幕式驱替渗流特征研究

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石油是一类埋藏于地层深部的流体矿藏,与其他矿物资源相比,石油的采收率较低。利用油藏所具有的天然能量进行~次采油后,人工注水作为一种维持油藏压力,加快采油速度的有效措施,被广泛用于各油阳的二次采油阶段,由于来源广,价格低廉,人工水驱具有明显的优势。我国已投产的油田,绝大部分采用人工注水方式开发。随着油田开发的深入,发展出形式多样的三次采油方法。不论二次采油还是三次采油,目的都在于将油层中的剩余油尽可能多地、经济高效地开采出来。尽管三次采油提高采收率效果明显,然而,在具体应用时都有一定的限制条件,且需要大量的额外资金投入,能否应用受原油价格波动的影响很大。相比之下,如果能找到不需额外资金投入就能够提高原油采收率的人工注水开发新途径,将进一步完善现有水驱开发技术体系,改善油田开发效果。
  对比油气成藏与注水开发过程,发现油气成藏过程油水前缘呈幕式移动,油相由分散到聚集,油水接触面规则,油水进退有序,因此,原油聚集效果好,波及系数高,油驱水过程可以使得油藏原始含油饱和度达到2/3以上。而注水开发是注入水将成片原油切割分散的过程,由于油水粘度差异的存在,指进现象严重,油水接触面不规则,前缘推进不平整,故油相连续性差,波及系数低,水驱油过程采收率通常只有1/3。考虑到直井注水开发过程中水由若干个点源进入地层,油由若干个点汇采出,单纯的对成藏形式的模仿并不可行。故经一维岩心驱替实验验证,找到了展布状态这个影响采收率的新因素。以保持良好的展布状态,即保持油相连续性,提供近且连续的油流出口为目的,提出了幕式驱替采油法,通过改变注采方式促使油藏开发中油水前缘产生幕式移动,从而达到扩大波及系数提高采收率的目的。经大量的室内均质二维物理模拟实验已得出直井幕式驱替五点井网的形式,结果表明:直井幕式驱替五点井网与常规五点井网相比,能够改善注入水波及效率,提高采收率。
  以上述研究为基础,本文的研究主要应用数值模拟技术开展。针对已实现的直井幕式驱替五点井网绘制了各阶段的流线分布图,通过与常规五点井网流线分布图的对比,发现直井幕式驱替五点井网第一阶段未参与流动的区域在第二阶段均是最佳流动区,两个阶段相互配合,消除了死油区,使得区块整体波及系数得到明显提升。效仿五点井网,以七点井网和九点井网为基础井网,均提出了相应的注采方式调整方案,实现了幕式驱替设想。单层单单元数值模拟研究结果表明,在保持注水总量不变,开发年限相同的情况下,直井幕式驱替七点井网与九点井网均能提高模拟区块采收率约4.5个百分点。
  针对各向异性油藏,在幕式驱替五点井网的基础一k开展了直井幕式驱替六点井网以及直井一水平井混合井网的研究,其注采井调整方式第一阶段与幕式驱替五点井网第一阶段相同,即对角注水对角采油,第二阶段原生产井转注后中心新开两口生产井或钻一口水平井作为生产井。经数值模拟验证,在保持注水总量不变,开发年限相同的情况下,两种方案均能够提高模拟区块采收率3-4个百分点。
  幕式驱替采油法优越性突出,理论上考虑到了原油地下展布状态,方案实施以保持地下油水良好的展布状态为目的,有效提高了注入水利用率;技术上单纯依靠改变注采方式,不使用添加剂,不需额外投资,不增加技术难度。研究结果表明,幕式驱替井网具有如下开发优势:
  ①在相同的注水量下,幕式驱替井网的原油采出程度均高于常规井网。这意味着此种开发模式具有更高的波及系数,更佳的注入水利用率,能够有效节约水资源。对于水源供给量不足的区块提高水驱开发效果具有重要意义。
  ②达到相同的采出程度时,幕式驱替井网所需的时间更短,能够大大缩短投资回收期和油藏开采的时间,有利于提高油田开发的经济效益。
  ③整个开发过程工作井数均少于常规井网,相较于常规开发模式,不仅能够节约“死油区”钻加密调整井所需的高昂成本,而且能够节省注采井工作时的日常维护费用。
  ④整个过程不注入化学剂,不额外增加生产成本,采出水处理起来更加容易,对环境影响更小。有利于实现油田的环保、节约型开发,具有突出的经济效益及社会效益。
  研究认为,幕式驱替采油法是一种经济、高效的提高水驱丌发效果的有效途径,值得进一步开展更为深入的研究,以期完善幕式驱替理论体系并指导油F只现场应用。
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