薄层底水油藏排水采油技术影响因素研究

孙晓飞，张艳玉，袁岭，王中武，陈会娟，谷建伟

（1.中国石油大学（华东）石油工程学院，山东 青岛 266580；2.中国石化胜利石油管理局石油开发中心，山东 东营 257001；3.中国石油新疆油田公司陆梁油田作业区，新疆 克拉玛依 834000）

薄层底水油藏排水采油技术影响因素研究

孙晓飞1，张艳玉1，袁岭2，王中武3，陈会娟1，谷建伟1

（1.中国石油大学（华东）石油工程学院，山东 青岛 266580；2.中国石化胜利石油管理局石油开发中心，山东 东营 257001；3.中国石油新疆油田公司陆梁油田作业区，新疆 克拉玛依 834000）

系统研究了油藏地质参数与排采工艺参数对薄层底水油藏排水采油技术的影响，定量分析了各因素的作用机理及影响规律。研究表明，排水采油技术对于垂直水平渗透率比较小、底水能量较弱的薄层底水油藏适用性较强；隔夹层从距离油水界面-7.5～7.5 m变化时，排水采油累计产油量呈现缓慢增加—迅速减少—逐渐增加的变化规律，而累计增油量则呈现缓慢增加—迅速减少—迅速增加—逐渐降低的变化规律；当隔夹层中部位于排水井射孔位置时，隔夹层半径的增加有利于排水采油井控水产油，但位于排水井射孔位置以上时，累计产油量先减少后增加，排水采油增油量不断降低；采油井射孔位置越接近油水界面，排水采油增油量越大，产油量越小；最佳射孔打开程度为50%左右；排水层位距离油水界面不宜太远；排水速度与产液速度并非越大越好。研究结果可为现场合理实施排水采油技术提供参考依据。

薄层底水油藏；油藏数值模拟；排水采油；影响因素

1 概况

陆梁油田呼图壁河组底水油藏（K1h23-4）具有层薄、幅度低、渗透率高的特点，与国内外常见的厚油水层底水油藏相比，差异较大［1-4］。随着油藏的深入开发，油井底水严重锥进，产量明显递减。为了改善开发效果，陆梁油田开展了排水采油工艺矿场试验，应用效果较好，但对于如何筛选排水采油井、确定排采工艺参数认识不清，急需加强相关理论研究指导生产。

K1h23-4油藏顶面为东西向短轴背斜，构造幅度变化不大，闭合度为8～10 m。部分井点储层存在钙质单一薄夹层，平面基本呈透镜体展布。油层孔隙度30.12%，空气渗透率522.9×10-3μm2，原油密度0.883 g/cm3，40℃时原油黏度49.7 mPa·s。截至2009年5月，K1h23-4油藏累计产油量为82.59×104t，累计产液量为210.23×104m3，累计注水量为170.29×104m3，采出程度为17.72%。

2 模型建立及历史拟合

根据K1h23-4油藏地质研究成果、流体高压物性实验以及生产动态数据，结合排水采油机理［5-6］，依次建立了油藏的构造模型、属性模型、流体模型及生产动态模型，从而构成了完整的油藏数值模拟模型。构造模型采用角点坐标，划分网格为160×80×10，平面上网格大小为41 m×39 m，纵向网格大小根据地层厚度变化划分。Fetchovich水体计算速度快、范围比较广，因此采用Fetchovich水体模拟底水。基于上述油藏数值模拟模型，以压力、累计产油量、累计产水量和综合含水率为拟合指标，对K1h23-4油藏43口生产井进行历史拟合，效果较好。为了提高排水采油模拟计算精度，满足排水采油影响因素研究的需要，截取K1h23-4油藏模型排水采油井LU2180周围663 m×615 m区域建立单井模型，并进行局部网格加密，平面网格尺寸为5 m×6 m，纵向为1 m。

3 排水采油技术影响因素

3.1 油藏地质参数

3.1.1 垂直水平渗透率比

薄层底水油藏垂直水平渗透率比值（Kv/Kh）越大，其垂向渗流能力越强，底水的锥进速度加快，水平方向原油的渗流能力降低。Kv/Kh值由0.01增大到0.50时，排水采油增油量（排水采油累计产油量与不实施排水采油开发的累计产油量之差）减小0.73×104m3，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参数主要有底水体积和水侵系数。相同的生产压差下，底水能量越大，底水锥进越快，底水体积由实际水体体积的50倍增大到500倍，对应水侵系数从900 m3/（d·MPa）增加到9 000 m3/（d·MPa）时，排水采油增油量减小0.98×104m3，因此，排水采油技术对于底水能量较小的薄层底水油藏有较好的控锥增油效果。

3.1.3 隔夹层位置和大小

K1h23-4油藏存在钙质薄夹层，研究隔夹层位置与半径对排水采油开发效果的影响规律，有利于根据隔夹层的发育情况合理筛选排水采油井。本文研究了隔夹层距离油水界面位置分别为7.5，4.5，0.5，-0.5，-1.5，-2.5，-3.5，-5.5，-7.5 m（“-”表示隔夹层位置在油水界面下方），隔夹层半径分别为55，105，155，205，225 m的排水采油开发效果。采油井和排水井的射孔位置距油水界面分别为9.5，-2.5 m。

预后方面，华盛顿大学Loannou（摘要885）一项研究旨在构建能够预测NAFLD及ALD患者HCC发生风险的模型。模型共纳入年龄、性别、糖尿病、身体体重指数、血小板计数、血白蛋白及AST/ALT比值。该模型有助于判断肝癌风险，制定精准的筛选方案。

3.1.3.1 隔夹层位置

由模拟计算结果可知，不同隔夹层半径下的累计产油量和累计增油量随隔夹层距离油水界面位置变化趋势基本相同，以隔夹层半径为105 m时为例详细说明（见图1、图2）。

图1 累计产油量与隔夹层位置关系

图2 累计增油量与隔夹层位置关系

由图1、图2可知，隔夹层的位置对排水采油的影响较大，不同区域，影响规律不同。

当隔夹层位于区域Ⅰ时，隔夹层位置越靠近排水井射孔位置，其抑制排水井以下底水锥进的作用越明显，且排水井通过排水使得隔夹层到油水界面区域内的压力降低，较好地平衡了由于采油而产生的压降，由此，隔夹层和排水井的共同作用使得排水采油的累计产油量和增油量缓慢增加。当隔夹层中部位于距油水界面-3.5 m时，排水采油累计产油量和增油量最大。

当隔夹层位于区域Ⅱ时，隔夹层位置越靠近排水井射孔位置，其阻碍底水向排水井渗流的作用越强，使得排水井无法起到排水、抑制水锥的作用。排水采油的累计产油量和增油量迅速减少，开发效果逐渐变差。

当隔夹层位于区域Ⅲ时，随着隔夹层位置远离排水井的射孔位置，其对排水井的阻碍作用逐渐降低，排水采油的累计产油量和增油量逐渐增加，但隔夹层位置越靠近采油井的射孔位置，即使不采用排水采油，隔夹层对底水锥进也有较好的抑制作用，因此排水采油的增油量逐渐降低。

3.1.3.2 隔夹层半径

由图3、图4可知，当隔夹层中部位于距油水界面-3.5，-5.5，-7.5 m时，排水采油的累计产油量和增油量随着隔夹层分布范围的增大而增加，这是由于在排水井射孔位置以下时，隔夹层范围越大，底水向上锥进的难度越大，有利于改善排水采油的开发效果。

图3 累计产油量与隔夹层半径关系

图4 累计增油量与隔夹层半径关系

当隔夹层中部位于距油水界面-1.5，-0.5，0.5，4.5，7.5 m，即隔夹层位于排水井射孔位置以上时，随着隔夹层分布范围增大，排水井排水产生的压降很难向上传播从而平衡采油井采油产生的压降，使得底水锥进到采油井，累计产油量减少，但隔夹层分布增大到一定范围后，隔夹层对底水锥进的抑制作用逐渐增强，缓解了由于排水增油效果下降所带来的损失，因此累计产油量又逐渐增加。对于排水采油的增油量，由于随着隔夹层分布范围的增大，不实施排水采油生产井的累计产油量也不断增加，因此，排水采油增油量不断降低。

综上所述，隔夹层对薄层底水油藏排水采油的影响十分复杂，加深对油藏隔夹层分布的认识程度，处理好隔夹层与采油及排水射孔位置的关系，可以得到较好的排水采油效果。底水锥进严重、底水部位隔夹层发育的生产井可作为排水采油井，排水井射孔位置在隔夹层以上1 m左右，可以获得最佳的排水采油效果。

3.2 排采工艺参数

3.2.1 采油井射孔位置及打开程度

射孔位置越接近油水界面，排水形成的压降传播至采油井井底所需时间越短，因此排水采油增油量增加。油藏上部打开25%的排水采油增油量比油藏下部打开25%增加0.30×104m3；但受排水能力的限制，容易导致底水快速锥进，导致排水采油累计产油量减小，油藏上部打开25%比油藏下部打开25%排水采油累计产油量减少0.26×104m3。因此，底水油藏油井的射孔位置并不是距离油水界面越近越好。

油层射孔打开程度从16.7%增加到100%时，排水采油累计产油量减少0.09×104m3，增油量增加0.12× 104m3。主要原因在于，增大射孔打开程度，容易导致底水快速锥进，造成油井含水率上升，产油量降低，油井见水时间早，开发效果差。但随着射孔打开程度的增加，排水采油增油量先增加后减小，因此，射孔打开程度并不是越大越好。综合考虑含水率和产油量，当油井射孔打开程度50%时油井排水后的增油量最大，因此，最佳射孔打开程度在50%左右。

3.2.2 排水层位

排水层位距离油水界面越远，排水采油累计产油量和增油量越低，排水采油效果越不理想，排水层位顶面距油水界面6 m的排水采油增油量比距离为1 m时减少0.09×104m3，因此，排水层位不宜距离油水界面太远。

3.2.3 排水速度

排水采油井排水速度的提高，可以在下部水层中产生较大的压降，从而平衡上部油井产油造成的压降，起到抑制底水锥进、降低油井含水率的作用。由模拟计算结果可知，排水速度由15 m3/d增加到60 m3/d时，排水采油增油量增加3.58×104m3，但排水速度不宜过大，否则会导致油层原油向下倒灌，形成倒锥。当以排水速度为15 m3/d生产时，底水锥进严重，油井含水上升快；当排水速度为60 m3/d时，排水井产油量大幅增加，形成倒锥。因此，排水速度存在一个最佳范围，确定时应综合考虑采油井的产液速度、底水能量和经济等因素。

3.2.4 产液速度

同一排水速度下，采油井产液速度越大，产油量越高；但油井产液速度过高，会导致底水锥进，含水率快速上升。产液速度由10 m3/d增大到35 m3/d时，产油量增加15 271 m3，含水率增加30.57%。因此，排水采油井产液速度存在一个合理范围。由研究结果可知，产液速度为15 m3/d时排水采油增油量最高，再增大产液速度，会导致采油井产油量降低，含水率急剧上升，因此，最佳的产液速度为15 m3/d左右。

4 结论

1）薄层底水油藏垂直水平渗透率比与底水体积越小，排水采油效果越好。隔夹层位于油藏不同区域时，对排水采油开发效果的影响规律不同，底水锥进严重、底水部位隔夹层发育的生产井可作为排水采油井，排水井射孔位置在隔夹层以上1 m左右，可以获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，产油量越小，合理的射孔位置应综合考虑经济等因素加以确定；随着射孔打开程度的增加，排水采油增油量先增加后减小，LU2180井最佳射孔打开程度在50%左右。

3）排水层位距离油水界面越远，排水采油控锥增油效果越差；提高排水采油井排水速度可以增加排水采油增油量，但速度过大会导致油层原油向下倒灌，形成倒锥，确定排水层位合理范围时应综合考虑底水能量、经济等因素；采油井产液速度越大，产油量越高，但速度过大会导致底水锥进，含水率上升，LU2180井最佳的产液速度为15 m3/d左右。

［1］杨光璐.块状底水稠油藏水平井部署界限模拟研究［J］.断块油气藏，2009，16（4）：97-99. Yang Guanglu.Allocation threshold study for the horizontal well in block heavy oil reservoir with edge and bottom water［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2009，16（4）：97-99.

［2］彭得兵，唐海，吕栋梁，等.隔夹层对薄层底水油藏排水采油动态影响研究［J］.西安石油大学学报：自然科学版，2009，24（4）：36-38. Peng Debing，Tang Hai，Lv Dongliang，etal.Influence ofthe impervious interbeds on the drainage and oil production performance of the thin oil reservoir with bottom water［J］.Journal of Xi′an Shiyou University：Natural Science Edition，2009，24（4）：36-38.

［3］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.

［4］甘振维.塔河油田底水砂岩油藏水平井堵水提高采收率技术［J］.断块油气田，2010，17（3）：372-375. Gan Zhenwei.EOR technology by water plugging for horizontal well of bottom water sandstone reservoir in Tahe Oilfield［J］.Fault-Block Oil &Gas Field，2010，17（3）：372-375.

［5］Armenta M.Mechanisms and control of water inflow to wells in gas reservoirs with bottom-water drive［D］.Baton Rouge：Louisiana State University，2003.

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（编辑 孙薇）

Study on influence factors of dewatering oil production in thin reservoir with bottom water

Sun Xiaofei1,Zhang Yanyu1,Yuan Ling2,Wang Zhongwu3,Chen Huijuan1,Gu Jianwei1
(1.College of Petroleum Engineering,China University of Petroleum,Qingdao 266580,China;2.Petroleum Development Center, Shengli Petroleum Administration Bureau,SINOPEC,Dongying 257001,China;3.Operation Area of Luliang Oilfield,Xinjiang Oilfield Company,PetroChina,Karamay 834000,China)

This paper systematically studied the factors affecting dewatering oil production in thin reservoir with bottom water and quantitatively analyzed the action mechanism and influence law of each factor.Study shows that the dewatering oil production technology is suitable for the thin reservoir with interlayer,bottom water,small vertical permeability and weak bottom water capacity. When the interlayer changes from below 0.7 m to above 0.7 m of oil-water interface,the cumulative oil production rate for dewatering oil production shows the changing law as increasing slowly,reducing sharply and increasing gradualy.The oil increment shows the changing law as increasing slowly,reducing sharply,increasing sharply and reducing gradualy.When the central position of interlayer is in the perforation position of drainage well,the radius increase of interlayer is suitable for controlling water and producing oil of dewatering oil production well.But when the central position of interlayer is above the perforation position of drainage well,the cumulative oil production rate reduces first,then increases.The oil increment of dewatering oil production reduces continually.The production rate decreases and the oil incremental increases with the perforation position near the oil-water interface.The optimal open degree of perforation is 50%.The drainage position should be near the oil-water interface.Drainage speed and liquid production rate are not the bigger the better.This study can provide some references for the field implementing the dewatering oil production.

thin reservoir with bottom water;reservoir numerical simulation;dewatering oil production;influence factors

国家科技重大专项“复杂油气藏精细表征及剩余油分布预测”（2011ZX05009-003）

TE349

：A

1005-8907（2012）03-0393-04

2011-08-04；改回日期：2012-03-14。

孙晓飞，男，1984年生，在读博士研究生，2011年毕业于中国石油大学（华东）油气田开发工程专业，现主要从事油气田开发方面的研究工作。E-mail：sunxiaofei540361@163.com。

孙晓飞，张艳玉，袁岭，等.薄层底水油藏排水采油技术影响因素研究［J］.断块油气田，2012，19（3）：393-396. Sun Xiaofei，Zhang Yanyu，Yuan Ling，et al.Study on influence factors of dewatering oil production in thin reservoir with bottom water［J］. Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（3）：393-396.