摘要：采油工程是油田開采過程中根據(jù)開發(fā)目標(biāo)通過生產(chǎn)井和注入井對油藏采取的各項工程技術(shù)措施的總稱。作為一門綜合性應(yīng)用學(xué)科，它所研究的是可經(jīng)濟(jì)有效地作用于油藏，以提高油井產(chǎn)量和原油采收率的各項工程技術(shù)措施的理論、工程設(shè)計方法及實(shí)施技術(shù)。

　　關(guān)鍵詞：油藏采油,采油工程,能源建設(shè)論文

　　采油工程面對的是不同地質(zhì)條件和動態(tài)不斷變化的各種類型的油藏，只有根據(jù)油藏地質(zhì)條件和動態(tài)變化，正確地選擇和實(shí)施技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的工程技術(shù)方案，才能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果。要做到這一點(diǎn)，就必須掌握各種工程技術(shù)措施的基本原理、計算與工程設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)行綜合對比分析。

　　1概況

　　陸梁油田呼圖壁河組底水油藏(K1h23-4)具有層薄、幅度低、滲透率高的特點(diǎn),與國內(nèi)外常見的厚油水層底水油藏相比,差異較大[1-4]。隨著油藏的深入開發(fā),油井底水嚴(yán)重錐進(jìn),產(chǎn)量明顯遞減。為了改善開發(fā)效果,陸梁油田開展了排水采油工藝礦場試驗,應(yīng)用效果較好,但對于如何篩選排水采油井、確定排采工藝參數(shù)認(rèn)識不清,急需加強(qiáng)相關(guān)理論研究指導(dǎo)生產(chǎn)。K1h23-4油藏頂面為東西向短軸背斜,構(gòu)造幅度變化不大,閉合度為8~10 m。部分井點(diǎn)儲層存在鈣質(zhì)單一薄夾層,平面基本呈透鏡體展布。油層孔隙度30.12%,空氣滲透率522.9×10-3μm2,原油密度0.883g/cm3,40℃時原油黏度49.7 mPa?s。截至2009年5月,K1h23-4油藏累計產(chǎn)油量為82.59×104 t,累計產(chǎn)液量為210.23×104 m3,累計注水量為170.29×104 m3,采出程度為17.72%。

　　2模型建立及歷史擬合

　　根據(jù)K1h23-4油藏地質(zhì)研究成果、流體高壓物性實(shí)驗以及生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù),結(jié)合排水采油機(jī)理[5-6],依次建立了油藏的構(gòu)造模型、屬性模型、流體模型及生產(chǎn)動態(tài)模型,從而構(gòu)成了完整的油藏數(shù)值模擬模型。構(gòu)造模型采用角點(diǎn)坐標(biāo),劃分網(wǎng)格為160×80×10,平面上網(wǎng)格大小為41 m×39 m,縱向網(wǎng)格大小根據(jù)地層厚度變化劃分。Fetchovich水體計算速度快、范圍比較廣,因此采用Fetchovich水體模擬底水。基于上述油藏數(shù)值模擬模型,以壓力、累計產(chǎn)油量、累計產(chǎn)水量和綜合含水率為擬合指標(biāo),對K1h23-4油藏43口生產(chǎn)井進(jìn)行歷史擬合,效果較好。為了提高排水采油模擬計算精度,滿足排水采油影響因素研究的需要,截取K1h23-4油藏模型排水采油井LU2180周圍663 m×615 m區(qū)域建立單井模型,并進(jìn)行局部網(wǎng)格加密,平面網(wǎng)格尺寸為5 m×6 m,縱向為1 m。3排水采油技術(shù)影響因素

　　3.1油藏地質(zhì)參數(shù)

　　3.1.1垂直水平滲透率比薄層底水油藏垂直水平滲透率比值(Kv/Kh)越大,其垂向滲流能力越強(qiáng),底水的錐進(jìn)速度加快,水平方向原油的滲流能力降低。Kv/Kh值由0.01增大到0.50時,排水采油增油量(排水采油累計產(chǎn)油量與不實(shí)施排水采油開發(fā)的累計產(chǎn)油量之差)減小0.73×104 m3,即油藏Kv/Kh值越大,排水采油效果越差。

　　3.1.2底水能量反映油藏底水能量的參數(shù)主要有底水體積和水侵系數(shù)。相同的生產(chǎn)壓差下,底水能量越大,底水錐進(jìn)越快,底水體積由實(shí)際水體體積的50倍增大到500倍,對應(yīng)水侵系數(shù)從900 m3/(d?MPa)增加到9 000 m3/(d?MPa)時,排水采油增油量減小0.98×104 m3,因此,排水采油技術(shù)對于底水能量較小的薄層底水油藏有較好的控錐增油效果。

　　3.1.3隔夾層位置和大小K1h23-4油藏存在鈣質(zhì)薄夾層,研究隔夾層位置與半徑對排水采油開發(fā)效果的影響規(guī)律,有利于根據(jù)隔夾層的發(fā)育情況合理篩選排水采油井。本文研究了隔夾層距離油水界面位置分別為7.5,4.5,0.5,-0.5,-1.5,-2.5,-3.5,-5.5,-7.5 m(“-”表示隔夾層位置在油水界面下方),隔夾層半徑分別為55,105,155,205,225 m的排水采油開發(fā)效果。采油井和排水井的射孔位置距油水界面分別為9.5,-2.5 m。

　　3.1.3.1隔夾層位置由模擬計算結(jié)果可知,不同隔夾層半徑下的累計產(chǎn)油量和累計增油量隨隔夾層距離油水界面位置變化趨勢基本相同,以隔夾層半徑為105 m時為例詳細(xì)說明(見圖1、圖2)。圖1累計產(chǎn)油量與隔夾層位置關(guān)系圖2累計增油量與隔夾層位置關(guān)系由圖1、圖2可知,隔夾層的位置對排水采油的影響較大,不同區(qū)域,影響規(guī)律不同。當(dāng)隔夾層位于區(qū)域Ⅰ時,隔夾層位置越靠近排水井射孔位置,其抑制排水井以下底水錐進(jìn)的作用越明顯,且排水井通過排水使得隔夾層到油水界面區(qū)域內(nèi)的壓力降低,較好地平衡了由于采油而產(chǎn)生的壓降,由此,隔夾層和排水井的共同作用使得排水采油的累計產(chǎn)油量和增油量緩慢增加。當(dāng)隔夾層中部位于距油水界面-3.5 m時,排水采油累計產(chǎn)油量和增油量最大。當(dāng)隔夾層位于區(qū)域Ⅱ時,隔夾層位置越靠近排水井射孔位置,其阻礙底水向排水井滲流的作用越強(qiáng),使得排水井無法起到排水、抑制水錐的作用。排水采油的累計產(chǎn)油量和增油量迅速減少,開發(fā)效果逐漸變差。當(dāng)隔夾層位于區(qū)域Ⅲ時,隨著隔夾層位置遠(yuǎn)離排水井的射孔位置,其對排水井的阻礙作用逐漸降低,排水采油的累計產(chǎn)油量和增油量逐漸增加,但隔夾層位置越靠近采油井的射孔位置,即使不采用排水采油,隔夾層對底水錐進(jìn)也有較好的抑制作用,因此排水采油的增油量逐漸降低。

　　3.1.3.2隔夾層半徑由圖3、圖4可知,當(dāng)隔夾層中部位于距油水界面-3.5,-5.5,-7.5 m時,排水采油的累計產(chǎn)油量和增油量隨著隔夾層分布范圍的增大而增加,這是由于在排水井射孔位置以下時,隔夾層范圍越大,底水向上錐進(jìn)的難度越大,有利于改善排水采油的開發(fā)效果。圖3累計產(chǎn)油量與隔夾層半徑關(guān)系圖4累計增油量與隔夾層半徑關(guān)系當(dāng)隔夾層中部位于距油水界面-2.5 m(排水井射孔位置)時,由于隔夾層阻擋了排水井的排水通道,起不到增油的作用。當(dāng)隔夾層中部位于距油水界面-1.5,-0.5,0.5,4.5,7.5 m,即隔夾層位于排水井射孔位置以上時,隨著隔夾層分布范圍增大,排水井排水產(chǎn)生的壓降很難向上傳播從而平衡采油井采油產(chǎn)生的壓降,使得底水錐進(jìn)到采油井,累計產(chǎn)油量減少,但隔夾層分布增大到一定范圍后,隔夾層對底水錐進(jìn)的抑制作用逐漸增強(qiáng),緩解了由于排水增油效果下降所帶來的損失,因此累計產(chǎn)油量又逐漸增加。對于排水采油的增油量,由于隨著隔夾層分布范圍的增大,不實(shí)施排水采油生產(chǎn)井的累計產(chǎn)油量也不斷增加,因此,排水采油增油量不斷降低。綜上所述,隔夾層對薄層底水油藏排水采油的影響十分復(fù)雜,加深對油藏隔夾層分布的認(rèn)識程度,處理好隔夾層與采油及排水射孔位置的關(guān)系,可以得到較好的排水采油效果。底水錐進(jìn)嚴(yán)重、底水部位隔夾層發(fā)育的生產(chǎn)井可作為排水采油井,排水井射孔位置在隔夾層以上1 m左右,可以獲得最佳的排水采油效果。

　　3.2排采工藝參數(shù)

　　3.2.1采油井射孔位置及打開程度射孔位置越接近油水界面,排水形成的壓降傳播至采油井井底所需時間越短,因此排水采油增油量增加。油藏上部打開25%的排水采油增油量比油藏下部打開25%增加0.30×104 m3;但受排水能力的限制,容易導(dǎo)致底水快速錐進(jìn),導(dǎo)致排水采油累計產(chǎn)油量減小,油藏上部打開25%比油藏下部打開25%排水采油累計產(chǎn)油量減少0.26×104 m3。因此,底水油藏油井的射孔位置并不是距離油水界面越近越好。油層射孔打開程度從16.7%增加到100%時,排水采油累計產(chǎn)油量減少0.09×104 m3,增油量增加0.12×104 m3。主要原因在于,增大射孔打開程度,容易導(dǎo)致底水快速錐進(jìn),造成油井含水率上升,產(chǎn)油量降低,油井見水時間早,開發(fā)效果差。但隨著射孔打開程度的增加,排水采油增油量先增加后減小,因此,射孔打開程度并不是越大越好。綜合考慮含水率和產(chǎn)油量,當(dāng)油井射孔打開程度50%時油井排水后的增油量最大,因此,最佳射孔打開程度在50%左右。3.2.2排水層位排水層位距離油水界面越遠(yuǎn),排水采油累計產(chǎn)油量和增油量越低,排水采油效果越不理想,排水層位頂面距油水界面6 m的排水采油增油量比距離為1 m時減少0.09×104 m3,因此,排水層位不宜距離油水界面太遠(yuǎn)。

　　3.2.3排水速度排水采油井排水速度的提高,可以在下部水層中產(chǎn)生較大的壓降,從而平衡上部油井產(chǎn)油造成的壓降,起到抑制底水錐進(jìn)、降低油井含水率的作用。由模擬計算結(jié)果可知,排水速度由15 m3/d增加到60 m3/d時,排水采油增油量增加3.58×104 m3,但排水速度不宜過大,否則會導(dǎo)致油層原油向下倒灌,形成倒錐。當(dāng)以排水速度為15 m3/d生產(chǎn)時,底水錐進(jìn)嚴(yán)重,油井含水上升快;當(dāng)排水速度為60 m3/d時,排水井產(chǎn)油量大幅增加,形成倒錐。因此,排水速度存在一個最佳范圍,確定時應(yīng)綜合考慮采油井的產(chǎn)液速度、底水能量和經(jīng)濟(jì)等因素。3.2.4產(chǎn)液速度同一排水速度下,采油井產(chǎn)液速度越大,產(chǎn)油量越高;但油井產(chǎn)液速度過高,會導(dǎo)致底水錐進(jìn),含水率快速上升。產(chǎn)液速度由10 m3/d增大到35 m3/d時,產(chǎn)油量增加15 271 m3,含水率增加30.57%。因此,排水采油井產(chǎn)液速度存在一個合理范圍。由研究結(jié)果可知,產(chǎn)液速度為15 m3/d時排水采油增油量最高,再增大產(chǎn)液速度,會導(dǎo)致采油井產(chǎn)油量降低,含水率急劇上升,因此,最佳的產(chǎn)液速度為15 m3/d左右。

　　4結(jié)論

　　1)薄層底水油藏垂直水平滲透率比與底水體積越小,排水采油效果越好。隔夾層位于油藏不同區(qū)域時,對排水采油開發(fā)效果的影響規(guī)律不同,底水錐進(jìn)嚴(yán)重、底水部位隔夾層發(fā)育的生產(chǎn)井可作為排水采油井,排水井射孔位置在隔夾層以上1 m左右,可以獲得最佳的排水采油效果。2)采油井射孔位置越接近油水界面,排水采油增油量越大,產(chǎn)油量越小,合理的射孔位置應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)等因素加以確定;隨著射孔打開程度的增加,排水采油增油量先增加后減小,LU2180井最佳射孔打開程度在50%左右。3)排水層位距離油水界面越遠(yuǎn),排水采油控錐增油效果越差;提高排水采油井排水速度可以增加排水采油增油量,但速度過大會導(dǎo)致油層原油向下倒灌,形成倒錐,確定排水層位合理范圍時應(yīng)綜合考慮底水能量、經(jīng)濟(jì)等因素;采油井產(chǎn)液速度越大,產(chǎn)油量越高,但速度過大會導(dǎo)致底水錐進(jìn),含水率上升,LU2180井最佳的產(chǎn)液速度為15 m3/d左右。