南海東部油田強(qiáng)底水油藏水平井開采特征及開采對(duì)策研究

朱迎輝，陳維華，代　玲，廖　意，鄭　潔，羅啟源

(中海石油(中國)有限公司深圳分公司，廣州 510240)

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南海東部油田強(qiáng)底水油藏水平井開采特征及開采對(duì)策研究

朱迎輝，陳維華，代玲，廖意，鄭潔，羅啟源

(中海石油(中國)有限公司深圳分公司，廣州 510240)

以南海東部某底水油藏為例，進(jìn)行了水平井開采特征及開采對(duì)策研究。通過計(jì)算油藏的實(shí)際過水倍數(shù)分布，發(fā)現(xiàn)沿水平井段過水倍數(shù)分布差異大，非均衡供液嚴(yán)重，存在欠水驅(qū)的低效段，影響水平井開發(fā)效果。針對(duì)這種現(xiàn)象，通過研究AICD(Auto Inflow Control Device)控水技術(shù)的工作原理及增油機(jī)理，認(rèn)為AICD能夠自主控水、均衡供液，比ICD(Inflow Control Device)控水技術(shù)更有效地提高水平井有效井段，更好地改善開發(fā)效果，并在油藏?cái)?shù)值模擬中得到了驗(yàn)證，具有較好的應(yīng)用前景。

南海東部油田；底水油藏；水平井；開采特征；控水技術(shù)

底水油藏采用水平井開發(fā)可以增大泄油面積、減小生產(chǎn)壓差，起到一定的壓錐效果。但底水脊進(jìn)同樣會(huì)導(dǎo)致含水上升速度快、中低含水采油期短的現(xiàn)象，尤其是強(qiáng)底水油藏水平井，該現(xiàn)象更為嚴(yán)重，已成為制約水平井生產(chǎn)的瓶頸[1]。為提高開發(fā)效果，前人對(duì)底水油藏水平井的開發(fā)進(jìn)行了討論[2-5]，取得了一定的認(rèn)識(shí)和成果，但底水油藏水平井的開發(fā)仍然存在許多問題。本文對(duì)南海東部某強(qiáng)底水油藏水平井開采特征進(jìn)行了研究，并針對(duì)開采特征提出了提高強(qiáng)底水油藏水平井開采效果的對(duì)策。

1　強(qiáng)底水油藏水平井開采特征

1.1高速開采含水上升快

南海東部油田普遍具有物性好、儲(chǔ)層連通性好、水體能量充足的特點(diǎn)，原油性質(zhì)以低黏度、低密度為主，儲(chǔ)量豐度高、油井產(chǎn)能高[6]。在此地質(zhì)和油藏條件下實(shí)行了高速開采模式，取得了較好的開發(fā)效果。但部分強(qiáng)底水油藏水平井底水錐進(jìn)嚴(yán)重，含水上升快(如圖1)，無水采油期及低含水期非常短，快速進(jìn)入高含水、特高含水期，產(chǎn)油量遞減快，面臨較大的穩(wěn)油控水壓力。

1.2長期強(qiáng)水驅(qū)存在物性時(shí)變

南海東部油田實(shí)行高速開采模式，水體能量強(qiáng)、液量大，長期強(qiáng)水驅(qū)對(duì)儲(chǔ)層改造作用明顯。油田部分巖心的長期水驅(qū)實(shí)驗(yàn)表明(見表1)，中、高滲巖心隨水驅(qū)倍數(shù)增加滲透率會(huì)增加，低滲巖心隨水驅(qū)倍數(shù)增加滲透率會(huì)降低，存在著物性時(shí)變現(xiàn)象。由此，長期水驅(qū)后就會(huì)放大儲(chǔ)層非均質(zhì)性，造成動(dòng)態(tài)非均質(zhì)性，易于形成高速滲流通道，加劇非均衡供液現(xiàn)象。

圖1　某底水油藏水平井生產(chǎn)曲線

參數(shù)巖心編號(hào)3#11#17#K/(10-3μm2)(氣測)2156.02197.04200.0Kw1/(10-3μm2)(3PV)702.5903.61516.6Kw2/(10-3μm2)(10PV)740.3964.31674.2Kw3/(10-3μm2)(20PV)784.21021.51803.4滲透率變化率/%11.6313.0518.91

前人也對(duì)長期水驅(qū)后儲(chǔ)層參數(shù)發(fā)生變化的現(xiàn)象進(jìn)行了一些研究[7-8],這些研究表明,長期水驅(qū)后殘余油飽和度和驅(qū)油效率同樣會(huì)變化，隨著水驅(qū)倍數(shù)的增加，殘余油飽和度會(huì)減小、水驅(qū)效率會(huì)增加。殘余油飽和度和驅(qū)油效率都是隨水驅(qū)倍數(shù)動(dòng)態(tài)變化的，水驅(qū)倍數(shù)的不同也就意味著殘余油飽和驅(qū)油效率存在差異。水驅(qū)倍數(shù)分布不均勻無疑會(huì)影響油藏和水平井的開發(fā)效果。

1.3水平井存在低效井段

基于驅(qū)油效率隨水驅(qū)倍數(shù)變化這一現(xiàn)象，通過Petrel re 軟件，求得每個(gè)網(wǎng)格的累計(jì)過水量，然后除以該網(wǎng)格的孔隙體積，計(jì)算得到了實(shí)際油藏的過水倍數(shù)分布。如圖2所示是某油藏一口水平井水平段的過水倍數(shù)分布，可以看出，水平井段過水倍數(shù)差異大，驅(qū)油效率差異大，存在欠水驅(qū)的低效段。國外文獻(xiàn)中諸多的水平井水平段產(chǎn)液剖面的測試結(jié)果同樣也證實(shí)了存在非均衡供液及低效井段這一現(xiàn)象[9-10]。

低效井段殘余油飽和度高、驅(qū)油效率低，動(dòng)用程度低，影響著水平井開發(fā)效果與采收率的提升。同時(shí)，實(shí)際地層中可能會(huì)由于物性時(shí)變而造成動(dòng)態(tài)非均質(zhì)性，形成優(yōu)勢通道，放大實(shí)際地層的非均質(zhì)性，低效井段問題會(huì)更加嚴(yán)重。低效井段是水平井開發(fā)中一個(gè)不可忽視的問題，必須積極加強(qiáng)對(duì)策研究。

圖2　某油藏水平井水平段過水倍數(shù)分布

2　提高強(qiáng)底水油藏水平井開采效果對(duì)策

針對(duì)水平井存在非均衡供液和低效井段問題，通過研究國內(nèi)外提高采收率工藝及控水技術(shù)，結(jié)合南海東部油田實(shí)際情況，認(rèn)為AICD(Auto Inflow Control Device)控水技術(shù)能夠均衡供液，提高水平井有效井段，是解決這一問題的較好的思路與對(duì)策。

2.1AICD控水原理

AICD是ICD(Inflow Control Device)的新一代技術(shù)，能夠識(shí)別流體黏度，實(shí)現(xiàn)自主控水的功能[11-12]。圖3是挪威石油AICD的結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)伯努利原理，當(dāng)黏度小的流體流入時(shí)，由于速度大，碟片上方壓力低，碟片會(huì)彈起封閉或縮小流入通道，抑制流量；當(dāng)黏度大的流體進(jìn)入，摩阻損失增加、動(dòng)壓力減小，碟片上方壓力增大，碟片就會(huì)打開，不影響流體進(jìn)入。這樣，AICD就會(huì)自主識(shí)別不同黏度的流體，控制黏度較小的氣和水的流量，從而達(dá)到自主控水的效果。通過自主抑制水平井高滲及高含水段的流量，增加相對(duì)低滲段的貢獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)均衡供液，提高水平井開發(fā)效果。

相比ICD控水技術(shù)，AICD具有較大的技術(shù)優(yōu)勢。ICD主要是通過固定的噴嘴或流道施加附加壓降，一旦下入井內(nèi)，其參數(shù)和性能便不可再調(diào)整和改變，因此，對(duì)ICD完井設(shè)計(jì)要求較高。目前ICD的設(shè)計(jì)主要是基于穩(wěn)態(tài)或擬穩(wěn)態(tài)的解析模型，具有較大的不確定性，同時(shí)，靜態(tài)數(shù)據(jù)的精度及地層的動(dòng)態(tài)變化也加大著ICD設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)。而AICD能夠根據(jù)流體黏度和流量改變施加的附加壓降，自主抑制水平井高滲及高含水段的流量，不僅比ICD有更好的控水效果，也一定程度上避免了一些不確定性因素帶來的設(shè)計(jì)及效果風(fēng)險(xiǎn)。

圖3　挪威石油AICD結(jié)構(gòu)及原理圖

2.2AICD數(shù)值模擬研究

Petrel re軟件中提供了AICD完井設(shè)計(jì)，具有AICD模擬功能。利用南海東部某油田實(shí)際油藏模型，添加了一口新水平井，分別進(jìn)行普通完井、ICD完井、AICD完井設(shè)計(jì)，通過模擬結(jié)果對(duì)比， AICD完井具有最好的效果，相對(duì)裸眼完井累產(chǎn)油提高了7%，較大幅度地改善了水平井開發(fā)效果。

同時(shí)，對(duì)裸眼完井及AICD完井時(shí)水平井的過水倍數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，從圖4可以看出，AICD完井后水平段的過水倍數(shù)分布更加均衡，這也是AICD完井時(shí)能夠提高累產(chǎn)油、較大幅度提高開發(fā)效果的原因所在。可見，AICD能夠使水平井水平段均衡供液，提高水平井有效井段及開發(fā)效果，最終提高油田的開發(fā)效益。

圖4　裸眼完井(左)與AICD完井(右)水平井段過水倍數(shù)分布對(duì)比圖

AICD是近些年來出現(xiàn)的新技術(shù)，國內(nèi)外已逐步開始應(yīng)用，并取得較好效果[12]，但文獻(xiàn)報(bào)道的應(yīng)用案例較少。南海東部油田還未應(yīng)用AICD，但從水平井開采特征、AICD增油機(jī)理及數(shù)值模擬上可以看出，AICD可以有效地提高強(qiáng)底水油藏水平井的有效井段及開發(fā)效果。

3　結(jié)論

(1)南海東部海相砂巖油藏采用高速開發(fā)模式，長期強(qiáng)水驅(qū)對(duì)儲(chǔ)層的改造作用明顯，存在物性時(shí)變和動(dòng)態(tài)非均質(zhì)性。強(qiáng)水驅(qū)底水油藏水平井水平段水驅(qū)倍數(shù)差異大，非均衡供液現(xiàn)象嚴(yán)重，存在欠水驅(qū)的低效井段，影響開發(fā)效果與采收率的提升。

(2)AICD能夠自主控水、均衡供液，可以增加強(qiáng)底水油藏水平井的有效井段，改善水平井開發(fā)效果，在穩(wěn)油控水方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

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編輯：李金華

1673-8217(2016)05-0075-03

2016-04-25

朱迎輝，工程師，碩士，1985年生，2012年畢業(yè)于長江大學(xué)油氣田開發(fā)工程專業(yè)，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)方面的工作。

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