基于流线模拟的井组注采关系定量研究

张婷 (中石油大庆油田有限责任公司第一采油厂,黑龙江大庆 163001)

基于流线模拟的井组注采关系定量研究

张婷 (中石油大庆油田有限责任公司第一采油厂,黑龙江大庆 163001)

油田开发到了高含水后期,井网关系错综复杂,注采失衡矛盾突出。应用传统方法可以得出整个区块的注采比,但井组注采状况不是很清晰,给单井分析、措施调整造成了一定的难度。为此,利用流线模拟对井组注采关系进行了定量研究,得到了井组中水井的注水分布方向及比例以及采油井的来水方向及比例,可以进一步剖析注入水在地层中的方向、比例及产出规律,优选开发方案,从而为动态分析提供了有效的技术手段。

流线模拟;注采关系;水井;采油井

合理的井组注采关系是保持合理地层压力、使油田具有旺盛的产液产油能力、降低无效能耗并取得较高采收率的重要保证。合理的井组注采关系是通过合理的注采比来表现的,目前国内外计算注采比主要有注采比与水油比关系法、物质平衡法、多元回归法等。但是这些方法计算的注采比都是通过数学方法间接推导得到的,而通过流线模拟可以直接计算井组注采比。下面,笔者利用流线模拟对井组注采关系进行了定量研究。

1 流线模拟方法

流线模拟利用式 (1)可以计算井组注采比:

式中,Rip为注采比;Qoi为井组中油井i方向日产油量;Qwi为井组中油井i方向日产水量;n为井组中油井数。

流线模拟是数值模拟方法中的一种,优点是计算速度快。流线模拟以沉积微相控制的地质模型为基础,综合考虑油水井注采关系以及井网、井距影响,建立动态模型并历史拟合,得到流体的分布、运移,能够帮助认清剩余油分布,对改善油田开发效果和提高采收率提供科学依据。

应用流线法研究均质理想模型,设计反九点法注水,如图1所示。其中o1～o8为采油井,w1为注入井,流线法计算后含油饱和度场显示地下流体以注入井为圆心呈圆形向油井方向驱替,其流线分布为花瓣形状。结合表1,注入井总注入水量为a,注入到采油井o1、o3、o5、o7井的水量均为b,注入到采油井o2、 o4、o6、o8井的水量均为c,且c＞b,a=4×(b+c)。分析其注采分配情况,发现直线距离较近的井受效好,对角线上的油井相对水量分配较少,与客观认识一致。

流线模拟再现了地下流体的历史动态,流线显示了流体从注水井流向采油井的方向和流量,准确地确定了注水井和采油井之间的连通情况。

图1 理想模型流线图

2 井组注采关系的定量研究

以某区块为例,该区块为行列井网,地质模型采用GPT公司的QUICKMODEL软件进行相控建模,地质模型精度为32m×30m,地质模型总网格数为50×62×35=108500。数模井数57口,模拟时间从1988年10月到目前,对该区块进行流线模拟。在液量、油量含水拟合指标都达到2%的拟合精度后,选取典型井组,对其进行分析。

1)利用流线模拟确定油井供液的水井方向和油水比例,从而明确油井来水方向和油水井连通关系,量化分析油水推进情况。

表1 理想模型注采分配表

以油井G157-50为例,其模拟流线图如图2所示,以油井G157-50为中心的井组注采情况如表2所示。由表2可以看出,该井总产液量为52.68m3,理论分析其来源为其周围6口水井组成的井组,而模拟结果显示液量来自周围8口水井,但来自G158-49井和G160-S51井的液量几乎为0,可忽略不计。这6口井中有3个主要来水方向: G156-49井、G157-49井和G159-51井。通过表2数据计算出该油井为中心的井组注采比为1.96,注采比较高,需控水提液。另外该井产量有来自地层的一部分,虽然比例较小,但反映出生产井与油藏物质交换量。

图2 G157-50井组模拟流线图

表2 油井为中心井组注采关系数据表

从表2中还可以进一步分析某一方向油水井的注采关系。如观察水井G156-49,发现该方向推进的液量比例占油井的33.23%,而注水量占水井总注入量比例21.00%,可以适当调整G156-49向该方向的注水,提高此方向产液比例。前面提到的非理论井网内的G158-49井和G160-S51井也有产量,从而可以确定预计井网以外的其他井与该井的连通情况,并侧面反映了地下沉积环境。

2)利用流线模拟结果明确水井提供给各个油井的水量,定量研究井组注采比,为采油措施挖潜、注入井方案调整提供依据。

以水井G155-49为中心,提取某月流线模拟数据,其注采情况如表3所示。该井总注水量为160m3,其注水分别以不同比例从周围6口油井中采出,还有一部分进入油藏。其中比例最高的为G154-48井和G156-50井,这2口油井恰好位于主流线方向,距离水井最近,受效最好。其次为G155-48井和G155-50井,位于水井左对角线方向。该水井右对角线上的2口油井G153-48井和G157-50井再次之,有13.10%的水量进入地层。

同时可以看到水井向各个方向采油井推进的油量、水量以及来自该方向的油、水占该采出井全井产量的比例。通过以上数据计算出每口来自该水井方向的采油井的液量和含水。进一步对该井组进行分析,发现产量比例最高的G156-50井含水也最高,已超过98%,应适当控制该方向来水,避免无效循环。而G155-50井尽管从该井获得的水量比例不高,但含水很低,油量贡献较大,可以适当提高该方向注水量,挖掘该方向剩余油潜力。通过表3可以计算出该水井为中心的井组注采比为2.45,分析该井组注采比较高,水突破无效循环严重,考虑是否调整注采关系,控制含水上升,提高产油比例。另外,有13.1%的注入水进入油藏,从而增大地层压力。

表3 以G156-50井为中心的井组注采数据

3)水井注入量改变水流方向和分配比例。水驱油藏中的注采流线的分布规律主要受到储层平面和纵向非均质性控制。在非均质一定的条件下,流线分布还受到注入量和井距的影响,同时井网完善程度也决定着流线的分布形态和所波及的范围,其中注入量对流线的分布是非常敏感的因素。

当注水井注入量发生改变后,其井组注采关系也发生了很大改变,对周围油井的影响很大,从水流方向和流量上都有不同程度的变化,反映出复杂的地下状况,据此可以深化对油藏的认识,控制合理注水量。

选取另一时间点对该井组进行分析,G155-49井液量从160m3降至17.3m3,发现流线方向发生了变化,原来同一井组的G153-48井不再波及,而是流向了井组以外的G156-48井。并且注水量分配比例发生了明显的改变,原位于主流线上的G154-48井比例降低,分流线上的G155-48井比例提高,并整体流线向该方向分流,致使水流方向波及至G156-48井,说明注水量发生变化能够改变水流方向和分配比例 (见表4)。注入量的减少使注采比降低,造成连通各方向油井含水较低,不再有水存留地下。这也表明一味加大注入量会造成无效或低效循环,增加地层压力,不利于油水产出。

表4 注入井为中心的井组注采比

3 结论

1)流线模拟可以确定为油井供液的水井方向和油水比例以及水井提供给各个油井的水量,从而明确油井来水方向和油水井连通关系,量化分析油水推进情况。

2)利用流线模拟的结果可以定量研究井组注采比,为采油措施挖潜、注入井方案调整提供依据。

3)通过流线法研究井组注采关系发现,当注水井注入量发生改变后,对周围油井的影响很大,从水流方向和流量上都有不同程度的变化,一方面可以据此控制合理注水量,一方面也反映了复杂的地下状况,因而可以深化对油藏的认识。

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[编辑] 洪云飞

TE329

A

1673-1409(2014)20-0083-04

2014-03-01

张婷(1981-),女,硕士,工程师,现主要从事油藏数值模拟方面的研究工作。