采油速度对油水界面上升和底水锥进的影响

张学磊李传亮樊 茹

（1.中国石油勘探开发研究院，北京 100083；2.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610500）

采油速度对油水界面上升和底水锥进的影响

张学磊1李传亮2樊 茹1

（1.中国石油勘探开发研究院，北京 100083；2.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610500）

底水锥进和油水界面上升是影响底水油藏开发效果的主要因素。为了研究采油速度对底水锥进和油藏界面上升速度的影响，文中采用油藏工程方法和数值模拟方法对油藏开发过程进行了研究。两种方法的研究结果是一致的：采油速度越高，油井的见水时间就越早，油水界面的上升速度就越快，油井的含水率上升就越快，油井产量的递减速度就越快。同时，井底附近的油水界面上升速度快于外边界处，因此，采油速度是影响油井产水的主要因素。在实际生产中，应选择合理的采油速度，既能满足油藏产能的要求，又要得到最大的采收率，旨在实现最佳的经济效益。

底水油藏；采油速度；油水界面；上升速度；含水率

在底水油藏的开发过程中，随着采出体积的增加，油水界面会不断升高，从而达到驱替原油的目的［1-2］。与此同时，底水的锥进，又严重影响着油井的正常生产，使油井过早出现水淹情况，降低了底水的驱替效率。采油速度的大小，对油水界面的上升会产生一定的影响，同时也影响着底水的锥进过程［3-4］。

因此，在研究过程中，深入地了解不同采油速度情况下的底水驱动机理，对于底水油藏的开发是十分有益的。

1 采油速度对见水时间的影响

开采底水油藏时，油井的见水时间越早，越不利于底水驱油。因此，提高底水油藏驱油效率的重要方法之一，就是推迟油井的见水时间。油井的见水时间又与油藏的采油速度有关，采油速度越高，油井的见水时间就越短。

为防止底水锥进，油井的射孔井段一般位于含油层段的顶部，底部留有一定的避水高度（见图1）。油井投产后，底水在生产压差的作用下不断向上锥进。底水从油水界面锥进到井底的时间，即油井的见水时间为

采油速度与日产油量的关系式为

将式（2）代入式（1），得油井见水时间计算公式

从式（3）可以看出，采油速度越高，油井的见水时间就越短。

若油井的含油高度为30 m，射开厚度为10 m，井控地质储量为365 m3，地层水黏度为0.2 mPa·s，地层原油黏度为0.5 mPa·s，地层水平渗透率为50×10-3μm2，垂向渗透率系数为0.4，油井泄油半径为500 m，油井的完井半径为0.1 m，油井的表皮因子为3，储层岩石孔隙度为0.15。按照采油速度为1%计算，油井见水时间大约为10 d；若采油速度为2%，则见水时间则缩短为5 d。由此可见，采油速度对油井的见水时间影响很大。

2 对油水界面上升速度的影响

采油速度对油水界面上升速度的影响机理十分复杂，不能用简单的油藏工程方法进行计算，只能借助于数值模拟方法。

模拟计算是在单井径向锥进模型上完成的，储层上部30 m为油层，下部为水层，油井射开顶部的10 m油层，避水高度设计为20 m，油井定液量生产，按1%，2%，3%的采油速度模拟计算衰竭式开采10 a的生产过程。

图2是采油速度为1%时的油水界面上升图，由图2可以看出，井筒附近的油水界面上升最快，外边界处的油水界面上升较慢。第一年油水界面的上升速度最快，井筒附近上升了近20 m，此后由于压力波及范围增大而逐渐变缓；外边界处受生产压差的影响较小，上升速度缓慢，平均每年上升大约0.5 m；而中间部分的油水界面上升相对均匀，平均每年上升约3 m。

图3为3种采油速度下衰竭式开采5 a时的油水界面上升图。由图中计算结果可以看出，采油速度越大，油水界面上升速度就越快。采油速度每增加一个百分点，油水界面每年平均上升约1.5 m。

图4为地层某网格节点的含水饱和度变化图。采油速度为1%时网格点含水饱和度发生骤变的时间点为第547天，此后，在短短一年时间内急剧上升到70%并趋于稳定。

采油速度为2%和3%的拐点分别为第243天和第152天，并且最终的含水饱和度略大于前者。可见，采油速度越大，底水水锥的速度就越快，油井见水的时间就越短。

图5为3种采油速度下油井的含水率和采出程度变化曲线。由图中曲线可以看出，油藏开采10 a后，采油速度为3%的产油量从300 t·d-1递减到了75 t·d-1，递减了75%。而1%采油速度的油井产量从100 t·d-1递减到了58 t·d-1，递减了42%。由此可见，采油速度越高，产量递减得就越快。

从图5中的含水率变化曲线可以看出，采油速度为1%的第10年的含水率为42.1%，而采油速度为3%的含水率则为61.3%。采油速度越高，含水上升得也就越快。

3 结论

1）采油速度越高，油井的见水时间就越短。

2）采油速度越高，油水界面的上升速度就越快，但是，井底附近的上升速度快于外边界的上升速度，呈锥进状态。

3）采油速度越高，含水上升速度就越快，产量递减幅度就越大。

4）井底附近的油水界面上升速度快于外边界，对油井含水的影响较大，因此，控制油井的含水率应着眼于井底附近的工艺措施。

4 符号注释

ho为油层的含油高度，m；hp为油层的射开厚度，m；qo为油井的产量，t·d-1；re为油井的泄油半径，m；rw为油井完井半径，m；St为油井总表皮因子；tbt为油井见水时间，d；a为地层垂向渗透率系数，即地层垂向渗透率与水平渗透率的比值；φ为地层岩石的孔隙度，%；μR为地层水、油的黏度比；vo为采油速度；No为油藏地质储量，m3。

［1］ 李传亮.油藏工程原理［M］.北京：石油工业出版社，2005.

Li Chuanliang.Fundamentals of reservoir engineering［M］.Beijing：Petroleum Industry Press，2005.

［2］ 李传亮.底水油藏的压锥效果分析［J］.大庆石油地质与开发，2006，25（5）：45-46.

LiChuanliang.Analysis on coning controlofbottom water reservoir［J］.Petroleum Geology & Oilfield Developmentin Daqing，2006，25（5）：45-46.

［3］ 李传亮.水锥形状分析：与朱圣举先生商榷［J］.新疆石油地质，2002，23（1）：74-75.

Li Chuanliang.An Analysis on water coning shape：a discussion with Mr.Zhu Shengju［J］.Xinjiang Petroleum Geology，2002，23（1）：74-75.

［4］ 李传亮.利用矿场资料确定底水油藏油井临界产量的新方法［J］.石油钻采工艺，1993，15（5）：59-62.

Li Chuanliang.A new method to determine critical production with oil field data for bottom-water reservoir［J］.Oil Drilling& Production Technology，1993，15（5）：59-62.

Influence of recovery rate on movement velocity of oil-water contact and bottom-water coning

Zhang Xuelei1Li Chuanliang2Fan Ru1
(1.Research Institute of Exploration and Development,PetroChina,Beijing 100083,China;2.State Key Laboratory of Oil/Gas Reservoir Geology and Exploitation,Southwest Petroleum University,Chengdu 610500,China)

The bottom-water coning and oil-water contact movement are the main factors which influence the development effect of bottom-water reservoir.In order to analyze the impact of recovery rate on the bottom-water coning and the movement velocity of oilwater contact,this paper adopts the reservoir engineering and numerical simulation method to study the development process.The results of two methods are unanimous.The higher the recovery rate is,the earlier the water breakthrough time comes,and the sooner the movement velocity of oil-water contact and the ascending of the water cut are,then the quicker the decline rate of oil production is.The movement velocity of oil-water contact around the downhole is obviously faster than that at external boundary.Therefore,the oil recovery is the main factor which affects the water production rate and the reasonable recovery rate must be chosen in practice. According to the reasonable recovery rate,the requirement of reservoir deliverability can be met,the maximum recovery factor is also obtained and the optimum economic benefit is achieved.

bottom-water reservoir,recovery rate,oil-water contact,movement velocity,water cut.

四川省应用基础研究项目“双重有效应力在油藏工程中的应用基础研究”（04zy029-114）资助

TE357

A

2009-11-23；改回日期：2010-07-12。

张学磊，男，1983年生，在读博士研究生，主要从事油气田开发方案设计研究。E-mail：petrozxl@163.com。

（编辑 刘 丽）

1005-8907（2010）05-583-03

张学磊，李传亮，樊茹.采油速度对油水界面上升和底水锥进的影响［J］.断块油气田，2010，17（5）：583-585.

Zhang Xuelei，Li Chuanliang，Fan Ru.Influence of recovery rate on movement velocity of oil-water contact and bottom-water coning［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2010，17（5）：583-585.