低渗透油田增产措施效果评价

殷代印， 李文亮， 王 蕊

(1.东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室，黑龙江大庆 163318；2.华北油田采油工程研究院，河北任丘 062552)



低渗透油田增产措施效果评价

殷代印1， 李文亮1， 王 蕊2

(1.东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室，黑龙江大庆 163318；2.华北油田采油工程研究院，河北任丘 062552)

低渗透油田储层物性差、产能低，通过压裂措施与堵水措施相结合，可以实现控制产量递减、减缓含水上升的目的。应用数值模拟软件模拟未压裂条件下产油量变化，考虑压裂效果叠加，推导出计算压裂增油量的数学公式，该公式能够确定压裂增油量的变化规律以及对产量递减的影响；模拟未堵水条件下产液量、产油量变化，计算堵水措施对全区产油量以及含水率的影响。压裂能够减缓当年产量递减，在之后的有效期内加快产量递减；堵水的增油有效期小于降水有效期，在增油有效期内降水幅度较大。

压裂； 堵水； 效果叠加； 递减率

低渗透油田先天地质条件较差，普遍体现流体渗透能力差、产能低的特点，一般需要进行增产改造才能维持正常生产。压裂是低渗透油藏保持稳定产量的基本保证；压裂引起的一个重要问题就是过度水淹，目前针对水淹的处理方法主要是堵水[1-4]。油井措施增油量的准确计算，是客观真实地评价油井增产措施效果和措施经济效益的基础。目前常用的压裂效果评价方法主要以地质静态资料为依据，重点描述压裂后裂缝的微观渗流机理，基于微观渗流机理推导裂缝井的产能公式，推导过程抽象并且较为复杂[5-8]。数理统计法是一种常用的措施效果预测方法，它避开了对措施复杂机理的描述[9-11]，矿场的实用性相对较好。本文在已有数学模型的基础之上，研究了压裂增油量的递减规律，并应用数值模拟方法，结合统计规律，得到压裂增油量的变化规律、堵水增油量及含水率变化规律。

1 措施效果评价理论基础

根据已有研究成果[12]，综合递减率公式为:

(1)

根据公式(1)，综合递减率与措施增油量的关系为:

(2)

1.1 压裂效果评价

压裂形成的裂缝具有高的导流能力，使地层的渗透率增加，主要影响地层的地层系数λ=Kh。

压裂后渗透率

(3)

式中:K0为压裂前地层的渗透率，是一个常数，ΔK为实施压裂措施后地层渗透率的增加值，该值与压裂的时间有关。

λ=K0h+ΔKh

(4)

由于压裂井渗透率增加值及其递减很难确定，而压裂后的产量变化可以直接观测，因此，用压裂井产量增量变化研究压裂对递减率的影响。

压裂措施对当年递减率的贡献：

(5)

式中：u为累计压裂措施量，ΔQ为压裂增油量，c1=ΔQ/Δu1，为单位压裂措施增油量。压裂措施对以后各年递减率的贡献：

(6)

根据统计分析，压裂井增油量符合指数递减，即

(7)

式中：ΔQ为压裂当年增油量，104t；af为压裂增油量递减率，%；nf为压裂井数。

综合以上分析，压裂措施对第i年产量递减的影响包括，当年压裂措施增油量的影响和往年压裂措施递减量的影响。第i- 1年压裂措施对第i年产量递减率的贡献：

他纹丝不动，脸上尖锐的刺痛没能让他挪动分毫，甚至眼皮都没有眨一下。直到对方走到了数丈开外，他才稍稍扭了扭头，望向了它的背影。

(8)

依此类推，上溯到压裂有效期到第n年结束，即:

(9)

1.2 堵水效果评价

堵水措施是使水在生产井处的油水转向，由高渗透层向着低渗透层，含水率是和油水的相对渗透率比有关，而油水两相的相对渗透率比随着出口端含水饱和度的变化有关。

出口端含水饱和度可以用下式来表示：

在堵水过程中，生产井的饱和度不能得到准确的数值，而堵水后的产量变化可以直接观测，因此，用堵水井产量增量变化研究堵水对递减率的影响。

堵水措施对当年递减率的贡献：

(10)

(11)

(12)

2 油田应用实例

S油田1987年投入生产，1989年开始实施压裂措施调整。以S油田1993年压裂井为例对压裂增油效果进行分析，应用数值模拟软件预测未实施压裂条件下产油量变化情况，压裂增产情况如图1所示。由图1可知，1993年压裂井的有效期为3年[9]，压裂当年平均单井增油量为0.022 7万t，之后措施增油量逐年递减，增油量的递减规律如图2所示，压裂井各年压裂效果见表1。增油量符合指数递减规律，递减率为35.34%。由表1可知压裂的效果为：压裂能够降低压裂当年产量递减率，但是随着时间的推移，压裂增油量也会递减，并且压裂增油量的递减率大于未实施措施时的产油量递减率，因此会使产量递减加快。

图1 S油田1993年压裂井增产情况

Fig.1 Fractured well in 1993 production in S oilfield

图2 S油田1993年压裂井增油量递减规律

Fig.2 Fractured well in 1993 increased amount of oil decrease regular in S oilfield

S油田各年叠加的压裂效果及1993年堵水井各年效果如表2、3所示。S油田压裂第一年平均单井增油量为0.028 1万t，压裂增油量以递减率为36.31%的指数递减方式递减，有效期为2～3 a，平均每年降低递减率0.81%。

表2 S油田各年压裂效果

表3 S油田1993年堵水井各年效果

S油田1991年开始实施堵水措施调整，以1993年堵水井为例对堵水效果进行分析，应用数值模拟软件预测未实施堵水条件下产油量、产液量变化情况，堵水增产、降液情况如图3、4所示，由图3、4可知，1993年堵水井增油效果持续3 a，降水效果持续6 a。堵水当年平均单井增油量为0.013 0万t，之后措施增油量逐年递减，增油量的递减规律如图2所示，增油量符合指数递减规律，递减率为35.71%。由表3可知堵水的效果为：增油有效期为3 a，措施当年减缓产量递减，之后的有效期内加快产量递减；降水有效期为6 a，在增油有效期内降水幅度较大。

图3 S油田1993年堵水井增产情况

Fig.3 Plugging wells in 1993 production of S oilfield

图4 S油田1993年堵水井降液情况

Fig.4 Plugging wells in 1993 drop liquid of S oilfield

S油田各年叠加的堵水效果如表4所示，堵水当年平均单井增油量为0.010 8万t，堵水增油量以递减率为37.03%的指数递减方式递减，增油有效期为2～3 a；平均单井降低含水率0.068 4%，降水有效期为5～6 a；堵水措施平均每年降低递减率0.17%。

表4 S油田各年堵水效果

3 结论

(1) 推导出了压裂增油量及对产量递减影响的计算公式，考虑不同年份压裂效果叠加的影响，可以较为客观真实地评价压裂效果及对产量的影响。

(2) 压裂措施的效果为：压裂当年在增加产油量的同时也降低了递减率，而在之后的有效期内加快了产量递减。

(3) 堵水效果为：油井单井堵水后，会出现小幅度短时期的增油效果和大幅度长时间的降水效果，在增油有效期内降水幅度较大。

(4) S油田压裂当年平均单井增油量为0.026 8万t，压裂增油量以递减率为36.31%的指数递减方式递减，有效期为2～3 a，平均每年降低递减率0.81%。

(5) S油田堵水当年平均单井增油量为0.010 8万t，堵水增油量以递减率为37.03%的指数递减方式递减，增油有效期为2～3 a，平均单井降低含水率0.068 4%，降水有效期为5～6 a，堵水措施平均每年降低递减率0.17%。

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(编辑 王亚新)

Effect of Stimulation Means on Low Permeable Oil Fields

Yin Daiyin1， Li Wenliang1， Wang Rui2

(1. Key Laboratory of Enhanced Oil and Gas Recovery of Ministry of Education, Northeast Petroleum University, DaqingHeilongjiang163318,China； 2.HuabeiOilfieldProductionEngineeringResearchInstitute，RenqiuHebei062552,China)

The low permeable oil fields have the characteristics of poor reservoir property and low capacity. Production decline and slow water cut rising can be controlled through fracturing measures combined with water plugging measures. Oil production change without fracturing is simulated using numerical simulation software. Considering the fracturing effect overlay, mathematical formula is deduced for computing the fracturing increased amount of oil. The formula can determine the fracture increased quantity of oil change rule and influence on the production decline. Fluid volume and oil changes under the condition of no water plugging are also simulated. So, the influence of water plugging measures for the moisture content of the oil produced can be calculated. The production decline can be slow down by fracturing, while the production decline in the period of validity is speed up. Water plugging for the validity of oil increase is less than the validity of precipitation. The scope of precipitation is bigger within the validity period of the oil increase.

Fracturing; Water plugging; Effect of stacking; Lapse rate

1006-396X(2015)01-0041-05

2014-06-09

2014-12-20

黑龙江省自然科学基金“页岩气活性水压裂开发渗流机理研究”(A201102)。

殷代印(1966-)，男，博士，教授，从事油气田开发油藏数值模拟研究；E-mail: dargon_001@163.com。

TE357

A

10.3969/j.issn.1006-396X.2015.01.009