigraphic dip angle were analyzed. The results show that effect of the sweep efficiency and gravity assisted effect on oil displacement agent diffusion can increase with stratigraphic dip angle increasing of the reservoir.

Reservoir dip; Well combination; Sweep efficiency

TQ 325

： A

： 1671-0460（2015）04-0804-02

遼寧省大學生創新創業訓練計劃資助項目（省級，編號201410148018）

2014-11-07

李松琦（1993-），男，遼寧丹東人。E-mail：243757665@qq.om。

潘一（1976-），男，副教授，博士，研究方向：油氣田開發工程。E-mail：panyi_bj@126.com。