多層合采油藏層間動態干擾定量表征新技術

蘇彥春，賈曉飛，李云鵬，鄧景夫，王公昌

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452)

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多層合采油藏層間動態干擾定量表征新技術

蘇彥春，賈曉飛，李云鵬，鄧景夫，王公昌

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452)

針對目前多層合采砂巖油藏層間干擾定量表征理論研究較少的現狀，在充分研究引起層間干擾的動、靜態因素的基礎上，提出了層間動態干擾的新概念，并建立了層間動態干擾系數定量表征數學模型。從單層油藏出發并結合層間干擾定義，運用滲流理論推導了多層合采砂巖油藏動態干擾系數與縱向各層含水率、滲透率及合采壓差的定量關系。以此為基礎，提出了降低層間干擾的對策，如層系調整或層系不變情況下的油井卡層、提液及注水井分層調配。在渤海SZ油田實施了大規模提液降低干擾的措施，表現為提液初期動態干擾系數降低、25～35個月后提液失效。層間動態干擾定量表征新技術對于油井常規降低干擾措施和油田層系調整方案的制訂具有一定的指導作用。

砂巖油藏；多層合采；層間干擾程度；非均質性；層間矛盾；渤海SZ油田

0 引 言

多層合采砂巖油藏在開發過程中，由于層間非均質性強、層間干擾程度大，最終表現為各油層儲量動用程度和采出程度差異大、油藏采收率低等特點[1-11]。目前，層間干擾程度的主要研究方法為油井分層產能測試法[12-13]。該方法的優點是能夠得到層間干擾的第一手資料，缺點是成本高。因此，通常測試資料較少，而且從測試本身無法了解干擾的影響因素及其變化規律。另外，對于多層合采砂巖油藏，除物性差異外，隨著開發的深入，縱向各層的壓力和含水等差異也越來越大，使干擾進一步加劇。因此，在充分考慮引起干擾的動、靜態因素的基礎上，提出了層間動態干擾的新概念，并從理論上推導了其計算方法。

1 層間動態干擾新概念

對于多層合采砂巖油藏，縱向各層的物性差異，即儲層縱向非均質性是造成層間矛盾的內因，這一點已經取得了廣泛的共識[12-14]。實際上，除物性差異外，隨著油田開發的深入，縱向各層的壓力和含水等差異也越來越大，并且這些參數相互影響、相互制約，使干擾進一步加劇，進而影響著油井產能。因此，層間干擾是一個隨著油田開發而變化的參數，這一認識也與渤海SZ油田G16井歷年分層產能測試結果一致。因此，在充分考慮引起層間干擾的動、靜態因素的基礎上，將層間干擾系數的內涵加以深化，將其定義為層間動態干擾。

2 層間動態干擾數學模型推導

假設無限大水平均質等厚圓形地層定壓邊界單層油藏中心一口定向井，其產能公式為[15]：

(1)

式中：qo為單層油藏中心一口定向井日產油量，m3/d；K為單層油藏滲透率，μm2；Kro為單層油藏油相相對滲透率；h為單層油藏厚度，m；pe為地層壓力，MPa；pw為井底流壓，MPa；μo為原油黏度，mPa·s；Bo為原油體積系數；Rev為定向井泄油半徑，m；rwe為定向井井筒半徑，m；S為表皮因子。

對于無限大定壓邊界砂巖油藏多層合采的定向井而言，假設共有n個小層，根據干擾系數定義[16]：

(2)

式中：αo為層間干擾系數；Jho為合采時采油指數，m3/(d·MPa)；Jdoi為定向井第i層作為單層油藏單采時的采油指數，m3/(d·MPa)。

假設各小層的泄油半徑、井筒半徑和表皮系數均相同，將式(1)帶入式(2)中，得到考慮層間干擾的多層合采砂巖油藏定向井合采產能公式：

(3)式中：Q為多層合采時的單井實際日產油量，m3/d；Ki為第i層的滲透率，μm2；Kroi為第i層的油相相對滲透率；hi為第i層的厚度，m；μoi為第i層的原油黏度，mPa·s；Boi為第i層的原油體積系數。

將上式變形整理，便得到了利用合采生產資料動態反演層間干擾系數的計算公式：

(4)

由式(4)可以看出，層間干擾系數是各層滲透率、含水以及合采壓差的函數。對于非均質儲層，物性差異是引起層間干擾的內因；而油田開發過程中，縱向各層含水差異和合采壓力的變化則是加劇層間干擾的外因。由于各層含水及合采壓差在不斷變化，因此，層間干擾系數也是不斷變化的。

明確了動態干擾的影響因素，即基本上明確了降低干擾的措施方向。降低干擾的途徑主要可以從改變縱向物性差異、各層含水差異、合采壓差3個方面入手，通常可以通過層系調整或層系不變時的油井卡層、提液及注水井分層調配來實現。

3 應用實例及分析

以壓差對干擾的影響為例進行了分析。礦場通常采取提液的措施來改變生產壓差，但是從原理上來看，提液在提高壓差Δp的同時，合采產量和縱向各層的油相相對滲透率均會發生變化，這些因素共同作用，最終影響著提液的效果及提液后動態干擾系數的變化規律。

SZ油田位于渤海遼東灣海域，是一個在前第三系古潛山背景上發育的古近系披覆構造；儲集層為東營組下段，油藏埋深為1 175～1 605 m，為湖相三角洲沉積；油藏類型為受構造和巖性控制的層狀構造油藏，原油黏度為24～452 mPa·s，屬于重質稠油油田。

2009年SZ油田含水率達到70%，平均單井產液量為250 m3/d。從含水70%開始，該油田實施了大規模提液措施，從單井產能的角度看，提高生產壓差有效提高了單井產能。以A14井為例，該井于2010年3月30日提液，提液初期日產液量從100 m3/d提高至200 m3/d，含水率由68%下降至60%。

運用公式(4)計算A14井的動態干擾系數，繪制動態干擾系數與含水率的關系曲線，如圖1所示。該井于1996年5月進行過分層產能測試，合采含水率為7%，運用實測資料計算其層間干擾系數為0.32，運用推導的新方法計算的干擾系數為0.30，其相對誤差為5.08%，說明新方法計算結果準確性較高，測試點與計算點對比如圖1所示。

圖1 SZ油田A14井提液前后動態干擾系數曲線

從A14井的干擾系數變化特征來看，提液后含水下降，同時動態干擾系數也降低，在動態干擾系數曲線上表現為數據點向左下方偏移。提液初期含水率由68%下降到60%，干擾系數由0.35下降至0.15，產量隨之升高。隨著提液時間的延長，縱向各層的油水重新分布，壓力和含水的差異進一步增大，干擾進一步增強，在動態干擾系數曲線上表現為數據點向右上方移動，一段時間之后，動態干擾系數恢復到提液前動態干擾系數變化的趨勢線上，提液措施失效。

統計SZ油田50余口提液井的動態干擾系數曲線發現：提液后含水率和動態干擾系數均降低，整體表現為提液后動態干擾系數向左下方偏移；提液25～35個月后動態干擾系數恢復到提液前動態干擾系數變化的趨勢線上，表現為提液措施失效，及時開展相關接替措施的研究和試驗很有必要。

4 結 論

(1) 對于多層合采砂巖油藏，層間動態干擾系數能夠描述油田開發整個過程中的層間干擾程度，對層間干擾程度的評價更客觀、更準確。

(2) 層間動態干擾系數計算數學模型得到了儲層縱向物性差異、含水差異和壓力差異與干擾程度的定量關系，其計算結果與測試結果吻合度高，為油田不同開發階段制訂與之相適應的降低層間干擾的開發策略提供了理論依據。

(3) 渤海SZ油田應用表明，提液可以有效降低層間干擾，但具有一定的時效，及時開展相關接替措施的研究和試驗很有必要。

(4) 多層合采砂巖油藏層間干擾是一個非常復雜的問題，干擾系數不僅取決于油田開發過程中儲層本身縱向物性、含水和壓力的差異，而且與井筒工藝等方面可能也存在一定的關系，仍然需要進一步開展相關方面的研究，以更加全面地掌握多層合采砂巖油藏的干擾程度，促進油田高效開發。

致謝：研究過程中得到了中國石油大學(北京)程林松、黃世軍教授的指導和幫助，在此一并表示感謝。

[1] 余華杰，朱國金，譚先紅.砂巖油藏多層合采層間干擾及開發策略研究[J].西南石油大學學報：自然科學版，2014，36(1)：101-106.

[2] 鮮波，熊鈺，石國新，等.薄層油藏合采層間干擾分析及技術對策研究[J].特種油氣藏，2007，14(3)：51-54.

[3] 許建紅，錢儷丹，庫爾班.儲層非均質對油田開發效果的影響[J].斷塊油氣田，2007，14(5)：29-31.

[4] 羅憲波，趙春明，武海燕，等.海上油田多層合采層間干擾系數確定[J].大慶石油地質與開發，2012，31(5)：102-104.

[5] 馮其紅，王波，王相，等.多層非均質油藏開發指標預測方法[J].特種油氣藏，2014，21(4)：85-88.

[6] 文華，孫娜.一種定量描述氣藏儲層非均質性的新方法[J].特種油氣藏，2011，18(1)：51-53.

[7] 周燕，趙紅雨，李獻民，等.改善非均質邊底水稠油油藏開發效果的措施研究[J].特種油氣藏，2003，10(5)：44-46.

[8] 梁丹，馮國智，謝曉慶，等.聚合物驅階段注采動態特征及影響因素分析[J].特種油氣藏,2014,21(5):75-78.

[9] 徐軒，朱華銀，徐婷，等.多層合采氣藏分層儲量動用特征及判定方法[J].特種油氣藏,2015,22(1):111-114.

[10] 趙芳，沈瑞，李兆國，等.非均質油藏水驅前緣理論計算方法研究[J].特種油氣藏,2014,21(6):101-104.

[11] 王代剛，胡永樂，孫靜靜.非均質油藏深部調驅技術數值模擬研究進展[J].特種油氣藏,2015,22(3):8-13.

[12] 宋子齊，李亞玲，楊金林，等.非均質礫巖儲層有利沉積相帶與油氣分布及生產動態的關系[J].特種油氣藏，2005，12(4)：15-17.

[13] 于會利，汪衛國，榮娜，等.勝坨油田不同含水期層間干擾規律[J].油氣地質與采收率，2006，13(4)：71-73.

[14] 李波，羅憲波，劉英，等.判斷層間非均質性的新方法[J].中國海上油氣，2007，19(2)：93-95.

[15] 張建國，雷光倫，張艷玉.油氣層滲流力學[M].東營：中國石油大學出版社，2005：37-38.

[16] 姚志良，李明忠，曹飛，等.直井多層油藏合采流入動態特性[J].油氣田地面工程，2010，29(4)：22-24.

編輯 劉兆芝

20150704；改回日期：20150925

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發”子課題“海上油田叢式井網整體加密及綜合調整油藏工程技術應用研究”(2011ZX05024-002)及“海上油田叢式井網整體加密及綜合調整油藏工程技術示范”(2011ZX05057-001)部分研究成果

蘇彥春(1973-)，男，高級工程師，1995年畢業于西安石油學院石油工程專業，1998年畢業于該校油氣田開發工程專業，獲碩士學位，現主要從事油藏工程研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.06.022

TE343

A

1006-6535(2015)06-0101-03