低滲透變形介質(zhì)油藏流入動(dòng)態(tài)關(guān)系及應(yīng)用研究.pdf

1、油井流入動(dòng)態(tài)關(guān)系最初只是經(jīng)驗(yàn)地描述油井產(chǎn)量與給定平均地層壓力、井底流壓之間的相互作用和影響，屬于產(chǎn)能試井范疇。其方程因簡(jiǎn)潔、實(shí)用而應(yīng)用廣泛，是油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析、產(chǎn)能預(yù)測(cè)、舉升工藝設(shè)計(jì)以及優(yōu)化的理論基礎(chǔ)之一。目前流入動(dòng)態(tài)的研究成果較為豐富，但針對(duì)低滲透油田，特別是低滲透變形介質(zhì)油藏的研究很少。隨著低滲透和特低滲透油田儲(chǔ)量在我國(guó)未動(dòng)用石油地質(zhì)儲(chǔ)量中所占的比例越來(lái)越大，低滲透油田經(jīng)濟(jì)、有效開(kāi)發(fā)對(duì)我國(guó)石油工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展已變的至關(guān)重要，且已成為

2、現(xiàn)在和將來(lái)的重要開(kāi)發(fā)目標(biāo)。低滲透儲(chǔ)層的滲流特征與中、高滲透層顯著不同，表現(xiàn)為油層物性差，滲流阻力大，滲流規(guī)律偏離達(dá)西定律。特別是微裂縫、裂縫發(fā)育的儲(chǔ)層，普遍具有變形介質(zhì)的滲流特征。隨著低滲透油田開(kāi)發(fā)的不斷進(jìn)行，對(duì)油井流入動(dòng)態(tài)及產(chǎn)能預(yù)測(cè)提出了更高的要求。如何綜合利用已有理論對(duì)低滲透變形介質(zhì)油藏的流入動(dòng)態(tài)進(jìn)行研究，建立適用于油氣水三相、形式統(tǒng)一、適用性廣的無(wú)因次流入動(dòng)態(tài)模型，并在此基礎(chǔ)上，綜合分析制約油藏高效開(kāi)發(fā)的各種敏感性因素的作用，已經(jīng)

3、越來(lái)越得到人們的關(guān)注，對(duì)于提高低滲透油田的開(kāi)發(fā)水平和開(kāi)發(fā)效果有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 論文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外有關(guān)低滲透油藏非達(dá)西滲流、變形介質(zhì)滲流以及流入動(dòng)態(tài)等方面的研究方法、成果的調(diào)研，認(rèn)為以下研究趨勢(shì)值得關(guān)注： ①目前在礦場(chǎng)上應(yīng)用的流入動(dòng)態(tài)方程形式多樣，各有特色，但也給不同區(qū)塊、不同油田的產(chǎn)能評(píng)價(jià)及對(duì)比分析工作帶來(lái)很多的困難，推廣應(yīng)用形式單一，適用性廣的流入動(dòng)態(tài)關(guān)系是大勢(shì)所趨； ②已有的針對(duì)低滲透油藏的流入

4、動(dòng)態(tài)研究，雖然考慮了啟動(dòng)壓力梯度等對(duì)產(chǎn)能的影響，但對(duì)于油藏參數(shù)隨壓力變化較大的低滲透變形介質(zhì)油藏，卻并不適用，建立與此相適應(yīng)的流入動(dòng)態(tài)方程是后續(xù)研究中一個(gè)較為重要的方向； ③對(duì)酸化、壓裂等措施井的流入動(dòng)態(tài)研究手段較為缺乏，此類(lèi)研究需要進(jìn)一步深入。 結(jié)合國(guó)內(nèi)外流入動(dòng)態(tài)的研究趨勢(shì)，確定了研究目標(biāo)和技術(shù)路線，即：在論證低滲透儲(chǔ)層具有較強(qiáng)應(yīng)力敏感性的前提下，以變形介質(zhì)滲流理論和低滲透滲流理論為指導(dǎo)，利用經(jīng)驗(yàn)法建立垂直井流入動(dòng)態(tài)通

5、式及以解析法表示的對(duì)應(yīng)形式。其后，在推導(dǎo)水平井流入動(dòng)態(tài)關(guān)系的基礎(chǔ)上，對(duì)七類(lèi)斜井及水平井流入動(dòng)態(tài)方程的適用性進(jìn)行評(píng)價(jià)。并進(jìn)一步推廣到油氣水三相流動(dòng)狀態(tài)，形成適用于低滲透變形介質(zhì)油藏產(chǎn)能評(píng)價(jià)的一整套體系，為低滲透油藏的高效開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。論文綜合運(yùn)用油層物理、巖石力學(xué)、流體力學(xué)、滲流力學(xué)及油氣田開(kāi)發(fā)理論等學(xué)科的方法、原理，在低滲透變形介質(zhì)流入動(dòng)態(tài)研究方面開(kāi)展了大量工作。通過(guò)研究取得了如下主要成果： ①針對(duì)不同學(xué)者在低滲透儲(chǔ)層應(yīng)力敏

6、感性研究上的不同觀點(diǎn)，通過(guò)對(duì)毛管束和網(wǎng)絡(luò)微觀孔隙模型優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比、分析。首次采用不等徑迂曲毛細(xì)管模型，通過(guò)引入有效毛細(xì)管半徑分?jǐn)?shù)的概念，發(fā)現(xiàn)高滲透與低滲透儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)的差異是導(dǎo)致有效毛細(xì)管半徑分?jǐn)?shù)不同的主要原因，并直接導(dǎo)致了兩類(lèi)儲(chǔ)層在應(yīng)力敏感性上的差異。從而從理論上論證了低滲透儲(chǔ)層，特別是微裂縫和裂縫發(fā)育的儲(chǔ)層，具有很強(qiáng)的應(yīng)力敏感性。 ②以純梁油田樊31-13井和梁112-1 井巖心實(shí)驗(yàn)結(jié)果為例，采用線性、指數(shù)、乘冪和對(duì)數(shù)四

7、種曲線類(lèi)型對(duì)孔隙度、滲透率隨有效應(yīng)力變化數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析。擬合結(jié)果表明四種類(lèi)型的關(guān)系式都能很好的反映孔隙度、滲透率與有效應(yīng)力之間的變化關(guān)系。選擇何種關(guān)系式要根據(jù)油氣田開(kāi)發(fā)中地層壓力的變化情況來(lái)確定，通常采用指數(shù)關(guān)系式。 ③在孔隙度、滲透率與有效應(yīng)力變化規(guī)律討論的基礎(chǔ)上，結(jié)合滲透率在微裂縫和裂縫發(fā)育及不發(fā)育的低滲透儲(chǔ)層上損失程度的差異，為深入細(xì)致地研究低滲透油藏流入動(dòng)態(tài)關(guān)系，并方便數(shù)學(xué)處理，將低滲透儲(chǔ)層細(xì)化為線性及非線性變形介

8、質(zhì)。 ④針對(duì)低滲透儲(chǔ)層物性差，滲流阻力大及應(yīng)力敏感性強(qiáng)的特點(diǎn)，在不等徑迂曲毛細(xì)管模型的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了應(yīng)力敏感性介質(zhì)條件下平均毛細(xì)管半徑與滲透率、孔隙度的關(guān)系，并進(jìn)一步討論了啟動(dòng)壓力梯度與滲透率、孔隙度的關(guān)系，為后續(xù)影響流入動(dòng)態(tài)關(guān)系的敏感性因素研究打下了基礎(chǔ)。 ⑤在保持與Vogel 方程在理論研究上的連續(xù)性前提下，推導(dǎo)了適用于低滲透變形介質(zhì)油藏垂直井單相流及溶解氣驅(qū)油藏的無(wú)因次流入動(dòng)態(tài)關(guān)系(經(jīng)驗(yàn)分析法)，并利用解析法建立了

9、溶解氣驅(qū)油藏的無(wú)因次流入動(dòng)態(tài)關(guān)系。 ⑥綜合運(yùn)用等值滲流阻力法、勢(shì)的疊加原理、保角變換及復(fù)變函數(shù)關(guān)系，推導(dǎo)了低滲透變形介質(zhì)油藏水平井和分支水平井單相流及油氣兩相流的無(wú)因次流入動(dòng)態(tài)關(guān)系。評(píng)價(jià)了現(xiàn)有斜井、水平井IPR方程與本文建立的流入動(dòng)態(tài)關(guān)系對(duì)斜井、水平井的適用性。結(jié)果表明，本文建立的IPR方程是斜井及水平井流入動(dòng)態(tài)關(guān)系的最優(yōu)選擇，Winggins-Russell-Jennings型、Klins-Majc-herx型次之，F(xiàn)etko

10、vich型、Bendak-hlia-Aziz型及Harrison型最差。⑦采用Petrobras的改進(jìn)方法研究了適用于油藏壓力高于飽和壓力情況的組合型流入動(dòng)態(tài)方程，并將其擴(kuò)展到油、氣、水三相的情況，建立了一套適用于油、氣、水三相和整個(gè)油藏壓力范圍的油井流入動(dòng)態(tài)模型和計(jì)算方法。 ⑧利用本論文建立的流入動(dòng)態(tài)通式，對(duì)影響低滲透油藏高效開(kāi)發(fā)的敏感性因素進(jìn)行了分析。在啟動(dòng)壓力梯度和變形系數(shù)動(dòng)態(tài)變化的前提下，討論了影響線性及非線性變形介質(zhì)油

11、藏高效開(kāi)發(fā)的敏感性因素的制約機(jī)制。結(jié)果表明，兩種油藏類(lèi)型不僅在流入動(dòng)態(tài)曲線形狀上有所差別，而且即使相同的敏感性因素在開(kāi)采過(guò)程中所產(chǎn)生的影響也有所不同。對(duì)于非線性變形介質(zhì)油藏的開(kāi)發(fā)而言，壓力的監(jiān)控及保持合理的壓力水平是最為關(guān)鍵的因素。 ⑨通過(guò)建立酸化、壓裂等措施油井與污染井表皮因子的關(guān)系，從表皮因子的變化角度，將所建立的流入動(dòng)態(tài)通式引入到措施井的動(dòng)態(tài)分析中，該方法是對(duì)現(xiàn)有措施井動(dòng)態(tài)分析方法的一種有益補(bǔ)充。在已有油井未來(lái)IPR預(yù)測(cè)方