特高含水期層間分層注水分層配水量計(jì)算方法

特高含水期層間分層注水分層配水量計(jì)算方法

層系統(tǒng)的精細(xì)重組是改善層之間驅(qū)動(dòng)率的重要技術(shù)。細(xì)分重組后的單元層間非均質(zhì)性依然存在，有些層仍然得不到有效驅(qū)替。對(duì)層系細(xì)分重組后的單元，采用分層注水技術(shù)可有效改善層間驅(qū)替不均衡的狀況。分層注水成功的關(guān)鍵是根據(jù)各小層的儲(chǔ)層物性和動(dòng)用狀況來(lái)確定各層的配水量。目前，分層注水井各層配水量的計(jì)算方法主要是依據(jù)層間靜態(tài)參數(shù)，或者以管理人員的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)為主。杜慶龍等綜合考慮注水井各小層地層系數(shù)和其周?chē)饔途较虻臐B流阻力系數(shù)，建立了利用垂向劈分系數(shù)計(jì)算注水井分層配水量的方法；吳家文等提出了根據(jù)各層段剩余油飽和度確定配水量的方法；石曉渠等用劈分系數(shù)法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的KH法或H法進(jìn)行注水井層間合理配水量的計(jì)算，劈分系數(shù)包括小層滲透率、油層厚度、油水井連通系數(shù)、層間干擾系數(shù)、沉積微相影響系數(shù)、水井對(duì)應(yīng)的油井?dāng)?shù)和注采井距等。這些層間配水量的分配方法有的考慮參數(shù)較多，且有的參數(shù)難以定量化計(jì)算，導(dǎo)致難以在礦場(chǎng)推廣應(yīng)用；而且未將層間動(dòng)用狀況與實(shí)現(xiàn)層間的均衡動(dòng)用相結(jié)合，使得層間非均衡動(dòng)用的狀況難以大幅度改善。為此，筆者以實(shí)現(xiàn)層間均衡驅(qū)替為目標(biāo)，研究了分層配水量的計(jì)算方法，以期為分層注水井的層間合理配注提供依據(jù)。1采用分段水井法計(jì)算多層水井的配置水量1.1小層出口含水飽和度所謂層間均衡驅(qū)替，是指通過(guò)調(diào)配從分層注水井注到各小層的水量，使各層的采出程度或者剩余油飽和度（或者出口端含水飽和度）相同。在給定某小層注水量的情況下，根據(jù)Buckley-Leverett非活塞式水驅(qū)油理論，可以計(jì)算得到給定時(shí)間內(nèi)小層出口端的含水飽和度；反過(guò)來(lái)，給定某個(gè)出口端的含水飽和度，可以計(jì)算得到在給定時(shí)間內(nèi)小層所需的累積注水量，在恒速注水的情況下，可得到小層的平均配水量；因此在總注水量一定的情況下，通過(guò)確定給定時(shí)間內(nèi)各層達(dá)到均衡驅(qū)替時(shí)出口端的含水飽和度，使計(jì)算得到的各小層的配水量之和與總注水量相等，此時(shí)各層的配水量就是各小層在給定時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)均衡驅(qū)替的配水量。1.2特高含水期小層含水率對(duì)于多層合采油藏，受層間干擾的影響，即使進(jìn)入特高含水期后，有的小層含水率很高，但有的小層卻很低，甚至未見(jiàn)水。為此，分2種情況建立了給定出口端含水飽和度的分層配水量計(jì)算方法。1.2.1平均含水率飽和度對(duì)于未見(jiàn)水小層，在生產(chǎn)一段時(shí)間后，注采井間可分為油水兩相區(qū)和純油區(qū)2部分，此時(shí)其中某小層的平均含水飽和度可表示為式中：為第i小層的平均含水飽和度；i為小層序號(hào)；-Sw為見(jiàn)水前油水兩相區(qū)的平均含水飽和度；?i為第i小層的孔隙度；Ai為第i小層的橫截面積，m2;xfi為第i小層油水前緣位置，m;Swc為束縛水飽和度；L為注采井距，m。根據(jù)小層的注采數(shù)據(jù)和儲(chǔ)層參數(shù)，可得到目前小層的平均含水飽和度，根據(jù)式（1）可求得第i小層油水前緣位置為根據(jù)Buckley-Leverett非活塞式水驅(qū)油理論，T1時(shí)刻第i小層的累積配水量為式中：T1為注水時(shí)間，d;Qi為第i小層配水量，m3/d;t為時(shí)間，d;fw(Swf)為油水前緣含水飽和度對(duì)應(yīng)的含水率；Swf為油水前緣含水飽和度。分層注水一段時(shí)間后，第i小層出口端含水飽和度為Sw2i時(shí)所需要的累積配水量為式中：Dt為分層注水時(shí)間，d;fw(Sw2i)為第i小層出口端含水飽和度對(duì)應(yīng)的含水率。假設(shè)在Dt內(nèi)，小層的配水量保持恒定，根據(jù)式（3）和式（4），可求得第i小層的平均配水量為1.2.2出口含在出口端含建立含含水率飽和度對(duì)于已見(jiàn)水小層，同樣可根據(jù)小層的注采數(shù)據(jù)和儲(chǔ)層參數(shù)，得到各小層目前的平均含水飽和度，第i小層T1時(shí)刻出口端的含水飽和度表達(dá)式為式中：Swi為第i小層T1時(shí)刻出口端的含水飽和度；fw(Swi)為第i小層T1時(shí)刻出口端含水飽和度對(duì)應(yīng)的含水率。式（6）為含有出口端含水飽和度的隱函數(shù)，可采用迭代法求解得到出口端的含水飽和度。根據(jù)Buckley-Leverett非活塞式水驅(qū)油理論，在Dt內(nèi)第i小層出口端含水飽和度從Swi增至Sw2i所需要的累積配水量表達(dá)式為假設(shè)在Dt內(nèi)，小層的配水量保持恒定，根據(jù)式（7）可求得第i小層的平均配水量為1.3均含水飽和度在分層注水井注水量保持恒定的情況下，采用迭代法求得各層達(dá)到均衡驅(qū)替時(shí)出口端的含水飽和度。在調(diào)控時(shí)間和目前各層的平均含水飽和度已知的情況下，首先假定各層達(dá)到均衡驅(qū)替時(shí)出口端的含水飽和度為Sw2i，根據(jù)式（5）和式（8）可得到各層所需的配水量。判斷各層的配水量之和與分層注水井的總注水量是否相等或者滿足精度要求，如果不滿足，改變Sw2i值，重新計(jì)算各層的配水量，并進(jìn)行判斷，直到滿足精度要求，此時(shí)各層配水量即為在給定時(shí)間內(nèi)各層達(dá)到均衡驅(qū)替所需的配水量。2影響層間配水量的因素根據(jù)上述方法編制了計(jì)算程序，并以東辛油田營(yíng)8斷塊油藏某井組為例，分析了油層厚度、剩余油飽和度和調(diào)控時(shí)間等對(duì)層間配水量的影響。該井組的地層原油粘度為10mPa×s，注采井距為300m，其相對(duì)滲透率曲線如圖1所示。2.1均衡驅(qū)替所需的配水量假定某井組中有3個(gè)小層，油層厚度分別為2,4和6m，初始含水飽和度及其他儲(chǔ)層參數(shù)相同，分層注水井總注水量為100m3/d，采用所建方法計(jì)算得到3個(gè)小層均衡驅(qū)替所需的配水量分別為16.67,33.33和50m3/d，這表明各小層所需的配水量與其油層厚度成正比。因此，在小層的采出程度或剩余油飽和度相同的情況下，按照油層厚度進(jìn)行層間配水能夠達(dá)到層間均衡驅(qū)替的狀況。2.2均衡驅(qū)替所需配水量假定3個(gè)小層的厚度均為4m，調(diào)控前其平均剩余油飽和度分別為0.45,0.5和0.55，調(diào)控時(shí)間為1a，分層注水井總注水量為100m3/d，采用所建方法計(jì)算得到3個(gè)小層均衡驅(qū)替所需的配水量分別為29.2,34.8和36.0m3/d。這表明，在油層厚度相同的條件下，各小層所需的配水量與其剩余油飽和度成正比，剩余油飽和度越高，達(dá)到層間均衡驅(qū)替所需的層間配水量也越多。2.3調(diào)控時(shí)間和網(wǎng)格劃分由表1可見(jiàn)營(yíng)8斷塊油藏某井組分層注水前的開(kāi)發(fā)狀況。通過(guò)分層注水調(diào)控，分層注水井的總注水量為50m3/d，假設(shè)達(dá)到層間均衡驅(qū)替時(shí)的時(shí)間分別為1和5a，分層配水量計(jì)算結(jié)果（表1）表明：?jiǎn)挝缓穸扰渌渴苷{(diào)控前小層含水飽和度的影響較大，調(diào)控前小層的平均含水飽和度越小，其單位厚度配水量越大；當(dāng)調(diào)控時(shí)間分別為1和5a時(shí)，層間單位厚度配水量分別相差6.96和1.45m3/（d·m），這說(shuō)明調(diào)控時(shí)間越短，各小層為了達(dá)到均衡驅(qū)替狀態(tài)所需調(diào)配的水量差別越大。根據(jù)營(yíng)8斷塊油藏某井組的小層數(shù)據(jù)和物性參數(shù)建立了油藏?cái)?shù)值模擬模型，對(duì)表1中分層配水量的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。平面網(wǎng)格數(shù)目為75×50，網(wǎng)格步長(zhǎng)為4m×4m，縱向上為3層，對(duì)應(yīng)井組的3個(gè)小層。根據(jù)表1中調(diào)控時(shí)間為5a的分層配水量進(jìn)行模擬，5a后3個(gè)小層最終剩余油飽和度非常接近，其出口端含水飽和度分別為64.21%，64.04%和64.25%，可近似看作已達(dá)到均衡驅(qū)替狀態(tài)，從而佐證了所建方法的準(zhǔn)確性。3分層配水量的動(dòng)態(tài)調(diào)整以層間均衡驅(qū)替為目標(biāo)，利用Buckley-Leverett非活塞式水驅(qū)油理論，綜合考慮各小層儲(chǔ)層物性和目前動(dòng)用狀況，建立了分層注水井層間配水量的計(jì)算方法。層間配水量受油層厚度、剩余油飽和度和調(diào)控時(shí)間等因素的綜合影響。各小層所需配水量與其油層厚度成正比；調(diào)控前小層的平