石油工程提高采收率第四章多相流体的渗流机理及残余油形成机理分析....
迟姗姗
[摘 要]高含水期的油田开发中存在一定的难度,主要是因为复杂的地质条件、过高的残留以及技术缺陷,周期注水能有效提升采收率,本文主要是从周期注水提升采收率的实验和结果来分析其作用机理,对影响因素及提升对策展开探讨。
[关键词]周期注水 采收率 机理
中图分类号:TQ678 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)03-0385-01
人工注水是当今世界石油工业提高采收率的一种主要方法,在有利的地质,注水可保证原油采收率达60%~ 65%或更高。目前,我们对注水开发油田的了解多限于稳定注水的方法。当注入层系的非均质性增强时,注入水的波及程度就会降低,而提高油田的产量和采收率始终是最核心的问题。在注水开采的条件下,波及系数和驱替效率是最关键的两个因素,因此,采用某种方法提高波及系数和驱替效率,就可以提高原油采收率。用水动力学方法改善油田注水效果已受到人们重视,并在油田开发中得到广泛的应用,取得了显著的效果。
1、周期注水提升采收率机理
周期注水是依靠现有井网,有规律的改变油水井工作制度的一种注水开发方式,它以井组为单元,轮流改变其注入方式,在油层中建立不稳定的压力降,促使原来未被水波及到的储层、层带和区段投入开发,从而提高非均质储层的波及系数和扫油效率,提高原油采收率,是非均质储层提高原油采收率的有效方法。
油田进入高含水开发期后,常规的注水方式难以有效提高采收率,依据渗流力学的原理,通过交替注水、交替注采、间歇注水、间歇注采、间歇注水后间歇注采的方法改变地下流体的流动方向,从而达到扩大水驱波及体积提高采收率的目的。
1.1 周期注水實验
交替注水:交替注水是指井组的两口注水井不同时生产,一停一注,采油井持续生产。实验时选取同物性参数的两个模型进行实验。模型:选取均质、亲水平面模型作实验。在常规注水开发时,井组综合含水97.8% ,实验时1水井和2水井交替注水,周期为15天,采油井持续生产。统计三个周期的开发指标表明:第一周期采收率提高幅度高达3.15个百分点,第二、第三周期的幅度逐渐降低;核磁共振资料表明:第三实验区的采收率提高幅度较大,第一实验区、第二实验区增幅较小。
交替注采:交替注采是指注水井停生产井开,生产井停注水井开,相互交替。选取非均质平面模型, ,在综合含水达97%时,2号油井只采而1号水井不注;当压力降至原来的一半时,1号水井只注而2号油井不采,当压力升至原来的1.5倍时2号油井只采而1号水井不注。
间歇注采:间歇注采是指注水井采油井同时生产或同时关闭,注采同步间歇。采用亲水长条形平面模型,用均质砂岩岩心和双层非均质人造岩心重复上述实验。
间歇注水后间歇注采:在常规注水开发综合含水达100%时,先间歇注水,即注水井周期性停或开,采油井持续生产;随后交替注采,即只采不注或只注不采。采用亲水均质砂岩岩芯、双层非均质人造岩芯和裂缝砂岩岩芯3种岩芯重复上述实验。
1.2 实验效果
采用不同的物理模型模拟结果均表明:周期注水开发的最终采收率都比常规注水更高出1.2%~10.1% ,无一例外,是高含水开发期提高注水开发效果、提高水驱可采储量的有效手段。周期注水每个周期提高采收率的幅度越往后越小;非均质油藏的效果高于均质油藏,非均质程度越严重,周期注水效果越好;周期注水开始越早提高采收率幅度越高。
2、周期注水影响因素
周期注水的影响因素主要包括以地层非均质性、层间连通性、润湿性、原油粘度、周期注水时机、周期注水的注水量等。
物理模拟实验结果表明非均质模型的效果普遍好于均质模型,上下两层渗透率不同时,渗透率差别越大、非均质越严重周期注水效果越好,和渗流理论计算结果相吻合。藏渗透率太低时周期注水效果不好变差。实验和渗流理论计算结果均表明,层间连通程度越大周期注水效果越好,在连通程度>50%时效果好。物理模拟结果说明亲水亲油都有效,亲水油藏效果更好。周期注水对各种粘度原油都有效,粘度越小效果越好。周期注水时机:渗流理论计算结果,开始周期注水时间-越早越好,当前产量更高有效时间更长,累积产油量和采收率越高。周期注水平均注水量为常规注水平均注水量的60~70%时增产效果好。
3、周期注水提高采收率机理级应用
所谓周期注水就是注水井按规定的程序改变注水方式,在油层中建立不稳定压力降,从而使原来未被水波及到的低渗储层和低渗透区投入开发。高渗透层因为渗透率大,因而导压系数较大,反之,低渗透层导压系数较小;如果含水饱和度越大,毛管压力梯度越大,在油水界面上,毛管压力梯度最大。在升压阶段,高水淹层水多油少水压系数小,压力传导快,形成高压层;低渗透层油多水少,油压系数大,压力传导慢,形成低压层。在层间压差作用下,高渗透层的水大量流入低渗透层(因接触面大,距离小,根据达西定律,即使压差不大,交渗流量也会很大),并将低渗透层的油排入高渗水淹层,直到压力平衡。在降压阶段,高渗水淹层导压系数大,压力下降快,高渗层首先变为低压层,相反,低渗层变为高压层。这样,在层间压差和毛管压力梯度的作用下,将低渗层的油排入高渗层,并被水驱走,直到压力平衡。上述2个过程不断循环,最终使低渗层的油不断进入高渗层并被水驱走。由此可以看出,进行不稳定注水,可有效采出低渗层的原油,并提高水驱体积。2016年对5个注水井井组,进行了周期注水实验。实施后, 4个井组均见到了明显的增油效果 ,保持了区块较好的开发形势。
根据渗流力学的理论计算和物理模型实验结果,周期注水是高含水期提高水驱采收率的有效手段。注水量的波动幅度应尽可能大,以增加油层中压力的不稳定性,有利于更深层的毛管渗流作用和流体间的交渗流动。注水周期应根据不同的地质、物理特点和水淹特点来确定;另外,还要结合开采过程中各项开采指标(如地层压力、油井流压等)进行适当的调节。
参考文献
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