低滲透油藏直井產能計算研究

低滲透油藏直井產能計算研究

低滲透油藏應力敏感性研究低滲透油藏油水的流動通道非常狹窄，易于在小間隙內形成液體吸收和積聚層。地層中的原油從靜止到流動必須克服吸附滯留層的束縛,作用于吸附滯留層表面兩側的壓力梯度必須突破一個臨界值時流體才能流動,該臨界值即為流體滲流時的啟動壓力梯度。大量研究資料證實了啟動壓力梯度的存在,并表明滲透率越低,啟動壓力梯度越大。宋付權、劉慈群以質量守恒定律為基礎,推導出一種簡單測量低滲透油藏啟動壓力梯度的公式;黃爽英等以具有啟動壓力梯度的滲流公式為基礎,求出地層穩(wěn)定生產時徑向流產量公式及壓力分布公式,并用物質平衡法求解出低滲透油田注水見效時間與注采井距的關系;宋付權等考慮啟動壓力梯度的影響,建立一維低滲透巖心和圓形油藏中一開一關滲流的數學方程,并進行了有動邊界問題的數值求解。近年來,人們對油氣藏的滲透率應力敏感性進行了大量的研究。關于其存在的觀點是公認的,只是其大小及影響程度眾說紛紜。大多數研究者認為,低滲透儲層存在著極強的應力敏感性,也有相關文獻指出低滲透儲層不存在強應力敏感性。阮敏等研究結果表明,滲透率值在井壁附近下降了55%,當地層壓力下降5MPa時,產量下降可達13%左右;王江、王玉英針對異常高壓、特低滲透油藏儲層應力敏感性進行研究,發(fā)現滲透率損失率可達58.7%。大多數研究者在描述儲層巖石的應力敏感指數,都是基于Terzaghi有效應力(只適用于極其疏松的多孔介質),顯然并不適用于巖石這種極其致密的介質,這也是造成應力敏感效應在滲透率損害程度、產能遞減程度的評價中影響程度普遍偏大的主要原因。低滲透油氣藏應力敏感性強的現象主要是由實驗的系統(tǒng)誤差所致,是實驗室里的結論,而非油氣藏自身的性質。目前低滲透油藏產能研究大多局限于傳統(tǒng)意義上的經典滲流理論,通常忽略了啟動壓力梯度和應力敏感效應的作用或者對應力敏感效應函數的描述欠佳。針對低滲透油藏的非線性滲流特征,應用巖石的本體有效應力方法來描述應力敏感效應函數。建立一個同時考慮啟動壓力梯度和應力敏感效應影響的低滲透油藏直井產能方程。以某低滲透油藏為例,研究啟動壓力梯度和應力敏感效應對其產能的影響。1直井壓力方程的導出1.1地層邊界充足假定1個水平均質各向同性圓形等厚地層中心有1口完善井(井將油層全部穿透且在油層部分是裸露的),地層邊界有充足的液源供給;液體為單向、均質的牛頓流體,并假定滲流過程中為等溫,無任何特殊的物理化學現象發(fā)生。1.2外應力敏感指數法目前,在研究介質變形的油氣藏滲流理論中,大多采用NurA和Yilmazo在1985年提出的滲透率模量概念,假設滲透率模量保持常數,如下所示:對式(1)積分后,便得到滲透率與壓差關系的指數式:式中:α為滲透率模量(應力敏感系數),MPa-1;p為地層壓力,MPa;pe為低滲透油藏中re處的地層壓力,MPa;K為油層滲透率,10-3μm2;Ki為油層原始滲透率,10-3μm2。顯然,上式計算的應力敏感指數是油氣藏巖石基于Terzaghi有效應力(外應力與內應力的簡單差值)的外應力敏感指數,并不反映巖石對孔隙壓力的敏感程度,油氣藏實際生產時表現出的是巖石對孔隙壓力(內壓)的敏感性。對于致密的巖石,應用多孔介質的雙重有效應力中的巖石本體有效應力,可將外應力敏感指數轉換為內應力敏感指數,巖石的本體有效應力為:式中:σpeff為巖石的本體有效應力,MPa;σ為巖石所受到的外部應力,MPa;φ為巖石的孔隙度,%。依據李傳亮提出的巖石本體變形過程中的孔隙不變性原則,在開發(fā)過程中,可把孔隙度看作常數,式(2)可修正為:對于平面徑向流,當同時考慮啟動壓力和應力敏感存在時,滲流速度微分方程為:式中:v為原油的滲流速度,m/ks;λ為低滲透油藏的啟動壓力梯度,MPa/m;μ為原油的黏度,mPa·s;r為半徑,m。在穩(wěn)定流動情況下,可以利用地面產量和面積來代替v,可得:將式(6)展開并對其積分,整理可得:其中式中:q為直井的地面產油量,m3/d;Bo為原油體積系數;h為油層有效厚度,m;re為泄油半徑,m;rw為油井半徑,m;pwf為井底流壓,MPa;為平均地層壓力,MPa。式(7)是考慮了啟動壓力梯度和應力敏感共同影響的低滲透油藏直井簡化產能方程,本方程所考慮的應力敏感效應是基于油氣藏實際生產時表現出來的巖石對孔隙壓力(內壓)的敏感性,因此能更加準確真實地對低滲透油藏進行產能評價。2啟動壓力梯度和應力敏感效應對直井產油量的影響以某低滲透油藏為例,研究啟動壓力梯度和應力敏感效應對低滲透油藏直井產能的影響。計算所需參數如下:pe=35.86MPa;pwf=16.35MPa;re=258.36m;rw=0.12m;h=20m;Ki=8×10-3μm2;ue788=0.08;μ=0.529mPa·s;Bo=1.02;啟動壓力梯度λ分別取0.000、0.005、0.010、0.015、0.020、0.025MPa/m;應力敏感系數α分別取0.00、0.03、0.06、0.09、0.12、0.15MPa-1。計算結果見圖1~6。(1)啟動壓力梯度對直井產油量的影響呈線性下降關系(圖1、2);同一井底流壓下,隨著啟動壓力梯度的增加,產油量降低的幅度相應增加;不同井底流壓下,產量降低的幅度也不同,在高流壓階段,產量降低的幅度相對較大,在低流壓階段,產量降低的幅度相對較小;啟動壓力梯度每增加0.005MPa/m,油井的產油量降低6.85%:當井底流壓為30MPa時,啟動壓力梯度只需達到0.023MPa/m,油井就將停產。(2)分析不同應力敏感系數的敏感性(圖3、4)可知:隨著應力敏感系數的增加,直井的產油量降低的幅度增大;對于指定的應力敏感系數,高流壓階段產油量的降低幅度較小,低流壓階段產油量的降低幅度較大。關于對產油量降低幅度的影響,基于巖石本體有效應力的應力敏感指數比基于Terzaghi有效應力應力敏感指數小得多;當井底流壓為17MPa、應力敏感系數分別取α=0.03,0.06,0.09,0.12,0.15MPa-1時,對應的產油量降低幅度前者比后者減小了21.89%、37.38%、48.54%、56.72%、62.83%,且前者所達到的最大降低幅度僅為10.51%;當井底流壓為17MPa時,應力敏感系數每增加0.03MPa-1,產油量下降2.1%左右。說明應力敏感效應對低滲透油藏直井產能的影響非常小,因此在進行產能評價及預測時可應用本文公式考慮或者直接忽略其影響。(3)分析啟動壓力梯度和應力敏感效應對油井產量的共同影響可知(圖5、6)。無論是低流壓(17MPa),還是高流壓(30MPa)生產,對產油量的影響均呈線性下降關系;啟動壓力梯度增大時,隨著應力敏感系數的增加,產油量的降低幅度反而有所減小;高流壓生產,無論應力敏感系數取何值,啟動壓力梯度只要達到0.023MPa/m,油井將停產,說明此時啟動壓力梯度對產能起主導作用。3低滲透油氣藏運行情況對直井產能控制的影響(1)針對低滲透油藏非線性滲流特征,從巖石本體有效應力理論出發(fā)建立了低滲透油藏直井的簡化產能方程。該方程綜合考慮了啟動壓力梯度和應力敏感效應的影響,能更加準確地進行產能評價。(2)啟動壓力梯度對直井產油量的影響呈線性下降關系且影響較大,說明低