海上底水油藏水平井產液剖面分布規律研究1

白健華，尚寶兵，吳華曉，方濤，戚亞東

(中海石油(中國)有限公司 天津分公司，天津 塘沽 300459)

水平井技術作為新油田產能建設、老油田調整挖潛、實現高效開發的一項重要技術，已得到了廣泛的推廣應用[1,2]。但是隨著開發時間的延長，水平井生產也逐漸暴露出一些問題，如水平井出砂、作業費用高、水平井出水等[3,4]。特別是邊底水油藏水平井，受儲層非均質性、避水高度變化、生產制度調整等因素的影響，產液剖面分布不均，易出現過早見水的現象[5]。系統分析產液剖面分布規律及其影響因素，有利于延緩邊底水的突進，提高水平井的開發效果，且可為水平井的調剖堵水提供依據[6]。因此，有必要利用已有的有限資料如鉆井及測井資料，快速地對水平井產液剖面進行預測研究，找出水平井的出水部位。針對水平井產液剖面及出水規律，國內外學者分別通過理論分析和數值模擬等方法開展了研究，探究地質油藏、水平井完井、生產制度等因素對水平井出水的影響。如Chaperon[7]研究了各向異性地層的水脊變化規律，Papatzacos等[8]解決了水平井底水脊進見水時間的預測問題，Souza等[9]利用所建立的數學模型研究了水平井底水脊進突破時間以及突破后流體的流動狀態，并與eclipse模擬的結果進行了對比。周代余等[10]以現場實際井組為例建立地質模型，分析了水平井水淹動態特征差異及其影響因素。王慶等[11]的研究表明非均質性對見水井段的位置和產液產油沿井段的分布有較大影響。

以往的研究都是在特定的地質油藏參數條件下進行的，難以直接指導實際特定油田的產液剖面分布規律預測；此外，針對產液強度、隔夾層等的影響研究較少。本文在已有研究基礎上，以海上S油田實際油藏參數為基礎，建立底水油藏模型，全面研究了水平井長度、原油黏度、鉆井污染、采液速度、避水高度、各向異性、平面非均質性、隔夾層位置等因素對產液剖面的影響規律，可為該井的生產制度調整、控水方案優化設計提供借鑒。

1 油藏模型的建立

海上S油田為典型的邊底水油藏，主要采用定向井和水平井開發，油田開發時間較長，基礎資料較為完備。隨著生產時間的延長，油田部分水平井呈現出邊底水突破、含水快速上升的問題。因此此處以本油

田的物性參數為基礎，通過數值模擬方法對水平井的產液剖面變化開展了研究。本研究建立的模型基本參數如下：長800 m，寬520 m，頂深1400 m，油水界面1435 m，孔隙度25%，水平氣測滲透率500 mD，垂向滲透率與水平滲透率的比值為0.1，原油黏度40 mPa·s，底水模型如圖1所示。

圖1 水平井模型

模型網格采用40 m×26 m×40 m網格系統，X、Y方向的步長均為20 m，Z方向的步長為1 m。水平井長度為600 m，位于油藏中上部，距離油水界面25 m。

2 水平井產液剖面影響因素分析

基于建立的底水油藏水平井模型，研究了水平井長度、原油黏度、表皮系數(表皮系數用S表示，若S>0，表示井底有堵塞產生節流效應；若S<0，表示增產措施改善了井底周圍滲透性能，降低了井底流動阻力)、采液速度、各向異性(PERMX、PERMY、PERMZ分別代表儲層在X、Y、Z方向的滲透率)等8個因素對水平井產液剖面的影響規律。各因素取值情況如表1所示。

表1 產液剖面影響因素敏感性分析

2.1 水平井長度的影響

設置水平段長度分別為200、400、600 m，研究水平段長度對產液剖面的影響。如圖2所示，在水平井產液量一定的情況下，水平段長度越長，產液剖面越均勻且水脊上升越緩慢，越有利于延緩水平井含水上升速度。

a 200 m b 400 m c 600 m

2.2 原油黏度的影響

設置原油黏度為10、50、100 mPa·s，研究原油黏度對產液剖面和含水率的影響。如圖3所示，原油黏度越大，則生產壓差越大，底水脊進越快，見水越早；隨著原油黏度的增加，跟端和趾端液流量逐漸減少，中間逐漸增大。且模擬結果表明，隨著原油黏度的增大，水平井的穩產時間縮短，產量遞減加快，見水時間縮短，含水上升加快。

2.3 鉆井污染的影響

設置表皮系數S為0、20、40，研究鉆井污染對產液剖面的影響。如圖4所示，隨著表皮系數的增大，底水脊進變緩，產液剖面流量降低，液量難以維持；表皮系數較小時，見水早，產液剖面為凸型；表皮系數較大時，見水晚，產液剖面為凹型。

a S=0 b S=20 c S=40

2.4 采液速度的影響

設置采液速度為200、400、600、800、1000 m3/d，研究采液速度對產液剖面的影響。如圖5所示，采液速度越大，跟趾端與井筒中間液量差別越大；生產壓差越大，井筒的流入剖面越不均勻。隨著采液速度的增大，穩產期變短，但是日產油量大，累產油量高，以液帶油作用明顯；低采液速度見水時間長，含水上升慢，但是見水后，產油量同樣迅速遞減。

圖5 不同采液速度下的產液剖面

2.5 避水高度的影響

設置避水高度為5、15、25 m，研究避水高度對產液剖面的影響。如圖6所示，避水高度增大，井筒流入剖面油量增加，底水脊進到井筒延緩，壓力補充緩慢，生產壓差大；避水高度越大，產液剖面越不均勻，跟趾端效應越明顯。對于強底水油藏，避水高度越大，則穩產期越長，見水越晚，含水上升越慢，累產油量越高，開發效果越好。

圖6 不同避水高度下的產液剖面

2.6 各向異性的影響

設置垂向滲透率與水平滲透率的比值分別為0.2、0.4、0.6、0.8，研究儲層各向異性對產液剖面的影響。如圖7所示，垂向滲透率與水平滲透率的比值越大，底水脊進越快，壓力供給越充足，壓力剖面越均勻，井筒流入剖面油量越少、水量越多；產油剖面跟趾端與中間段差異減小，產液剖面由凸型過渡到凹型。

圖7 不同垂向滲透率與水平滲透率比值下的產液剖面

2.7 平面非均質性的影響

保持平均滲透率相同的情況下，研究了平面非均質性對產液剖面的影響。如圖8所示，平面非均質性越強，則高滲條帶部位底水脊進越快，能量越充足，生產壓差越小，產油量越高；高滲條帶集中分布在水平井中間部位時見水最快，生產效果最差。

圖8 平面非均質性不同情況下的產液剖面

2.8 隔夾層位置的影響

設置夾層中心與水平井跟端距離為0、100、300、500、600 m(夾層長度為水平井長度的1/3，與水平井筒的垂直距離為10 m)，研究隔夾層位置對產液剖面的影響。如圖9所示，根據模擬，存在隔夾層的部位，井筒流入剖面產油量大，產水量少，生產壓差大。由流線圖可以看出，隔夾層沿水平井筒分布，可以使脊進的底水發生繞流，抑制底水直接突進到井筒，降低含水率，有效提高底水油藏的開發效果。因此對于底水油藏，當存在隔夾層時，能夠抑制含水率的上升，增大產油量；隔夾層越靠近水平井兩端，含水上升越快，水平井產能越低；隔夾層位于水平井中部，抑制底水突進效果最好。

3 結論

(1)根據數值模擬研究結果，水平井長度越長、鉆井污染產生的表皮越大，水平井的產液剖面越均勻，此時水平井邊底水呈現均勻推進的形態，有利于減緩水平井的含水上升速度。(2)原油黏度越大、采液速度越大、避水高度越小、各向異性越強、平面非均質性越強，則產液剖面越不均勻，地層產液最先沿易流動通道產出，此時邊底水易產生局部突進；不同的隔夾層分布對產液剖面的影響不同，當隔夾層位于水平井底部中間位置時，隔夾層形成了遮擋作用，產液剖面呈現兩端高、中間低的形態，此時抑制邊底水效果最好。對于實際水平井，可結合實際井沿井身的滲透率分布、避水高度變化等因素，確定可能的出水位置，從而有針對性地開展堵控水工藝。(3)根據分析，當產液強度增大時，產液剖面分布越不均勻，中間段的產液貢獻越大。雖然邊底水突破時間提前，但水平井總體產油量升高，以液帶油效果明顯。

目前的分析結果只是基于數值模擬方法得出，由于現場對于實際生產井通過生產測井等方法實際確定產液剖面的井較少，因此還未有合適的井將理論預測結果與實際測試結果進行對比驗證。后續針對實際水平井，將進一步結合各種影響因素完善產液剖面預測方法，以更好地指導水平井生產調整和堵控水工藝的實施。