不同渗透率级差组合与水驱采收率关系研究

周延军 (中石化中原油田分公司采油五厂,河南濮阳457001)

非均质油藏在注水开发时一般按照储层物性及流体性相近的原则,采取成组 (段)分层系开发是解决层间非均质性的基本措施[1],但对于好差层间互发育的多油层严重非均质油藏,层间矛盾仍然较为突出,中低渗层得不到有效水驱动用,储量动用程度不均衡[2,3]。为此,提出按渗透率级差组合开发层系的思路,而层系内渗透率级差是重组开发层系的关键参数。笔者针对胡状集油田进行多层不同渗透率级差组合水驱油试验,研究渗透率级差与水驱采收率的关系,确定了合理的层系内渗透率级差。

1 不同级差组合水驱油试验设计

试验在室温下进行,试验用油为精制油和中性炼油过滤后配制而成,在20℃下粘度为20.6mPa·s;试验用水为饱和盐水,在20℃下粘度为1.15mPa·s;试验采用恒速注入的方式,平均单层注入速度为30cm3/h,多层组合时平均单层注入流量与单层注入流量一致。

岩心长度定为0.5m左右,由胡状集油田天然岩心经排序后拼接而成。选取最大岩心渗透率在(1000～1500)×10-3μ m2范围内,最小渗透率在 (20～50)×10-3μ m2范围内,最大级差在40～50倍以内。针对该水驱油试验,设计18种不同渗透率级差组合 (见表1)。

表1 水驱油试验不同渗透率级差组合方式表

2 试验结果分析

2.1 层间级差与驱动压差关系

小层要得到有效水驱动用,必须建立足够大的驱动压差,否则无法水驱动用。小层水驱动用所需的驱动压差与小层渗透率关系密切。水驱过程中是否能够建立起小层 (特别是渗透率相对较低的小层)所需的驱动压差,取决于小层组合 (层系内)的层间渗透率级差大小。

1)驱动压差与渗透率的关系 水驱所需最大驱动压差与渗透率关系曲线如图1所示。由图1可知,不同渗透率储层实现水驱动用需要的最大驱动压差存在明显差异;随着渗透率的增加,最大驱动压差明显降低,超过150×10-3μ m2后逐渐趋于平缓。

图1 水驱所需最大驱动压差与渗透率关系曲线

2)渗透率级差对建立低渗层驱动压差的影响 不同组合下1号层采出程度与注采压差关系如图2所示。由图2可知,在多层合注合采过程中,小层能够建立的最大注采压差直接受层间渗透率级差的影响。当层间渗透率级差较小时,渗透率相对较低的小层在水驱过程中能够建立较高的驱动压差,从而得到有效动用;随着渗透率级差的增大,相对低渗透率层受中高渗层的层间干扰加剧,驱动压差迅速降低,使其无法得到有效水驱动用,从而影响最终水驱采收率,如1号小层与其他层组合注采开发时,驱替压差明显分成4个等级区,在小级差下可以建立较高的注采压差,使差层充分动用,大级差下由于高渗层干扰,无法建立足够的注采压差,不能水驱动用。

图2 不同组合下1号层采出程度与注采压差关系

2.2 层间级差对水驱动用及采收率的影响

1)单层注采 单层注采各小层渗透率图如图3所示。由图3可知,单层水驱开采时,由于不受层间干扰的影响,每个层均能获得较高的采收率。

2)多层组合注采水驱特征 在1+2两层组合条件下,层间渗透率级差为2.3倍。由于渗透率级差较小,水驱动用都较为充分。水驱过程中高渗层2号岩心首先产水,至综合含水98%关闭时,低渗层1号岩心的综合含水也高达97.6%(见图4);当2号层综合含水98%关闭时的采出程度为47.2%,1号层采出程度也达到40.95%(见图5)。

图3 单层注采各小层采收率图

随着渗透率级差的增加,层间干扰逐渐加剧,1+5号岩心合注采的渗透率级差为46.273倍,在5号层综合含水达到98%关闭之前,1号层始终不产水 (见图6);当5号层综合含水达到98%关闭时,采出程度为50%,而1号层采出程度仅为0.93%,基本没有动用,当关闭5号层后,1号层才得到有效水驱动用 (见图7)。

图4 1+2组合注入倍数与含水率关系

图5 1+2组合注入倍数与采出程度关系

图6 1+5组合注入倍数与含水率关系

图7 1+5组合注入倍数与采出程度关系

其他几种组合在水驱过程中与上述2种组合的水驱过程与动用特征基本相同。当高渗层含水达到98%时统计多层合注合采时各小层采出程度可以看出,渗透率级差越大,渗透性相对差的层动用状况越差,对最终水驱油效率的影响也越大。

通过对不同组合条件下渗透率级差与采收率关系分析,采收率随层间渗透率级差的增大而减小 (见图8)。胡状集油田渗透率级差控制在5倍以内可获得38%以上采收率,控制在6倍以内可获得35%以上的采收率。就提高采收率而言,在划分 (组合)开发层系时,层间渗透率级差越小越有利,但层系划分过细,单井控制储量不足会影响开发经济效益。因此,根据胡状集油田层薄、单层储量较小的特点,决定按渗透率级差小于6倍细分开发层系。实际应用表明,采收率提高5.2个百分点,增加可采储量84.62×104t,取得了较好的经济效益。

图8 渗透率级差与采收率的关系图

[1]金毓荪,隋新光.陆相油藏开发论 [M].石油工业出版社,2007.

[2]于红军.纯化薄互层低渗透油田开发层系的划分与组合[J].复杂油气田,2000,3(1):58-61.

[3]刘地渊.濮城油田多油层非均质油藏剩余油研究[J].石油天然气学报,2008,30(1):151-154.