文档介绍：对底水油藏发展的一些深刻认识
G. ZHAO, J. ZHOU, X. LIU
University of Regina
(里贾纳大学)
这篇文章将出席石油学会于2004年6月8-10日在加拿大亚伯达省卡尔加里市举行的第5届加拿大国际石油大会(55周年技术会议)。这篇文章受邀讨论,并且如果在会议结束前向技术项目主席提出书面申请,就可能在会议上发表。这篇文章以及其他任何申请的讨论会被考虑在石油学会期刊上出版。版权会被保留,此版本为预出版并用以校对。
摘要
对于底水驱动油藏的采油来讲,在出水不可避免的情况下,尽可能延长水锥进的开始或上升时间是比较令人满意的结果。过去的几年间许多机械的、化学的模型已经被应用以达到这一目标。这篇文章将阐述一种用于新的观念,通过利用水平井轴线底部低渗透流动屏障,尤其像页岩体这种天然的,减少过剩水产出,从而提高原油采收和最终采收率。
在这项研究中,一种由CMG 研发的STARS模拟器的3D数字化模型以具成本效益的优势而产生,并以此来研究存在底水的油藏中不同页岩体对水平井作业的不同影响;矿场经验和其他的研究表明了页岩的超低渗透性。这一事实和其它相关因素在水平井应用到底水油藏开发中得到了综合性的考虑。对于所有的模拟案例研究,结果表明,当水平井底部存在隔层时,含水率可以被很大幅度的延迟和降低,累计采油量会增加,累计产水量会减少。这一具鼓励性的想法已经被进一步的进行数值化研究,以此来寻求矿场实施的可能性以应用于常规和重油油气藏,包括在压裂水平井,小规模二氧化碳驱,蒸汽驱及溶解气驱油藏中应用。
这一新的策略对于活动性底水,尤其是有较强底水作用油藏来讲是很具前瞻性和经济性的方法。它值的去对油藏特性、矿场实施、实验室调查、数值研究及其他多个方面做详尽性的研究。本文已对页岩体及其他相关的技术在矿场应用方面的影响做了数值性的分析。研究结果和从中的认识将为下一步计划指明方向。借助试井分析、测井解释的整合信息,我们未来的研究将集中在天然流动屏障的认同和投入上,以及在不同井网模式下人工流动屏障的矿场应用的试验研究。
介绍
油井水锥进的问题对于有底水油藏的油井生产是非常重要的问题。水锥进现象能导致产水增加和油藏寿命减少。水平井技术的应用因其额外高的产量和减少水锥进的益处而引人注目。但是,水的波峰及其突破进入水平井对那些底水驱动的油藏来讲仍然是值得注意的问题,尤其是那些底水作用较强的油藏。
通常认为,我们可以通过不同的如天然或人工的水平屏障,来控制水锥。另外,天然屏障如页岩薄层及其他形成体这种低渗透性物对滴水产出具很大帮助作用。他们的存在可以增大液体流动路径的弯曲率,从而减少了油藏的单相有效渗透率。一般来讲,油藏中有两种页岩分布影响液体流动,即连续性页岩和非连续性页岩。可知横向延伸及分布的被定义为连续性页岩,而非连续性页岩则不能在井间形成连续,并且通常其多孔介质分布具随机性。非连续性页岩的空间分布和面积都不能被准确地确定。对于非连续性页岩介质油藏中水平井性能的数值模拟研究相对较少。调查表明,在两相(油/水)油藏中,非连续性页岩可通过减少含水率及延迟底水突破时间来增加原油采收。有些研究者通过利用二维物理模型处理试验数据来调查水平井底部水脊及存在非渗透性岩层时的水平井的活动。他们发现低渗透屏障相对于完全非渗透屏障而言,可以造成较高的自由水产出百分比及更高的最终采收率。Siddiqi等人提出了一种量化的物理模型及数值化模拟器,这种模型用以研究在存在底水的油藏中水锥的发展时间及在油井生产周围油水界面的动态形状。结果表明,水锥突破时间有所延缓,而含水量也有所减少。并且,考虑到某些井没有连续性页岩层去抑制底水,有效并经济地推广人工屏障是种不错的选择。迄今为止已有许多尝试,利用胶结材料及化学凝胶去延迟垂直井水锥成长及此后自由水与原油产出的提高。
这篇文章旨在促进利用流动屏障的水平井技术的系统性应用这一观点,去开发底水油藏。此项工作的目标是通过实施一系列的3D油藏模拟研究来调查底水油藏中单一水平连续性页岩的性能对水平井生产的效果影响,从而核实不同产量决策是否可以经济有效地在矿场应用。这一演示系统此前从未被研究过。我们从研究页岩参数对含水量、累计采油量、累计采水量的影响,以及同没有页岩体的相同地层结果相比较着手。这些参数包括页岩体的渗透率,几何参数(长、宽、厚)和位置(包括垂直和水平位置)。模拟过程中的敏感性分析可以帮助确定底水条件油藏最优页岩参数。本文中还详细讨论了利用低渗透页岩屏障的水平井技术在重油开发中的适应性。考虑到可以建立一个具更低压降的较缓和和富有成效的流动体系,以避免水锥进,更多的研究被实施以寻求对底水油藏的矿场应用更加实用的策略,诸如通过垂直或水平侧向的压裂水平井的应用、小规模蒸汽/溶解气注入、可