低渗透油藏正方形反九点井网波及系数的研究

闫炳旭 张晓琳

摘 要：对于开发中后期的非均质油藏，波及系数是一个重要的评价参数。应用Eclipse数值模拟软件，模拟研究低渗透油藏开发过程中，影响波及系数的因素，模型分析结果得出：非均质的渗透率值为2.4-1.2-0.8-0.4-0.8-1.2-2.4排列的井区波及系数最大；波及系数随着各向异性的增大先增大后减小；注水井为水平井时比其为直井时的波及系数大，且当注水井的水平长度为400 m时波及效果最好；当注水井为直井，在不同位置处布生产水平井改善水驱的效果不同，且全布水平井时水驱波及系数最大。

关 键 词：低渗透油藏；波及系数；正方形反九点井网；水平井

中图分类号：TE 122 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）03-0555-04

Abstract： In the middle or later periods of the development of the heterogeneous reservoir， sweep efficiency is an important evaluation parameter. In this paper， Eclipse numerical simulation software was used to research factors to affect sweep efficiency in the low permeability reservoir development process. The results show that： when inhomogeneous permeability value is 2.4-1.2-0.8-0.4-0.4-1.2-0.8，the well blocks sweep efficiency is the biggest； the sweep efficiency increases first and then decreases with the increase of anisotropy； the sweep efficiency of horizontal injection well is greater than that of vertical well， and the spread level of injection well length of 400 m is the best； when injection well is vertical well， layout of production horizontal wells at different location has different water flooding improvement effect； when the production wells are all horizontal wells， the sweep efficiency is the biggest.

Key words： Low permeability reservoir； Sweep efficiency； Square invert 9-spot areal well pattern； Horizontal well

低渗透油藏[1-3]是世界上最重要的油藏类型之一，其主要分布在墨西哥、中国、阿尔及利亚、埃及、美国等国家，目前，我国复杂难采的低渗透油田所占比例越来越大，且相当多的油田处于低产低效状态，因此，开发好低渗透油藏，对我国能源供应具有重要意义。

波及系数是定量评价地下石油采出程度的重要指标，本文利用Eclipse油藏数值模拟软件，建立低渗透油藏理想模型，通过软件模拟地层状况，直观分析出低渗透油藏开发过程中波及系数[4-6]的影响因素，进而改善目前低渗透油田普遍存在的问题，这将对我国石油工业保持稳定发展具有重要意义。

1 理论模型

油藏中部深度为2 000 m，油层厚9 m，地层平均孔隙度为14%；原油的粘度为7.69 mPa·s，相对密度为0.855 9，油气比为67.2 m3/t；原始地层压力为18.0 MPa，饱和压力为7.81 MPa；渗透率为1.8×10-3 μm2；原始含油饱和度为55%，束缚水饱和度为45%。

根据油层基本参数，运用Eclipse建立60×60×3的三维地质模型，网格总数为10 800。该理论模型为反九点正方形水驱均质模型，其横向X与Y方向的渗透率相同，Z方向渗透率为X方向的0.1倍，生产井定压5 MPa生产，注水井定注入速度为25 m3/d。

2 影响因素分析

2.1 非均质程度影响因素分析

首先，主应力方向为X轴方向，对非均质进行划分，分为平行于主应力方向的非均质和垂直于主应力方向的非均质，由于正方形井网有对称的特点，故其平行主应力方向和垂直主应力方向非均质情况类似，仅是渗流场图方向偏转90°。为了模拟地层，将现实情况中非均质规律简化，将油藏水平方向上横向或纵向划分为不同渗透率的渗透带和竖直方向上三层油藏划分不同渗透率的油藏即可。已知均质油藏渗透率为1.8×10-3 μm2，假设K1为0.4×10-3 μm2，K2为0.8×10-3 μm2，K3为1.2×10-3 μm2，K4为2.4×10-3 μm2。

平行主应力方向非均质可以分为4种：

（1）排序为K1K2K3K4K3K2K1的非均质第一层油藏，第二层油藏以及第三层油藏的渗透率分别为第一层油藏渗透率的0.5倍和1.5倍。

（2）排序为K4K3K2K1K2K3K4的非均质第一层油藏，第二层油藏以及第三层油藏的渗透率分别为第一层油藏渗透率的0.5倍和1.5倍。

（3）排序为K3K4K1K2K1K4K3的非均质第一层油藏，第二层油藏以及第三层油藏的渗透率分别为第一层油藏渗透率的0.5倍和1.5倍。

（4）排序为K2K1K4K3K4K1K2的非均质第一层油藏，第二层油藏以及第三层油藏的渗透率分别为第一层油藏渗透率的0.5倍和1.5倍。

模拟结果表明：注水井注水五年后，水平和垂直方向的波及系数相同，且运用Eclipse查出水驱波及的网格数，总网格数为10 800。

波及系数=水驱波及网格数/总网格数

渗透率变异系数：

计算得到平行和垂直主应力方向非均质油藏的波及系数表如表1。

由表1知垂直主应力方向与水平主应力方向波及系数相同，且当非均质特点为方案二时波及系数最大，波及效果最好。

2.2 各向异性影响因素分析

在以上已知非均质分析的基础上，选取方案二作为分析各向异性的基础，根据Kx/Ky=1，3，6和9不同值时，且 。第二种方案为2.4-1.2-0.8-0.4-0.8-1.2-2.4渗透率的不同变化，可以知道，Kx=Ky=2.4，1.2，0.8，0.4不同值时表征的是平均渗透率。因此考虑恒定值，亦即变化的为平均渗透率。

得到正方形反九点井网波及系数随各向异性的变化趋势图如图1。

由图1知，对于正方形井网，波及系数随着各向异性的增大先增大后减小，因而井排距与各向异性存在最佳匹配关系，现实生产中可以通过各向异性来调整井排距大小，增大波及系数，进而增加油藏最终采收率。

3 不同井型开发波及系数评价

3.1 注水井为直井或水平井时波及系数评价

不同注水井井型的优化，是基于反九点正方形井网的基础上，对注水井采用直井或水平井的选择的方式。另外考虑非均质情况，选取波及系数最大时第二种非均质方案。依然对其运用Eclipse考虑注水井为直井和水平井时的波及系数大小，并对水平井长度进行优化，下图为注水井为水平井和直井生产十年后波及系数变化图如图2。

由图2可知，水驱十年后水平井的波及系数均高于直井的波及系数，波及系数随水平段长度的增加逐渐增加，最后趋于平稳，且可以优选出注水井水平段长度为400 m时，油藏的波及系数最高，油田采收率较大。

3.2 生产井为直井或水平井时波及系数评价

以正方形反九点注水井和生产井均为直井做基础，令注水井为直井，生产井井型采用3种优化方案：第1种角井为水平井，第2种边井为水平井，第3种全部生产井为水平井。角井水平井水平段长度为100 m。边井水平井长度为200 m。全部为水平井时角井长度为100 m，边井水平段长度为200 m。

（1）反九点正方形井网角井水平井

图3是优化方案1时，见水前后角井为水平井时的波及范围图。

由图3可知，见水前反九点正方形井网角井为水平井时，其见水前缘曲线方程近似为一圆形曲线，得其方程为：x2+y2=2402。

见水后反九点正方形井网角井为水平井时，其见水前缘分为四部分，每部分相同，且每部分分两段，第一段为45°到90°的曲线方程为：

y=-0.0009x2+0.0125x+298.38

第二段为0°到45°的曲线方程为：

y=-0.0899x2+44.51x-5250.2

（2）反九点正方形井网边井水平井

图4是优化方案2时，见水前后边井为水平井时的波及范围图。

由图4可知，见水前反九点正方形井网边井为水平井时，其见水前缘曲线方程近似为一圆曲线。其方程为：x2+y2=2602。

见水后反九点正方形井网边井为水平井时，其见水前缘分为四部分，每部分相同，且每部分分两段，第一段为45°到90°的曲线方程为：

y=-0.0022x2+0.1117x+301.22

第二段为0°到45°的曲线方程为：

y=-0.0189x2+7.6152x-543.69

（3）反九点正方形井网全井水平井

由图5可知，见水前反九点正方形井网生产井为水平井时，其见水前缘曲线方程近似为一曲线。其方程为：x2+y2=2602。

见水后反九点正方形井网边井为水平井时，其见水前缘分为四部分，每部分相同，且每部分分两段，第一段为45°到90°的曲线方程为：

y=-0.0023x2+0.2519x+298.67

第二段为0°到45°的曲线方程为：

y=-0.0547x2+26.469x-2970.7

由以上公式，可以计算就见水前后，在正方形井网中波及到的网格数，且已知Eclipse中的总网格数，可计算出见水前后波及系数，绘制成柱状图，如图6。

由见水前后的柱状图上可知，当注水井为直井，生产井全部为水平井时，见水前后的波及系数均最大，故当采用优化方案3时，即生产井全为水平井时，波及系数最大，油田采收率最好。

4 结 论

（1）非均质性越强，波及系数越小；较小的各向异性能有效改善水驱波及系数，但各向异性再增大，波及系数反而减小。

（2）不同的井网形式、非均质性与各向异性之间存在最佳匹配关系。

（3）水平井注水的波及系数大于直井注水的波及系数；随着水平井长度的增加，波及系数增大，但增长速度因受多种因素影响而不同。

（4）不同位置处布生产水平井改善水驱效果不同，全布生产水平井时水驱波及系数最大。

参考文献：

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