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

1、油井流入動態(tài)關(guān)系最初只是經(jīng)驗地描述油井產(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。其方程因簡潔、實用而應(yīng)用廣泛，是油井生產(chǎn)動態(tài)分析、產(chǎn)能預(yù)測、舉升工藝設(shè)計以及優(yōu)化的理論基礎(chǔ)之一。目前流入動態(tài)的研究成果較為豐富，但針對低滲透油田，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量在我國未動用石油地質(zhì)儲量中所占的比例越來越大，低滲透油田經(jīng)濟、有效開發(fā)對我國石油工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展已變的至關(guān)重要，且已成為

2、現(xiàn)在和將來的重要開發(fā)目標。低滲透儲層的滲流特征與中、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)律偏離達西定律。特別是微裂縫、裂縫發(fā)育的儲層，普遍具有變形介質(zhì)的滲流特征。隨著低滲透油田開發(fā)的不斷進行，對油井流入動態(tài)及產(chǎn)能預(yù)測提出了更高的要求。如何綜合利用已有理論對低滲透變形介質(zhì)油藏的流入動態(tài)進行研究，建立適用于油氣水三相、形式統(tǒng)一、適用性廣的無因次流入動態(tài)模型，并在此基礎(chǔ)上，綜合分析制約油藏高效開發(fā)的各種敏感性因素的作用，已經(jīng)

3、越來越得到人們的關(guān)注，對于提高低滲透油田的開發(fā)水平和開發(fā)效果有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。 論文通過對國內(nèi)外有關(guān)低滲透油藏非達西滲流、變形介質(zhì)滲流以及流入動態(tài)等方面的研究方法、成果的調(diào)研，認為以下研究趨勢值得關(guān)注： ①目前在礦場上應(yīng)用的流入動態(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)能評價及對比分析工作帶來很多的困難，推廣應(yīng)用形式單一，適用性廣的流入動態(tài)關(guān)系是大勢所趨； ②已有的針對低滲透油藏的流入

4、動態(tài)研究，雖然考慮了啟動壓力梯度等對產(chǎn)能的影響，但對于油藏參數(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)的流入動態(tài)方程是后續(xù)研究中一個較為重要的方向； ③對酸化、壓裂等措施井的流入動態(tài)研究手段較為缺乏，此類研究需要進一步深入。 結(jié)合國內(nèi)外流入動態(tài)的研究趨勢，確定了研究目標和技術(shù)路線，即：在論證低滲透儲層具有較強應(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，利用經(jīng)驗法建立垂直井流入動態(tài)通

5、式及以解析法表示的對應(yīng)形式。其后，在推導水平井流入動態(tài)關(guān)系的基礎(chǔ)上，對七類斜井及水平井流入動態(tài)方程的適用性進行評價。并進一步推廣到油氣水三相流動狀態(tài)，形成適用于低滲透變形介質(zhì)油藏產(chǎn)能評價的一整套體系，為低滲透油藏的高效開發(fā)提供理論依據(jù)。論文綜合運用油層物理、巖石力學、流體力學、滲流力學及油氣田開發(fā)理論等學科的方法、原理，在低滲透變形介質(zhì)流入動態(tài)研究方面開展了大量工作。通過研究取得了如下主要成果： ①針對不同學者在低滲透儲層應(yīng)力敏

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

7、種曲線類型對孔隙度、滲透率隨有效應(yīng)力變化數(shù)據(jù)進行數(shù)理統(tǒng)計分析。擬合結(jié)果表明四種類型的關(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)油氣田開發(fā)中地層壓力的變化情況來確定，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)育的低滲透儲層上損失程度的差異，為深入細致地研究低滲透油藏流入動態(tài)關(guān)系，并方便數(shù)學處理，將低滲透儲層細化為線性及非線性變形介

8、質(zhì)。 ④針對低滲透儲層物性差，滲流阻力大及應(yīng)力敏感性強的特點，在不等徑迂曲毛細管模型的基礎(chǔ)上，推導了應(yīng)力敏感性介質(zhì)條件下平均毛細管半徑與滲透率、孔隙度的關(guān)系，并進一步討論了啟動壓力梯度與滲透率、孔隙度的關(guān)系，為后續(xù)影響流入動態(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)油藏的無因次流入動態(tài)關(guān)系(經(jīng)驗分析法)，并利用解析法建立了

9、溶解氣驅(qū)油藏的無因次流入動態(tài)關(guān)系。 ⑥綜合運用等值滲流阻力法、勢的疊加原理、保角變換及復(fù)變函數(shù)關(guān)系，推導了低滲透變形介質(zhì)油藏水平井和分支水平井單相流及油氣兩相流的無因次流入動態(tài)關(guān)系。評價了現(xiàn)有斜井、水平井IPR方程與本文建立的流入動態(tài)關(guān)系對斜井、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態(tài)方程，并將其擴展到油、氣、水三相的情況，建立了一套適用于油、氣、水三相和整個油藏壓力范圍的油井流入動態(tài)模型和計算方法。 ⑧利用本論文建立的流入動態(tài)通式，對影響低滲透油藏高效開發(fā)的敏感性因素進行了分析。在啟動壓力梯度和變形系數(shù)動態(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、藏高效開發(fā)的敏感性因素的制約機制。結(jié)果表明，兩種油藏類型不僅在流入動態(tài)曲線形狀上有所差別，而且即使相同的敏感性因素在開采過程中所產(chǎn)生的影響也有所不同。對于非線性變形介質(zhì)油藏的開發(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，將所建立的流入動態(tài)通式引入到措施井的動態(tài)分析中，該方法是對現(xiàn)有措施井動態(tài)分析方法的一種有益補充。在已有油井未來IPR預(yù)測方