低渗油藏压力波传播规律及对产能影响研究

李凤颖，洪楚侨，任超群，查玉强

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司研究院，广东湛江524057）

油气工程

低渗油藏压力波传播规律及对产能影响研究

李凤颖，洪楚侨，任超群，查玉强

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司研究院，广东湛江524057）

针对低渗油藏压力波传播规律，本文进行了数值模拟机理研究，直观表征了低渗透油藏压力波传播规律，并将压力波传播规律对产能的影响进行分析，分析认为低渗油井，产能将明显的越来越小，且不易于在产能测试获取稳定产能。研究对于建立产能评价方法，指导低渗油藏合理、高效的开采有着很现实的意义。

低渗透油藏；压力波；产能

低渗透油藏一口井开井生产后，油质点沿着流线流向油井，井底流动压力就会逐渐降低［1］，附近地层中的压力也会随着逐渐降低，压力波则由油井向外扩散（见图1）。低渗岩心中流体的流动速度和压力传播速度与岩石的渗透率、流体的性质有关［2］。低渗油藏由于渗透率太低，注水井的压力波和采油井的压力波在向地层深处传播时速度很慢。对于压力波传播的快慢可以用调查半径或传播距离来描述，笔者主要对低渗透油藏压力波的传播规律和对产能的影响进行了分析。研究对于发展渗流理论和指导油田开发实践具有重要的意义［3］。

图1　压力波扩散示意图Fig.1 Schematic diagram of pressure wave diffusion

1　油藏压力波传播距离研究现状

压力P（r，t）是距离r和时间t的函数，在开井生产t（h）时，在离井r（m）处的压力可近似表示为：

任何时刻，离井越近的地方，地层中压力降的越多；任何地方，生产时间越长，地层中压力也降的越多，从而形成一个不断扩大和不断加深的“压降漏斗”。理论上，地层中即便是离井很远的地方，从开始生产的那一时刻，压力就开始下降。但在某一时刻之前，在离井一定距离之外，压力降低很小到测不出来，似乎仍然保持着开井前的原始压力Pi。对于能测试的调查范围，叫做调查半径［4］。

常用的调查半径公式是由Muskat和Van Poollen给出的泄油半径转化而来：

式中：t-压力波传播时间，h；R-压力波波及半径，m；k-渗透率，mD；φ-孔隙度，小数；u-粘度，mPa·s。

朱圣举运用稳态逐次替换法，研究了不同渗流方式下弹性液体不稳定渗流压力波的传播规律，公式系数相对比较保险［5］。

平面平行渗流t=R2/（0.086 4×2η）

平面径向渗流t=R2/（0.086 4×4η）

球面向心渗流t=R2/（0.086 4×6η）

以上三式中：导压系数η=K/μC，m2/d；t-压力波传播时间，d；R-压力波波及半径，m。

理论分析认为，压力传播距离只与地层及其中流体的物性和测试时间有关，而与产量等其他参数无关。

2　低渗油藏压力波传播规律数值模拟研究

2.1数值模拟软件计算精度的影响

考虑数值模拟软件计算精度的影响，设计了一口直井定小产液量0.001 m3/d生产的低方案进行研究分析。储层渗透率2.8 mD，井各小层全部射孔。预测年限20 a。

图2　预测结束后压力降图Fig.2 Pressure drop diagram after the prediction

从图2可以看出，由于数模软件数据截断导致的计算精度问题，不能展示小液量生产引起的压力降。从另一个侧面说明：数模机理模型的研究中，在给定产量较小的条件下，软件数据精度问题将影响研究分析结果，有必要在较大产液量条件下研究压力波的传播，以减少软件数据精度的影响。

2.2不同产液量对低渗油藏压力波传播规律的影响

为了解不同产液量对低渗油藏压力波传播规律的影响，进行了一口直井不同产液量不同生产年限的敏感性分析，产液量分别是1 m3/d、5 m3/d、15 m3/d、25 m3/d、30 m3/d和35 m3/d，生产年限是1年和3年。储层渗透率2.8 mD，井各小层全部射孔；生产井最小井底流压：5 MPa。

图3　不同产液量单井生产1年、3年后压力传播距离Fig.3 Pressure propagation distance diagram after single well producting 1 year，3years with different fluid production

表1　不同产液量单井生产1年、3年后压力传播距离Tab.1 Pressure propagation distance diagram after single well producting 1 year，3 years with different fluid production

从图3和表1结果可知：小产液量时的传播距离没有大产液量时的传播距离远。所得的传播距离是软件精度范围内的压降半径，其实微小压力降在地层中继续传播。排除软件精度的影响，对于所建模型，产液量25 m3/d及以上，能反映不同产液量对低渗油藏压力波传播的影响。结果表明：产量对油藏压力的传播没有影响。

2.3不同渗透率对低渗油藏压力波传播规律的影响

为了解不同渗透率对低渗油藏压力波传播规律的影响，设计了一口直井不同渗透率的敏感性分析，分别是1.5 mD、2.8 mD、10 mD、30 mD。直井定液25 m3/d，井各小层全部射孔；生产井最小井底流压：5 MPa。当渗透率为1.5 mD，定液25 m3/d，产能可维持6年，满足本次研究的压力传播时间1年和3年。

图4　不同产液量对压力传播距离的影响Fig.4 The impact on pressure propagation distance by different fluid production

图5　不同渗透率对压力传播距离的影响Fig.5 The impact on pressure propagation distance by different permeability

从图5和表2结果可知：调查半径计算公式计算结果和数值模拟结果接近。低渗条件下，1年压力波传播距离在1 km～3 km。油藏压力的传播距离在其他参数不变时，随渗透率的减小而减小，随时间的增加而增大。

表2　不同渗透率单井生产1年、3年后压力传播距离Tab.2 Pressure propagation distance diagram after single well producting 1 year，3 years with different permeability

3　压力波传播规律对产能的影响

理论上无限大地层中心一口井以一定产量生产时，井底流压会不断下降，渗透率越低，同等时间内下降幅度越大，意味着低渗油井，通过达西公式计算，产能将明显的越来越小［6］。低渗储层产能低；但是油藏由于断层边界的存在并非无限大，或可能存在恒压边界；当压力波达到边界时，油井流动出现（拟）稳态，产能稳定；低渗储层中，油井流动时压力波是否很容易影响到边界。

图6　压力传播距离与渗透率、生产时间关系图版Fig.6 Relation chart of pressure propagation distance and permeability，production time

根据本次研究结果，将不同渗透率不同生产时间与油藏压力的传播距离做成关系图版（见图6），油藏压力波的传播距离随渗透率的减小而减小，随时间的增加而增大；渗透率越低，压力波达到边界时间越晚。

图7可以看出，低渗储层中油藏的边界越远，压力波达到边界时间越晚，油井产能将明显的越来越小，所以不易于在产能测试获取稳定产能。建议低渗油井，适当延长测试时间以获取较为准确的产能资料，同时结合产能变化规律进行综合的产能评估，以合理配产，提高开发效果。

图7　K=2.8 mD时不同边界条件下产能变化特征图Fig.7 Characteristic diagram of productivity change under different boundary conditions when K=2.8mD

4　结论

（1）压力传播距离只与地层及其中流体的物性和测试时间有关，而与产量等其他参数无关。在其他参数不变时，压力传播距离随渗透率的减小而减小，随时间的增加而增大。

（2）低渗储层中，渗透率越低，油井流动时压力波到达边界时间越晚，油井产能不断降低，不易于在产能测试获取稳定产能。

（3）低渗油藏应结合油井产能变化规律进行综合的产能评估，以合理配产，提高开发效果。

［1］尹洪军，张荣磊，付春权，李美芳.低渗透均质油藏不稳定渗流压力计算［J］.特种油气藏，2008，15（5）:50-52.

［2］葛家理.油气层渗流力学［M］.北京:石油工业出版社，1982.

［3］孙玉凯，宋洪庆，朱维耀，王明，黄小荷.低渗透油藏非达西渗流地层压力计算方法及分析［J］.岩土力学，2009，30（Z2）: 138-141.

［4］刘能强.实用现代试井解释方法（第五版）［M］.北京:石油工业出版社，2008.

［5］田冷，常铁龙，郑荣臣.低渗油藏垂直裂缝油井产能计算新模型［J］.科技导报，2012，30（Z1）:33-37.

The propagation law of pressure wave in low permeability reservoir and its impact on production capacity

LI Fengying，HONG Chuqiao，REN Chaoqun，ZHA Yuqiang
（CNOOC Ltd.，Zhanjiang Research Institute，Zhanjiang Guangdong 524057，China）

For the propagation law of pressure wave in low permeability reservoir.This paper has studied the mechanism of numerical simulation，which has directly expressed the propagation law of pressure wave in low permeability reservoir，and analysed its impact on the production capacity，the analysis thinks production capacity of low permeability oil wells will be significantly smaller and not easy to obtain stable productivity in production test.This study is significant for building the evaluation method of production capacity，guiding the reasonable and efficient exploitation of low permeability reservoir.

low permeability reservoir；pressure wave；production capacity

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.04.003

TE348

A

1673-5285（2015）04-0010-04

2015－03-11

国家自然科学基金项目“海上在生产油气田挖潜增效技术研究”课题“涠西南凹陷复杂油田开发技术研究”，项目编号：CNOOC-KJ 125 ZDXM 06 LTD 03 ZJ 12。

李凤颖，女（1987-），工程师，2012年毕业于成都理工大学油气田开发工程专业，现主要从事油藏工程方法方面的研究工作，邮箱：lify7@cnooc.com.cn。