提高砂岩底水油藏原油采收率的新方法

第!!卷第!期!""#年%月

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新疆疆石石油油地地质质新

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提高砂岩底水油藏原油采收率的新方法

朱中谦，宋文杰

（中国石油塔里木油田公司勘探开发研究院新疆库尔勒

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摘要：针对砂岩底水油藏油井开采时，油层下部会形成方向近于垂直的压力梯度，使得底水向上运动的问题，设计

—采水消锥法。利用油藏数值模拟技术，从机理上就其适用条件、出一种抑制底水运动，提高原油采收率的新方法——范围、适用时机以及经济风险等方面做了较深入研究；并通过塔里木某一区块的实例剖析，认为此方法在砂岩底水油藏开发的中后期，对提高原油采收率有较好的经济效益，有一定的应用前景。关键词：采收率；底水驱；油藏；数值模拟；压力梯度中图分类号：*+$%#

文献标识码：,

油藏在开采过程中，由于油井周围产生压力降，不可避免地造成底水锥进。若要防止水锥或水脊，可以在油水界面之下作用一可控流量，形成一定压差来平衡采油过程中造成的油水界面处的压降，来阻止底水上升，根据这一原理设计出采水消锥，控制底水串

［#］

入油井的方法。

则可利用该差油层的天然封堵性，在差油层上部采油，下部采水，来达到消锥的目的。

表#

油层润湿性

亲油亲水

油层毛管力方向判别

沉积韵律的毛管力方向正韵律向下向上

反韵律向上向下

底水油藏底水形成的水锥或水脊向油井推进以后，在直井中，采用双管封隔器在油水界面上部处，封住油水层，用副管采水，主管采油［!］；若用单管封隔器，油管采水，油套环空采油。若用水平井开采时，在同一直井段中在油水界面之上钻一水平段进行采油，而在油水界面之下钻另一水平段，用来采出一部分水，这样在油水界面附近也造成平衡采出原油所造成的压差，达到消锥目的

［$，%］

（!）水平渗透率与垂直渗透率的影响一般来

说，垂直渗透率越小，底水锥进越慢，对油田开发有利。同样，垂直渗透率与水平渗透率之比越小，采水消锥效果越好，因为垂直渗透率与水平渗透率之比越小，底水垂直向上流动的阻力就越大；这样，只要作用一个很小的可控流量，就能控制因生产造成的向上压降。

（$）夹层的影响

对于夹层发育的储集层，可以

充分利用夹层的天然屏障作用，实施采水消锥。经数模计算，在相同储集层条件和生产条件下，模拟计算第一种方案不采用此法；另一种方案就是当底水刚绕过夹层后，在夹层下再虚拟一口采水井，采水量与油井采油量相等。结果发现，后一种方案的油井无水采油期要比前一种方案长’%(天，无水期采出程度增加)&)!&

。

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采水消锥法适用的地质条件分析

油层条件分析

（#）沉积韵律和润湿性的影响

从采水消锥法

的机理分析，要想有效控制底水，作用于控制底水的可控流量越小，经济效益越好，同时油层的毛管力方向向下，对控制底水锥进有利。毛管力的方向是由沉积韵律和润湿性确定的（表#）。从表中可知，对正韵律亲油油层和反韵律亲水油层，毛管力方向向下，底水锥进不利，实施该法控锥效果较好。对复合韵律油层，如果油层内层间的差油层刚好在油水界面附近，

#&!水体大小的影响

油藏数值模拟计算发现，水体大小和边底水的活

跃程度对采水消锥的实施效果有很大的影响，水体越小，实施效果越好；边底水的活跃程度越差，实施效果

收稿日期：!"""-".-!’

作者简介：朱中谦（#’/"-），男，硕士，四川大竹县人，工程师，油藏工程专业，从事数值模拟工作。

第!!卷第!期朱中谦，等：提高砂岩底水油藏原油采收率的新方法

・*%+・

越好。

!

采水消锥使用时机分析

!)*

适用时机分析

为了说明这一问题，设计了几种方案，进行数模

研究：含水率分别在*#!、!#!、%#!、&#!、’#!时，开始虚拟一口井，射开下部水层产水，产水量与油井产液量相等。计算表明，当底水刚锥进至油井射孔底界时（含水率在%#!$&#!）效果较好。在低含水期，尽管采水消锥效果好，但由于油井产水低，底水还没有完全成锥，从经济效益上看，在低含水期就开始采水消锥，过早地增加了污水处理费用，增加了开采成本；另一方面，较早地采水，使地层压力在初期就下降很快，这不利于天然能量的合理利用，还可能导致原油过早地脱气，影响最终采收率。当油井含水进入特高含水期时，再进行采水消锥，这时消锥效果很差。

!)!采水管和采油管最佳液量比分析

从理论上分析，采水管采水量越大，消锥效果越

好。但采水越多，开发成本越高，经济效益越差。因此，应寻求一个较合理的采水量。通过数模在均质油藏中，水体为油体的,#倍下计算，其结果如表!所示。

表!

不同含水期采水管合理采水量

含水级别"!#!!#!$%#!%#!$&#!&#!$’#!(’#!

采水管与采

油管液量比

#)&$#)’

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!),采水射孔位置对采水消锥的效果影响分析采水射孔位置既影响消锥效果，又影响效益。从

经济效益分析，采水管带油采水比全采水效益好。对夹层不发育的油藏，采水射孔位置与采水时机、水体能量大小等因素有关。对于夹层发育的油藏，情况较复杂，研究了以下几种模型：

模型一：夹层在油水界面之上，油井射孔底界之下（图*-）。这时在底水成锥还未绕过夹层之前，充分利用夹层，把采水射孔位置放在夹层下，效果最好。

模型二：夹层在油水界面（图*.）。这时在低含水期可采用此法消锥，把采水射孔位置放在夹层下，可延长低含水生产期，防止底水过早锥进，提高开发效果。

模型三：夹层在油水界面下（图*/）。此种情况与无夹层相似，这时夹层对底水运动影响不大，采水射孔位置应在油水界面附近偏上较好。

模型四：有多套夹层存在的油藏（图*0）。可充分利用夹层的天然屏障，对水锥进行封堵，优化射孔井

图*

有夹层存在时采水消锥模型

段，达到控制底水，提高开发效果的目的。

该法成功与否，不但与油藏的客观地质条件有关，还与采油工艺技术水平、井况、井身结构、油井深度、油井固井质量、油井生产动态特征、油井出水原因等因素有关。但其应用前景还是比较广阔的。

如果将该方法与卡堵水、人造夹层等方法综合使

・#0)・

新疆石油地质!""#年

用，效果更好，风险更小。随着对砂岩底水油藏开发技术水平的不断提高，对复杂底水油藏认识的不断深入，该法一定能得到广泛的应用。

$轮南油田!井区%&&&油组采水消锥提高采收率可行性研究

塔里木盆地轮南油田!井区%&&&油组为块状砂岩超深层底水油藏，油层物性好，孔隙度#’()!，渗透率$*)+#",$!-!；底水能量大，水体倍数在."倍以上；油层厚度大，为典型的正韵律油藏，润湿性为弱亲

水［!］

；储集层内夹层发育。目前该油组含水在."!以

上，稳油难度大。

（#）采水在一定程度上能消锥，控制底水锥进当采水管开始采水时采油管的含水立即就从*/!下降到#$(/’!，随后含水继续下降，最低为#(0"!，然后由于底水再次锥进，含水又开始上升。采水消锥一年，底水锥高从#)-，下降到$-1水锥体积从"(!)$-$1下降到"("0)!-$1油井产水从*/!降到#(0!；日产油量从*"(#02升到’$(#2，消锥控水效果很好。

（!）在油井含水较高时，采水管排液量相应大一些，消锥效果好

图!是不同采水量下油井含水率对

比曲线，采水量越小，含水率下降越少，当采水量增加到一定倍数后，采水量对油井含水率影响变小，这表明油井在某一含水下，要达到消锥，应有一个合理的经济采水量。采水量随油井含水率的增加也要相应增加。

图!

不同采水量下油井含水率对比曲线

（$）采水管应下入到水锥体里，带油采水，这样既能消锥，又能提高油田整体效益，但消锥控水的有效期短

图$就是水井不同打开位置下油井含水率

对比曲线，打开/3#!层，油井含水下降幅度比打开#"3#*层大，

但不到半年，含水又很快上升，消锥控水的有效期远小于打开#"3#*层。从采出程度看，五年后打开/3#!层要比打开#"3#*层，整体上多采出

0(/!的油。

图$

采水井不同采水位置下油井含水变化曲线

0结论和认识

（#）采水在一定程度上能消锥，控制底水锥进，

提高原油采收率。其使用效益与使用的地质条件和使用时机有密切联系。

（!）采水消锥使用的最佳时机是含水率为)"!左右，合理采水量与含水率有关；采水射孔位置应根据储集层特征相应确定。

（$）该方法如果与卡堵水、人造夹层等方法综合使用，效果更好，风险更小。

（0）轮南油田!井区%&&&油组夹层发育，宜充分利用夹层的天然屏障，实施采水消锥，可进一步提高原油采收率。

参考文献：

#］杜志敏，李

勇，王瑞河，等译(水平井开采数值模拟技

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