底水油藏水平井见水模式及见水特征研究

1、中国石油大学（北京）中国石油大学（北京）油藏数值模拟组油藏数值模拟组二二一一年五月年五月 水平井广泛应用于边底水油藏中，能够扩大油藏渗流面积，降低井水平井广泛应用于边底水油藏中，能够扩大油藏渗流面积，降低井筒周围压降，从而延长无水采油期，增大无水采油量。但在水平井开发筒周围压降，从而延长无水采油期，增大无水采油量。但在水平井开发边底水油藏过程中，又表现出了以下几类问题：边底水油藏过程中，又表现出了以下几类问题：（1 1）水平井见水后含水上升迅速，含水上升规律难于把握；）水平井见水后含水上升迅速，含水上升规律难于把握；（2 2）初始见水点和后期产水段预测困难，控水堵水措施目的性不强；）初始见水点

2、和后期产水段预测困难，控水堵水措施目的性不强；（3 3）水平井开发不同时期剩余油分布认识不清，挖潜方向不明确；）水平井开发不同时期剩余油分布认识不清，挖潜方向不明确；（4 4）部分水平井产能与理想产能相差较大的原因不清。）部分水平井产能与理想产能相差较大的原因不清。研究方法研究方法三维物理模拟实验三维物理模拟实验油藏工程渗流理论油藏工程渗流理论油藏数值模拟研究油藏数值模拟研究研究思路研究思路见水位置见水位置见水模式见水模式含水上升特征含水上升特征22-ln ()112qx ayC a a （x x，y y）点产生的势）点产生的势b b （x x，y y）点的纵向速度）点的纵向速度XY(-a,0

3、)(a,0)(0,-a)2211ln ()2qx ayC 1111222211()()yyyqvvvyyyx ayx ay当当y-ay-ay-a时时,x=0,x=0处的纵向速度处的纵向速度小于小于x=x=a a处的纵向速度，处的纵向速度， x=x=a a处的纵向速度最大；处的纵向速度最大；(0,0)(0,0)处没有纵向速度，水体无法波及。处没有纵向速度，水体无法波及。c c 对速度的分析对速度的分析 d d 水脊形态水脊形态 各射孔点处流量相等各射孔点处流量相等（1）对于2个射孔眼:22220,12222(n1)ayxy aqvaaa222222222222222j ,a11111a2j aa

4、(j 1) aa(j-1) aa(jn) aa(j-n) aayxa yqv可证明：可证明：0,j ,ayyxyaxa yvv（2）对2n+1个射孔眼速度分析：即中间的射孔点处纵向速度最大，则水脊突破点在即中间的射孔点处纵向速度最大，则水脊突破点在投产段中部投产段中部。2个射孔眼个射孔眼 3个射孔眼个射孔眼 2n+1个射孔眼个射孔眼 XYy0XYy0(a,0)(-a,0)(0,-a)XY(-a,0)(a,0)(0,-a)(0,-a)模型采用模型采用633125的网格系统：的网格系统： I方向：方向：6310m630m；J方向：方向：3110m310m；K方向：方向：202m+56m=70m；水

5、平井布置在模型的正中间。水平井布置在模型的正中间。(1)2个射孔眼见水时刻水脊形态示意图 最终时刻水脊形态示意图 见水时刻水脊形态示意图 最终时刻水脊形态示意图 见水时刻水脊形态示意图 最终时刻水脊形态示意图 (2)3个射孔眼(3)5个射孔眼(4)10个射孔眼(5)沿水平井段有有限个射孔眼 最终时刻水脊形态示意图 见水时刻水脊形态示意图 最终时刻水脊形态示意图 均质油藏中，底水从水平段中间部位突破，见水后水脊向两边扩展。见水时刻水脊形态示意图 底水供给系统底水供给系统双桶设计，确保双桶设计，确保底水恒压供给底水恒压供给三维可视化模型三维可视化模型模拟油藏，直接观模拟油藏，直接观察水体察水体记录

6、计量系统记录计量系统对重要参数及水脊对重要参数及水脊形态的记录与计量形态的记录与计量2、实验设计创新点、实验设计创新点（1）双桶设计可以保证底水层）双桶设计可以保证底水层定压供给定压供给，类似于真实底水油藏；，类似于真实底水油藏；（2）开井之前，首先打开底水阀门，待压力平衡后再开井生产，相当）开井之前，首先打开底水阀门，待压力平衡后再开井生产，相当于对模型进行初始化，使模型内各点于对模型进行初始化，使模型内各点折算压力相等；折算压力相等；（3）五点式注入法与渗流板下纯水层的设计，可保证底水）五点式注入法与渗流板下纯水层的设计，可保证底水均匀供给。均匀供给。参数名称参数名称填砂粒径填砂粒径（目）

7、（目）孔隙度孔隙度(%)渗透率渗透率(10-3m2)模拟油粘度模拟油粘度(mPas)水平段长度水平段长度（cmcm）水平井半径水平井半径（cmcm）参数值参数值808033.233.210.6710.6711117 70.40.4实验参数选取实验参数选取、实验模拟条件、实验模拟条件（1 1）均质、等厚、水平、箱形封闭油藏；）均质、等厚、水平、箱形封闭油藏；（2 2）无限水体恒压供给；）无限水体恒压供给；（3 3）射孔完井。）射孔完井。初始时刻初始时刻1/21/2见水时刻见水时刻见水时刻见水时刻fw=40%fw=60%fw=90%侧视图侧视图后视图后视图均质底水油藏水平井见水规律均质底水油藏水平

8、井见水规律“中部见水中部见水-沿井扩展沿井扩展-全井见水全井见水-翼部抬升翼部抬升”的见水模式的见水模式 对于近井地带，取对于近井地带，取r=0.003mr=0.003m，则，则 =2.91=2.911010-4-4 m/s m/s可以判断模型内流动可以判断模型内流动符合达西渗流模式符合达西渗流模式，能够代表实际油藏。，能够代表实际油藏。 32c3.5=vK实验中，实验中， =1.01=1.011010-3-3 m/s m/s 达西渗流临界流速达西渗流临界流速1036Q59.28/(3600 24)7.0 10(m /(s Pa)0.98 10Jp原61033Q23 10/606.96 10(

9、m /(s Pa)0.55 10Jp模真实油井真实油井实验结果实验结果原型与模型具有相同的采液指数，可比性较强。原型与模型具有相同的采液指数，可比性较强。 实验流型的判断实验流型的判断采液指数比较采液指数比较cvv 投产段不同平面非均质性分布模式下水脊形态的变化规律，绘制出当投产段渗投产段不同平面非均质性分布模式下水脊形态的变化规律，绘制出当投产段渗透率呈两段式分布时渗透率级差与见水点位置距跟端相对距离图版。透率呈两段式分布时渗透率级差与见水点位置距跟端相对距离图版。1 1：1 12 2：1 14 4：1 15 5：1 11010：1 12525：1 11.51.5：1 13 3：1 1 底水

10、油藏水平井沿井段底水油藏水平井沿井段渗透率临界级差渗透率临界级差大大约在约在4倍倍左右，即相邻高低渗透段之间当渗透左右，即相邻高低渗透段之间当渗透率级差大于率级差大于4倍时，低渗透段下方原油几乎不倍时，低渗透段下方原油几乎不被动用。被动用。K1:K2=4:1K1:K2:K3=4:1:2K1:K2:K3=4:2:10时刻时刻见水时刻见水时刻含水含水60%含水含水90%平面非均质性对见水规律的影响平面非均质性对见水规律的影响物理模拟验证临界级差物理模拟验证临界级差“倾斜推进倾斜推进-高渗突破高渗突破-沿井扩展沿井扩展-次高突破次高突破-分段水淹分段水淹”“先高后低先高后低-封高补低封高补低”的开发

11、措施的开发措施 “相邻段影响相邻段影响-非交叉影响非交叉影响” K1:K2:K3=4:1:2K1:K2:K3=4:2:1 投产段渗透率分布为投产段渗透率分布为4:1:2时，由于前两段级差大于临界级差，中部低渗段时，由于前两段级差大于临界级差，中部低渗段始终没有被动用，水脊先后在第一段和第三段突破，相应的，含水曲线上便出始终没有被动用，水脊先后在第一段和第三段突破，相应的，含水曲线上便出现了一个现了一个”台阶台阶”;当投产段渗透率分布为当投产段渗透率分布为4:2:1时，相邻两段的级差均小于临时，相邻两段的级差均小于临界级差，三段全部被动用，但各自见水时间不同，于是产生了先后两个台阶。界级差，三段

12、全部被动用，但各自见水时间不同，于是产生了先后两个台阶。可见，水平井投产段平面非均质性对水平井的动用范围及含水上升规律均有着可见，水平井投产段平面非均质性对水平井的动用范围及含水上升规律均有着极为重要的作用。极为重要的作用。物理模拟实验生产动态曲线物理模拟实验生产动态曲线平面非均质性对见水规律的影响平面非均质性对见水规律的影响“台阶式台阶式”含水上升规律含水上升规律1 1、运用三种技术手段相互验证，提出均质底水油藏中水平井、运用三种技术手段相互验证，提出均质底水油藏中水平井“中部见水中部见水”的观点；的观点；2 2、根据三维可视化实验现象，提出了均质底水油藏中水平井、根据三维可视化实验现象，提出了均质底水油藏中水平井“中部见水中部见水- -沿井扩展沿井扩展- -全井水淹全井水淹- -翼部抬升翼部抬升”的水淹模式；的水淹模式；3 3、在平面