低渗油藏仿水平井技术数值模拟研究

第１６卷第４期　重庆科技学院学报（自然科学版）　２０１４年８月　低渗油藏仿水平井技术数值模拟研究　周锋　杨胜来　李成华　聂向荣　邱志鹏　（１．中国石油大学（北京）教育部石油工程重点实验室，北京１０２２４９；　２．中国石油大学（华东）石油工程学院，山东青岛２５７０６１）　摘要：针对低渗透油藏仿水平井开发技术，进行“９因素４水平”正交数值模拟设计，分析相关因素在开发过程中的　作用效果。分析显示，油水黏度比和注采比为仿水平井开发技术的重要因子，缝长和排距为主要因子，人为因素影　响最为关键。　关键词：低渗油藏；仿水平井技术；正交试验；多因素分析　中图分类号：ＴＥ３４８　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—１９８０（２０１４）０４—００１７—０５　相对于中高渗油藏，低渗油藏具有渗透率低、孔　隙结构复杂等特点，在实际开采过程中易出现产量下　降快、注水压力高、注水效果差和最终采收率低等现　油水黏度比、压裂半缝长、排距、注采比、注水速度、注　水倍数等９个因素的影响，每个因素设定４个初始　值，进行正交分析可以得出３２个实验方案，然后用这　３２次实验中设定的参数作为控制条件建立模型。　１．１　地质模型　象　。水平井开发成为改善低渗油藏开发效果的重　要手段，但其施工的技术要求和施工成本较高。近年　来，胜利油田通过实践摸索出利用“仿水平井技术”改　善低渗油藏开发效果的创新思路。所谓仿水平井，就　是通过油、水井的大型压裂改造裂缝，裂缝在井排方　地质模型的建立，主要考虑了地层倾角、油藏厚　度、平均渗透率和油水黏度比等方面因素。　（１）构造模型。油藏模型的平均中深为３　５００　向上延伸，进而形成一种类似于水平井开发的井网形　式　。该技术主要内容包括开发井网部署、近高压条　件下早期注水、优化射孔井段与射孔方式、开发技术　的设计与部署、超大规模压裂造长缝等　ｊ。　ｍ；４种地层倾角分别为５。，１０。，２０。，３０。；４种油藏　厚度分别为１０，２０，３０，４０　ｍ；４种压裂半缝长分别为　５０，１００，２００，３００　ｍ；４种排距分别为１００，１５０，２００，　３００　ｍ。４种依据相似原理模型划分的范围分别为　１　７００　ｍ×１　２００　ｍ，１　７００　ｍ×８００　ｍ，１　７００　ｍ×６００　ｍ，１　７００　ｍ×４００　ｒｎ。　目前，仿水平井技术已经在胜利油田樊１４２等　区块得到成功应用　，并逐渐向其他低渗油藏推　广。但是该方法在低渗透油藏的应用仅限于施工工　艺，尚无理论方面的研究和论证。本次研究主要利　用正交试验方法，借助Ｅｃｌｉｐｓｅ等软件进行产能的多　因素分析。　（２）属性模型。地层的孑Ｌ隙度为２０％，目的是　为了更好地研究该工艺措施对低渗透砂岩的影响。　（３）流体模型。４种平均渗透率分别为２×　１０～，５　Ｘ　１０～，１０×１０～，１５×１０～　ｍ　，相渗关系如　表１所示。　１　模型的建立　本模型考虑了油层倾角、油层厚度、平均渗透率、　（４）高压物性模型。油水黏度比分别为２，５，　１０，１５，原油的高压物性规律如表２和表３所示。　表１相渗关系表　ｓ　Ｋ　Ｋ　。　ｏ．３００　０　１．０００　ｏ．３５３　０．００７　０．７２０　ｏ．３７９　０．０１４　０．６２２　ｏ３９８　．ｏ．４２０　０．０２９　０．４３５　ｏ．４４９　０．０４４　０．３２５　ｏ．４７７　０．０６３　０．２３７　ｏ．５ＩＯ　０．０９４　０．１６０　ｏ．５３９　０．１３０　０．１１０　ｏ．５６１　０．１６３　０．０７２　ｏ．５８０　０．１９６　０．０４０　ｏ．５９７　０．２３２　０．０３３　ｏ．６１ｏ　０．２６２　０．０２３　ｏ．７００　０．４２９　０　０．０２０　０．５２８　收稿日期：２０１３—１０—１２　基金项目：国家自然科学基金项目（５０８７４１１４）　作者简介：周锋（１９８９一），男，四ＪＩＩ内江人，中国石油大学（北京）在读硕士研究生，研究方向为油气田开发工程。　・１７・　周锋，等：低渗油藏仿水平井技术数值模拟研究　表３参考压力下的高压物性表　１．２动态建模　生产动态方面主要考虑了压裂半缝长、排距、注　采比、注水速度和累计注水倍数等方面的因素。　（１）井网形式。采用反五点法井网，４种排距分　别为１００，１５０，２００，３００　ｍ。　（２）压裂模型设计。压裂方向设计时，沿地应　力方向，平行最大主应力方向，与渗透率主轴方向一　致。４种压裂半缝长分别为５０，１００，２００，３００　ｍ，缝　高与油层厚度相同，缝渗透率为２　０００×１０　Ｉｘｍ　，　缝孑Ｌ隙度为０．７。　（３）开采方式。注采比分别为０．６，０．８，１．０，　１．２，注水速度分别为５０，１００，１５０，２００　ｍ　／ｄ；累计注　水倍数分别为０．５，１．０，２．０，５．０；单井日产液＝（注　水速度Ｘ注采比）／油井数；限制油井井底流压为１５　ＭＰａ；限制水井井底流压为６０　ＭＰａ。　（４）模型控制。当模拟含水达９８％时，模型停　止运行。　１．３模拟方案设计　本模型考虑了地层倾角、油层厚度、平均渗透　率、油水黏度比、裂缝长度、排距、注采比、注水速度　和注水倍数９个因素４个水平的正交方案，将方案　汇总后得到如表４所示的模型表。　２试验数据处理　运用Ｅｃｌｉｐｓｅ对３２组试验数据进行地质建模和　生产动态模拟，模拟效果如图１所示。通过数据处　理得到模型的波及面积Ｅ　和采收率厂ｗ，进而得到　驱油效率Ｅ　。对于未能达到模型控制条件的试验　组，利用ＭＡＴＬＡＢ软件进行回归分析，使其达到模　型的控制条件（即含水率９８％），所得回归曲线公　式为：　ｌｎ（Ｅ　）：一０．０１８　Ｉｎ（Ｏｔ）＋０．０２１　２　Ｉｎ（ｈ）一　０．０００　９　Ｉｎ（Ｋ）＋０．０２７　５　Ｉｎ（Ｂ。　）一　０．０００　３　Ｉｎ（Ｌｆ）一０．１２０　３　Ｉｎ（Ｌ　）＋　０．４７２　６　Ｉｎ（Ｂｉ。）＋０．０１８　３　Ｉｎ（０ｉ　）＋　０．０１５　Ｉｎ（Ｂｉ　ｉ）＋０．５０１　８　Ｉｎ（Ｅ）＋　．１　８．　０．０６５　６　ｌｎ（ｆ￣）＋０．５６５　１　ｌｎ（ＥＤ）＝０．０１０　６　ｌｎ（Ｏｔ）＋０．０００　６　Ｉｎ（ｈ）＋　０．０３８　Ｉｎ（Ｋ）一０．１０７　５　ｌｎ（Ｂ。　）＋　０．００６　４　Ｉｎ（Ｌｆ）＋０．１２６４　Ｉｎ（Ｌ　）＋　０．２０３　７　Ｉｎ（Ｂｉ。）一０．０５４　６　Ｉｎ（０　）＋　０．００２　３　ｌｎ（Ｂ　）＋０．３７４　３　ｌｎ（Ｅ）＋　０．００１　５　ｌｎ（／ｗ１—０．６７６　８　式中：Ｅ　一波及系数；　Ｅ。一驱油效率；　Ｏ／一倾角，（。）；　一油层厚度，ｍ；　Ｋ一渗透率，１Ｏ～　ｍ　；　Ｂ　一油水黏度比；　一裂缝半长，ＩＴＩ；　一排距，ｉｎ；　Ｂ　。一注采比；　Ｑｉ　ｉ一注水速度，ｉｎ　／ｄ；　Ｂｉ　ｉ一注水倍数；　一采出程度；　，ｗ一含水率。　ＹＡｘｉｓ　０ｉｌＳａｔ　０．２９９　９８　０．４０１　６２　０．５０３　２７　０．６Ｏ４　９２　０．７０６　５７　图１试验０３驱替效果模拟图　３试验结果分析　３．１　波及系数变化规律　运用直观分析方法，采用试验参数及其对应的　波及系数Ｅ　绘制曲线（图２）。　观察发现，压裂缝长和排距对于波及系数的　影响效果最为显著，为主要因子；油水黏度比和注　采比对于波及系数的影响较为明显，为重要因子；　其余因素如倾角、油层厚度、平均渗透率注水速度　周锋，等：低渗油藏仿水平井技术数值模拟研究　和注水倍数影响则较小，为次要因子。在这９个因　采比的开发模式也能有效地提高仿水平井开发技　术的波及系数。根据试验结果，虽然注水速度和　素当中，压裂缝长和排距的控制作用尤为突出，随　着压裂缝长的增加和排距的减小波及系数呈明显　上升趋势，且幅度较大；因此从波及系数的角度出　注水倍数等因素影响较小，但在实际开发过程中　也应该适当兼顾。　３．２驱油效率Ｅ。变化规律　发，建议使用长裂缝和小排距的开发模式。此外，　油水黏度比和注采比也对试验结果产生了较大的　运用直观分析方法，采用试验参数及其对应的　驱油效率Ｅ　绘制曲线（图３）。　影响，其重要性也不容忽略，低油水黏度比和高注　表４　９因素４水平的正交模型表　・１９・　周锋，等：低渗油藏仿水平井技术数值模拟研究　不同因素　图２波及系数效果曲线图　不同Ｉ　素　图３驱油效率效果曲线图　观察发现，从驱油效率的角度分析，油水黏度　比、压裂缝长、排距、注采比和注水速度等对于试验　采收率，为主要因子；小油水黏度比和大注采比能较　好地改善波及系数和驱油效率，为重要因子；小注水　速度、大注水倍数和高平均渗透率主要通过改善驱　油效率来提高采收率，为次要因子，但是小注水速度　不利于油田高效开发，所以在实际油藏开采过程中　选择合理的注入速度；地层倾角和油层厚度对于采　收率效果的影响相对较小。　实际油田开采过程中，排距、裂缝长度、油水黏　度比、注采比、注水速度和注水倍数都是人为可控　的，这些因素对于开发效果的影响非常显著，低渗透　结果的影响都非常显著，为主要因子，采用小油水黏　度比、大缝长、小排距、大油水黏度比和小注水速度　都能很好地改善仿水平井驱油效率效果；平均渗透　率和累计注水倍数对于驱油效率的影响较大，为重　要因子，其中平均渗透率一般为不可控因素，所以在　实际油藏开采过程中可以适当提高累计注水倍数，　以提高驱油效率；此外，倾角和地层厚度对于驱油效　果几乎无影响，二者几乎不可控，开采过程中适当兼　顾即可　油藏开发过程中选择合理的开发方式至关重要。　４结语　参考文献　运用正交试验方法可以较好地分析仿水平井技　术开发低渗透油藏过程中所涉及的多因素对于产能　的影响效果。　根据模拟结果显示，小排距和长裂缝都能很好　地改善波及系数和驱油效率，进而很好地提高油田　・［１］刘敏．低渗透油藏油水渗流规律研究［Ｄ］．青岛：中国石　油大学（华东），２００８．　［２］窦兴强．牛３５沙三段油藏矢量化仿水平井井网研究　［Ｊ］．内江科技，２０１２（４）：１５８．　［３］毕义泉，田波，赵光宇，等．低渗透油藏仿水平井开发方　２０・　周锋，等：低渗油藏仿水平井技术数值模拟研究　法［Ｐ］．中国专开１：ＣＮ１０２０７１９２２Ａ，２０１ｌ—Ｏ５—２５．　黄广恩．仿水平井压裂技术在樊１４２块的应用［Ｊ］．内蒙　古石油化工，２０１ｌ，４（２）：１３２—１３３．　Ｂｅｒｎａｒｄ　Ｂｏｕｒｂｉａｕｘ，Ｒｅｍｙ　Ｂａｓｑｕｅｔ，Ｍａｒｉｅ—ＣｈｒｉｓｔｉｎｅＣａｃａｓ，　Ｋｏｎｏｐｌｙｏｖ　Ｖ　Ｋ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｏｉｌ　Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｐａｔｔｅｒｎ　Ｆｌｏｏｄ　ｗｉｔｈ　Ｆｒａｃｔｕｒｅｄ　Ｗｅｌｌ［Ｇ］．ＳＰＥ　２２９３３，１９９１．　刘洪，张光华，钟水清，等．水力压裂关键技术分析与研　究［Ｊ］．钻采工艺，２００７，３Ｏ（２）：４９—５２．　李阳，曹刚．胜利油田低渗透砂岩油藏开发技术［Ｊ］．石　油勘探与开发，２００５，３２（１）：１２３—１２６．　ｅｔ　ａ１．Ａｎ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｗｏｒｋｆｌｏｗ　ｔｏ　Ａｃｃｏｕｎｔ　ｆｏｒ　Ｍｕｈｉ—ｓｃａｌｅ　Ｆｒａｃｔｕｒｅｓ　ｉｎ　Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｍｏｄｅｌｓ：Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ＢｅｎｅｆｉｔｓＩ　Ｇ　１．ＳＰＥ　７８４８９，２００２．　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｐｓｅｕｄ０ｈ０ｒｉｚ０ｎｔａｌ　Ｗｅｌｌｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ＬＯＷ　Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ　Ｏｉｌ　Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ＺＨＯＵ　Ｆｅｎｇ　ＹＡＮＧ　Ｓｈｅｎｇｌａｉ　ＬＩ　Ｃｈｅｎｇｈｕａ　ＮＩＥ　Ｘｉａｎｇｒｏｎｇ　Ｕ　Ｚｈｉｐｅｎｇ　（１．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０２２４９，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ（Ｅａｓｔ　Ｃｈｉｎａ），Ｑｉｎｇｄａｏ　Ｓｈａｎｄｏｎｇ　２５７０６　１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｕｓｅｓ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎｓ“９　ｆａｃｔｏｒｓ　４　ｌｅｖｅｌｓ’’ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｌｏｗ　ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ　ｏｉｌ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｏｉｌ／ｗａｔｅｒ　ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ　ｒａｔｉｏ　ａｎｄ　ＩＷＲ　ａｒｅ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｆａｃｔｏｒｓ，ｔｈｅ　ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｌｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｒｏｗ　ｓｐａｃｅ　ａｒｅ　ｍａｉｎ　ｆａｃｔｏｒｓ，ａｎｄ　ｈｕｍａｎ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｒｅ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｃｒｉｔｉｃａ１．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｌｏｗ　ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ　ｏｉｌ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ；　ｐｓｅｕｄｏｈ０ｒｉｚ０ｎｔａｌ　ｗｅｌｌｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；　ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；　ｍｕｌｔｉｖａｒｉａｔｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　（上接第３页）　Ｏｎ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｏｉｌ——ｓｏｕｒｃｅ　Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｒｅ——ｔｅｒｔｉａｒｙ　Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　Ｓｏｕｒｃｅ　Ｒｏｃｋｓ　ｉｎ　Ｂｏｈａｉ　Ｓｅａ　Ａｒｅａ　ＷＵ　Ｈａｉｙａｎ　ＲＥＮ　Ｚｈｉｙｏｎｇ　ＬＩＵ　Ｃｈａｎｇｈａｉ　Ｑ１　Ｙｕｍｉｎ　ＷＡＮＧ　Ｙｕｊｉｎｇ　ＷＡＮＧ　Ｙｕｅｓｈｅｎｇ　（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｂｒａｎｃｈ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｅｎｅｒｙ　Ｄｅｖｅｌｇｏｐｍｅｎｔ　Ｃｏ．，ＬＴＤ．，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００４５２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ　ｐｒｅ—ｔｅｒｔｉａｒｙ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋｓ，ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｒｏｃｋ　ｓｃｉｅｎｃｅ，　ｐｙｒｏｌｙｚａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒａｓｔ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｂｉｏｍａｒｋｅｒ　ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ　ｉｎｄｅｘ　ａｎｄ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋｓ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　ｓｏｕｒｃｅ　ｉｎｄｅｘ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｎｅａｒｂｙ　ｓｕｎｋｅｎ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｃａｒｂｏｎｉｃ—ｐｅｒｍｉａｎ　ｓｙｓｔｅｍ．ｔｈｅ　ｌｏｗｅｒ　Ｊｕｒａｓｓｉｃ　ａｎｄ　ｌｏｗｅｒ　ｃｒｅｔａｃｅｏｕｓ　ａｒｅ　ｌａｙｅｒｓ　ｗｉｔｈ　ｇｏｏｄ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｐｒｅ—ｔｅｒｔｉａｒｙ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋ　ｃａｎ　ｍａｋｅ　ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍｉｎｇ　ｉｎｔｏ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ．　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｑ　ｃｏｍｅｓ　ｆｒｏｍ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋｓ　ｏｆ　Ｃｒｅｔａｃｅｏｕｓ，ａｎｄ　ｓｔｕｃｔｒｕｒｅ　Ｋ　ｉｓ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋ　ｉｎ　Ｍｅｓｏｚｏｉｃ　ｅｒａｔｈｅｍ　ｗｉｔｈ　ｈｉｇｈ　ｍａｔｕｒｉｔｙ．Ｉｔ’Ｓ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｏｉｌ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋ；ｏｉｌ—ｓｏｕｒｃｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ；ｐｒｅ—ｔｅｒｔｉａｒｙ；Ｂｏｈａｉ　ｓｅａ　ａｒｅａ；ｂｉｏ—　ｍａｒｋｅｒ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ