双层完井排液压锥中排水量的确定方法

周飞 刘彦成 刘帆 李新战 孟建勋 刘彦武

(1.陕西省榆林市第二实验中学;2.西南石油大学;3.西安石油大学)

双层完井排液压锥中排水量的确定方法

周飞1刘彦成2刘帆1李新战2孟建勋2刘彦武3

(1.陕西省榆林市第二实验中学;2.西南石油大学;3.西安石油大学)

双层完井排液压锥是一种相对新颖且有效的控制底水锥进的方法,在世界范围内受到广泛的关注和应用。为了更好地将其技术应用于开发底水油藏,针对 Wojtanowicz A.K.提出开发底水油藏的新思维“双层完井排液压锥”,对底水油藏油井的排水量问题进行了研究,推导出油井产量与排水量的关系,这对进一步做好底水油藏油井的生产管理工作和科学开发底水油藏有一定的指导意义。

底水油藏 完井排液 油井产量 排水量

底水油藏开发过程中,不可避免地发生底水锥进,对该难题已有大量的研究和认识[1-5]。本文针对解决该难题相对新颖的思路——双层完井排液压锥 (DWS)技术展开研究[6],基于科学开发底水油藏和充分利用底水能量,通过理论推导出一定条件的油井产量下所对应的合理排水量,这对于底水油藏的高效合理开发有着重要的现实意义。

1 理论推导

针对A.K.Wojtanowicz提出的开采无隔板底水油藏方法——“双层完井排液压锥”,得到如下的理论公式[7]。

其理论假设条件如下:

◇满足达西定律;

◇稳定状态和平面径向流;

◇流体视为不可压缩流体;

◇水平渗透率满足:Kh= Kradial= Kx= Ky;

◇油层射孔段在油层的上部,水层射孔段在油水界面下部;

◇在水层中的渗流同样也是平面径向流;

◇没有气顶,只有原油和地层水的流动;

◇储层有强水驱作用,即水层的厚度不随时间变化;

◇hw、hx、hpw、hc等是储层的实际参数 (常数);ho是油层的厚度,随着开采的进行油层厚度不断下降,但是满足如下条件:ho>hc。

图1 DWS控制底水锥进的示意图

基于上述假设和图1所示的模型,油井压力平衡需满足如下关系式:

式中 ΔPtop——顶部油层射孔段处的压力,MPa;

ΔPbot——底部油层射孔段处的压力,MPa;

ΔPcow1——发生“水锥”、突破油层时的临界毛管压力,MPa;

ΔPcow2——发生“油锥”、突破水层时的临界毛管压力,MPa。

式中 ρw——水相密度,kg/m3;

ρo——油相密度,kg/m3;

g——重力加速度 (取9.8),m/s2;

hw——水层厚度,cm;

hx——水层射孔段的高度,cm;

hpw——水层射开厚度,cm。

由达西定量推导得到如下油井产液量的关系式:

式中 Qtop——油层段产油量,m3/d;

Qbottom——水层段产水量,m3/d;

M ——流度比,无量纲;

Bw——原油的体积系数;

hw——水层厚度,m;

hd——水层射开端距离油水界面处的高度,

式中 ΔPbot——底部水层射孔段处泵提供的压力,MPa;

Kw——油层渗透率 ,10-3μm2;

μw——水相黏度,mPa·s。

2 排水量的确定

以塔里木盆地砂岩底水油藏某油井为例,其油井参数如下:

图2是结合油田实际生产数据和给定经济极限产油量下对应的平衡排水量之间的关系曲线。

图2 DWS控制底水锥进中产油量、排水量与泵所产生压力之间的关系图

结合上述理论和图2可以得出,当排水量大于A点处的临界排水量时,则会使理论公式 (1)达不到平衡,即储层中OWC处的平衡打破,油反而会突破到水层,显然这样做不仅浪费了大量的能量(泵所提供动力),而且有违排水压锥的现实目的;反之,产油量大于B点处的临界产油量时,则会发生底水锥进,甚至水淹,也达不到排水压锥的效果。所以,综合考虑,在一定的产油量下 Q经济极限=45 m3/d,交点 A处对应的排水量为合理排水量。

3 结论

本文研究了无隔板底水油藏油井中抑制底水锥进的方法,同时指出了在双层完井排液中油井临界产油量Qtop、临界排水量Qbottom与泵所提供的压力ΔPbot之间的理论关系,并理论推导出一定产油量下的最佳排水量 (B点处对应的 Qbottom),对科学开发底水油藏有一定的现实意义。

[1]Leonid M Surguchev.Water shut-off:simulation and laboratory evaluation:SPE 50609[R],1998.

[2]李传亮.带隔板底水油藏油井射孔井段的确定方法[J].新疆石油地质,2004,25(2):199-201.

[3]李传亮.带隔板底水油藏油井见水时间预报公式[J].大庆石油地质与开发,1997,16(4):49-50.

[4]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):45-47.

[5]范凤英.化学凝胶隔板阻断底水锥进矿场试验[J].钻采工艺,2003,26(4):86-89.

[6]Fia Adhl Utama.An analytical model to predict segregated flow in the downhole water sink completion and anisotropic reservoir:SPE 120196[R],2008.

[7]Jin L.An analytical model for water coning control installation in reservoir with bottom water:PETSOC[R],2009.

10.3969/j.issn.1002-641X.2010.12.011

2010-06-08)