《低渗透砂岩油藏渗流机理研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《低渗透砂岩油藏渗流机理研究（140页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、低渗透砂岩油藏低渗透砂岩油藏渗流机理研究渗流机理研究一、前言一、前言二、二、单相渗流启动压力梯度研究单相渗流启动压力梯度研究三、油水两相启动压力梯度研究三、油水两相启动压力梯度研究四、四、数值模拟中的启动压力梯度数值模拟中的启动压力梯度五、低渗透砂岩油藏的合理开发五、低渗透砂岩油藏的合理开发 低渗透砂岩油藏渗流机理研究低渗透砂岩油藏渗流机理研究低渗透砂岩油藏渗流机理研究低渗透砂岩油藏渗流机理研究 ( (一一).).低渗油田分类标准低渗油田分类标准低渗油田概述低渗油田概述注：有些国家如前苏联以渗透率小于注：有些国家如前苏联以渗透率小于100md为划分低渗油田标准为划分低渗油田标准低渗油田低渗油田
2、类类型型平均渗透率（平均渗透率（md）一般低渗油田一般低渗油田1050特低渗油田特低渗油田1.010超低渗油田超低渗油田0.11.0低渗油田概述低渗油田概述(二二). 低渗油田储量分低渗油田储量分布布全国陆上动用的石油地质储量中全国陆上动用的石油地质储量中,低渗透油层储量占低渗透油层储量占11%左右左右;在探明未动用的石油地质储量中在探明未动用的石油地质储量中,低渗透油层储量占低渗透油层储量占50%以上以上;在近几年探明的石油地质储量中在近几年探明的石油地质储量中,低渗透油层储量占低渗透油层储量占60%以上。以上。 国内国内探明低渗透地探明低渗透地质储量质储量52.152.1亿吨，亿吨，占占2
3、6.126.1国内国内已动用地质已动用地质储量储量26.726.7亿吨，亿吨，占占25.525.5目前全国低渗透探明储量目前全国低渗透探明储量52.1 52.1 10108 8t, t,动用地质储量近动用地质储量近26 26 10108 8t ,t ,动动用程度近用程度近52%52%。低渗透油藏开发现状低渗透油藏开发现状年年探明储量探明储量（亿吨）（亿吨）低渗、特低渗所占低渗、特低渗所占比例（）比例（）19975.27519984.87019993.76520004.24620014.569表表1 19972001年中油股份公司探明储量表年中油股份公司探明储量表小于小于100010001000
4、-20001000-20002000-30002000-3000大于大于300030005.25.2 43.1 43.1 36.2 36.2 15.5 15.5埋藏深度埋藏深度 m百分比百分比 %埋埋 深深70%10%岩岩 性性20%特低渗透特低渗透1-10md1-10md 超低渗透超低渗透 0.1-1md0.1-1md渗渗透透率率8.48.437.637.65454一般低渗透一般低渗透10-50md10-50md各类储量分布各类储量分布低渗透油藏地质特点（一）低渗透油藏地质特点（一）储层物性差、渗透率低，原生孔隙度低，储层物性差、渗透率低，原生孔隙度低，孔隙结构复杂，分选差，胶结物含量高；孔
5、隙结构复杂，分选差，胶结物含量高；砂泥岩层交互，粘土含量高，非均质性严砂泥岩层交互，粘土含量高，非均质性严重；重；束缚水饱和度高，原油物性好；束缚水饱和度高，原油物性好；毛管力对渗流有明显影响；毛管力对渗流有明显影响；具有非达西流特征具有非达西流特征；低渗透油藏地质特点（二）低渗透油藏地质特点（二）启动压力随渗透率的降低而增大；启动压力随渗透率的降低而增大；采收率随渗透率的降低而降低；采收率随渗透率的降低而降低；存在天然裂缝，在一定压力下张开，加剧存在天然裂缝，在一定压力下张开，加剧地层非均质性；地层非均质性；采油速度低（采油速度低（30% PV；2.储层为砂岩或碳酸盐岩；储层为砂岩或碳酸盐岩
6、；3.厚度薄有利；厚度薄有利；4.渗透率无限制；渗透率无限制；5.5. 深度大于深度大于1371.6m （4500ft）；）；6.6. 地层温度无限制地层温度无限制7. 陡峭的倾斜油藏陡峭的倾斜油藏；8. 原油相对密度原油相对密度35 API ）；）；9. 原油粘度原油粘度 10mPa.s ；10. 原油组成富含原油组成富含C1C7。可放宽到：可放宽到： 原油相对密度原油相对密度35 API ）；）；地层温度地层温度100；埋藏深度埋藏深度1500m。特别推荐几种特别推荐几种N2驱类型：驱类型：1.注注N2推动易混相气体段塞的混相驱推动易混相气体段塞的混相驱 注注N2混相驱要求的条件较高，混相
7、压力混相驱要求的条件较高，混相压力高，要求原油中间烃含量高，实施难度较高，要求原油中间烃含量高，实施难度较大，适用范围较窄。可通过注大，适用范围较窄。可通过注N2和烃类气和烃类气体段塞混相驱来提高采收率。如果易混相体段塞混相驱来提高采收率。如果易混相气体段塞的尺寸选择合理，则比连续注气体段塞的尺寸选择合理，则比连续注N2经济效益更好。经济效益更好。 2000年年SPE62547文章介绍一个块状裂缝性文章介绍一个块状裂缝性碳酸盐岩水驱挥发性油藏注碳酸盐岩水驱挥发性油藏注N2推动富含推动富含C2C6产产出气段塞高压混相驱先导试验的成功做法。出气段塞高压混相驱先导试验的成功做法。 石油地质储量石油地
8、质储量19.08108m3，一次采油仅采一次采油仅采出了原油出了原油1.908108m3 ，产出气中富含，产出气中富含C2 C6，初始含量初始含量0.28390.5679m3/m3。1994年着手先导年着手先导试验试验3年。在注年。在注N2前注前注10%PV富含富含C2C6的产出的产出气段塞，混相压力降到气段塞，混相压力降到22.048MPa。2. 重力稳定驱重力稳定驱对倾斜的、垂向渗透率较高的地层，对倾斜的、垂向渗透率较高的地层，在含油气构造顶部注气。重力稳定驱必须在含油气构造顶部注气。重力稳定驱必须要求油层具有足够高的垂向渗透率，且注要求油层具有足够高的垂向渗透率，且注入速度小于临界速度。
9、入速度小于临界速度。3. 保持地层压力保持地层压力注注N2的目的是使油气藏的压力保持在的目的是使油气藏的压力保持在露点或泡点压力之上。露点或泡点压力之上。单井单井CO2吞吐采油吞吐采油1. CO2基本性质和增产原理基本性质和增产原理1） CO2易溶于油，可以：增大原油体积；易溶于油，可以：增大原油体积；降低原油粘度；改善毛细管渗吸作用。降低原油粘度；改善毛细管渗吸作用。2） CO2溶于水，可以：提高水的粘度；溶于水，可以：提高水的粘度；CO2水溶液与碳酸盐岩石起反应，提高储层的水溶液与碳酸盐岩石起反应，提高储层的渗透性能；降低油水界面张力。渗透性能；降低油水界面张力。3） 萃取原油中萃取原油中
10、C2C30烃类。烃类。4） 改善油水相对渗透率，降低最终残余改善油水相对渗透率，降低最终残余油饱和度。油饱和度。5） CO2具有与原油混相的能力。具有与原油混相的能力。6） 注入碳酸水，可使含水带前缘形成和注入碳酸水，可使含水带前缘形成和保持保持CO2游离气带。游离气带。7） CO2密度为空气的密度为空气的1.53倍。压力倍。压力 2.017 Mpa，温度低于温度低于 17时以液态存在。时以液态存在。 CO2临临界温度界温度 31，临界压力，临界压力7.399MPa。 CO2的偏差的偏差系数受压力和温度影响较大。系数受压力和温度影响较大。 CO2局部溶于水，局部溶于水，易溶于原油。易溶于原油。
11、CO2吞吐又称循环注吞吐又称循环注CO2 或或CO2增产措施。增产措施。它起源于注蒸汽单井吞吐。它起源于注蒸汽单井吞吐。开采机理主要是：开采机理主要是：1）降粘，如果原油粘度降低）降粘，如果原油粘度降低50%，产量约提高一倍；，产量约提高一倍； 2）膨胀，）膨胀，CO2 注入油后体积可增加注入油后体积可增加0.50.7倍，倍，增加储集空间含油饱和度；增加储集空间含油饱和度； 3）解堵，）解堵，CO2溶于水产生溶于水产生H2CO3，溶解某些胶结溶解某些胶结物；物； 4）降低界面张力；）降低界面张力； 5）轻质油藏）轻质油藏CO2汽化中间烃和汽化中间烃和C7+组分，在近混组分，在近混相过程中完成吞
12、吐过程。相过程中完成吞吐过程。2. 备选油藏的筛选和油藏参数的作用备选油藏的筛选和油藏参数的作用影响影响CO2吞吐过程的两类变量。吞吐过程的两类变量。a) 操作变量，是可控变量。操作变量，是可控变量。b) 油藏变量，是自然因素。包括：油藏油藏变量，是自然因素。包括：油藏压力和原油粘度；原油密度；当前原油饱和压力和原油粘度；原油密度；当前原油饱和度；度； 初始含气饱和度；地层渗透率；润湿性。初始含气饱和度；地层渗透率；润湿性。重要的操作变量：作业压力；重要的操作变量：作业压力；CO2注入量；注入量；油井开井时的井底回压；循环次数（周期）；油井开井时的井底回压；循环次数（周期）；焖井（浸泡）时间。
13、焖井（浸泡）时间。作业压力或注入速度作业压力或注入速度-高的作业压高的作业压力使更多的力使更多的CO2溶于油中，降低原油粘度。溶于油中，降低原油粘度。应以可能的最快速度注入。根据油藏条件，应以可能的最快速度注入。根据油藏条件，在较高的地层压力下处理半径可扩大些，在在较高的地层压力下处理半径可扩大些，在较低压力环境下，选择较小的处理半径。也较低压力环境下，选择较小的处理半径。也有研究者认为：很高或很低流动速度均使总有研究者认为：很高或很低流动速度均使总采收率和气体利用率变差。采收率和气体利用率变差。 CO2注入体积注入体积-用每用每 ft 净产层注入净产层注入CO2 106 scf表示措施注入量
14、。一般为：表示措施注入量。一般为： 10.1018.3 m3/m （0.110.2 103 scf/ft） 。 回压也是关键参数之一回压也是关键参数之一。 浸泡期浸泡期-23周或更长的浸泡期可周或更长的浸泡期可采出一样或更多的原油。有人在评价采出一样或更多的原油。有人在评价106口口单井施工资料后认为有一个最佳浸泡期单井施工资料后认为有一个最佳浸泡期。 循环周期数循环周期数-第一个循环总是最好第一个循环总是最好的的。 有利的循环周期数平均为有利的循环周期数平均为35次。次。3. 单井注混合气吞吐过程值得重视单井注混合气吞吐过程值得重视4. 我国注我国注CO2单井吞吐现场试验简介单井吞吐现场试验
15、简介1994年后，吉林油田到年后，吉林油田到1998年，对年，对144口井实施了口井实施了CO2吞吐试验，平均吞吐试验，平均 1 t CO2 换换 3.3 t 原油；原油； 对对119口井开展了口井开展了CO2 泡沫压泡沫压裂，平均裂，平均 1 t CO2 增油增油 8.6 t 。还开展了水。还开展了水井降压增注，注水井井降压增注，注水井CO2段塞水气交替注入段塞水气交替注入等工艺技术措施。等工艺技术措施。江苏油田开展了江苏油田开展了CO2吞吐和驱替试验、吞吐和驱替试验、 CO2 酸化试验。酸化试验。江汉油田积极开展了注江汉油田积极开展了注 N2 单井吞吐和驱单井吞吐和驱替试验。替试验。中原油
16、田也积极地开展单井吞吐和准备驱中原油田也积极地开展单井吞吐和准备驱替试验，并回收了石化厂排放的替试验，并回收了石化厂排放的CO2。此外，大庆、辽河、胜利、吐哈等都开展此外，大庆、辽河、胜利、吐哈等都开展了这方面的现场试验，吐哈还开展了油井混气了这方面的现场试验，吐哈还开展了油井混气（液（液N2）压裂或酸化试验压裂或酸化试验。 注气配套技术研究注气配套技术研究 机理和数值模拟技术机理和数值模拟技术 注入工艺注入工艺 动态监测动态监测 防气窜防气窜 及室内评价技术研究及室内评价技术研究当前主要要搞好：当前主要要搞好：一、低渗透油田国内外开发技术一、低渗透油田国内外开发技术( (一一) )注水时机注
17、水时机( (二二) )井距优化井距优化( (三三) )井网部署井网部署( (四四) )注气开发低渗透油田注气开发低渗透油田( (五五) )水平井开发低渗透油田水平井开发低渗透油田( (六六) )油层保护技术油层保护技术钻遇更多天然裂缝钻遇更多天然裂缝大幅度增加泄油面积，大幅度增加泄油面积，提高单井产油量提高单井产油量增加可采储量、提增加可采储量、提高油藏最终采收率高油藏最终采收率水平井的优点水平井的优点生产压差小生产压差小匈匈牙牙利利奥奥尔尔哲哲油油田田AP-13AP-13油油藏藏为为奥奥尔尔哲哲油油田田最最大大的的低低渗透浊积砂岩油藏渗透浊积砂岩油藏, ,利用水平井开发取得好效果。利用水平井
18、开发取得好效果。 老油田利用水平井降低井筒周围的压降老油田利用水平井降低井筒周围的压降国内外低渗透油田水平井在不同类型油藏的应用实例国内外低渗透油田水平井在不同类型油藏的应用实例压压力力MPaMPa年年注注水水量量10103 3m m3 3年年产产油油量量10103 3m m3 3天然能量天然能量开发阶段开发阶段 (1978(19781986)1986)注水开注水开发阶段发阶段 (1987(19871992)1992)利用水平井利用水平井 开发阶段开发阶段（1993199319971997）阶段末采出阶段末采出程度程度 8.58.5阶段末采出阶段末采出程度程度12.212.2阶段末采出阶段末采
19、出程度程度20.920.9 注注水水阻阻止止了了压压力力进进一一步步下下降降，但但压压力力仍仍然然保保持持在在较较低低水水平平，不不足足以以改改善善区区块块的的开开发发效效果果，平平均均单单井井日产油日产油3 31313方。方。考考虑虑到到水水平平井井能能降降低低井井筒筒周周围围的的压压降降，1993199719931997年年在在该该油油藏藏共共钻钻水水平平井井1212口口，全全部部为为利利用用报报废废井井的的侧侧钻钻水水平平井井，单单井井初初产产油油7070方。方。水平井与直井单井测试资料对比水平井与直井单井测试资料对比 水平井多段压裂开发特低渗透砂岩油藏水平井多段压裂开发特低渗透砂岩油藏
20、大大庆庆长长垣垣外外围围低低渗渗透透油油田田扶扶、杨杨油油层层平平均均空空气气渗渗透透率率只只有有1 1510510-3-3mm2 2，个个别别达达10101010-3-3mm2 2，属属于于特特低低渗渗透透储储层层，油油井井自自然然产产能能很很低低，不不经经压压裂裂得得不不到到较较理理想想的的产产量量。在在投投产产扶扶、杨杨油油层层的的4 4口口水水平平井井中中，通通过过水水平平井井多多段段压压裂裂，取取得得了了较较好好的的开发效果。开发效果。阿曼阿曼SaihSaih RawlRawl油田的低渗透油田的低渗透ShuaibaShuaiba油藏油藏采用多分支井注水开发获得成功。采用多分支井注水开
21、发获得成功。SaihSaih RawlRawl ShuaibaShuaiba不同时期的原油产量。油田发现于不同时期的原油产量。油田发现于19711971年，但直到年，但直到2020世纪世纪9090年代才正式投入商业生产。年代才正式投入商业生产。目目前前，该该油油田田的的注注水水井井网网中中已已经经使使用用了了高高达达7 7个个分分支支的的多多分分支支井井。储储层层中中的的单单井井裸裸眼眼总总长长度度达达到到了了11km11km。到到20012001年年中中期期为为止止，已已钻钻了了166km166km生生产产裸裸眼眼井井段段和和107km107km注注入入裸裸眼眼井井段段，有有167167个个
22、 水水 平平 井井 眼眼 ， 产产 油油 量量 高高 达达9000m9000m3 3/d/d。最最初初的的生生产产井井段段与与注注入入井井段段之之间间的的距距离离为为250m250m，现现已已逐逐渐渐减减小小到到60m60m，但但仍仍满满足足经经济济标标准准，真真正正实实现了现了“稀井网、强驱油稀井网、强驱油” 。一、低渗透油田国内外开发技术一、低渗透油田国内外开发技术( (一一) )注水时机注水时机( (二二) )井距优化井距优化( (三三) )井网部署井网部署( (四四) )注气开发低渗透油田注气开发低渗透油田( (五五) )水平井开发低渗透油田水平井开发低渗透油田( (六六) )油层保护
23、技术油层保护技术(六六) 油层保护技术油层保护技术1.确定合理生产压差，以免破坏储层孔隙结构确定合理生产压差，以免破坏储层孔隙结构2.针针对对敏敏感感性性特特点点，确确定定适适合合的的注注入入水水水水质质和和注水强度注水强度3.完善措施作业工艺，降低油层伤害完善措施作业工艺，降低油层伤害 4.积极采取油层解堵措施，改善油层渗流能力积极采取油层解堵措施，改善油层渗流能力 一、一、低渗透油田国内外开发技术低渗透油田国内外开发技术 二、长庆油田开发技术政策研究二、长庆油田开发技术政策研究储量状况储量状况探明：探明：144654.43144654.43万吨万吨长庆油田开发技术政策研究长庆油田开发技术政
24、策研究长庆油田开发技术政策长庆油田开发技术政策一、研究思路一、研究思路问问 题题含水上升规律含水上升规律区块产量递减规律区块产量递减规律地质特征及井网地质特征及井网采液强度采液强度注水调整注水调整影响因素影响因素对对 策策合理注水强度合理注水强度合理压力系统合理压力系统压压力力保保持持水水平平生生产产压压差差合合理理流流压压开发特征开发特征地质及油藏管理地质及油藏管理考虑启动压力梯考虑启动压力梯度和应力敏感性度和应力敏感性矿场分析和理矿场分析和理论研究相结合论研究相结合合理井网形式合理井网形式地层压力地层压力井底流压井底流压生产压差生产压差注水强度注水强度考虑启动考虑启动压力梯度压力梯度考虑应
25、力考虑应力敏感性敏感性以优化理论以优化理论为基础，应为基础，应用多因素分用多因素分析方法析方法确定合理确定合理注采参数注采参数基于非达西基于非达西渗流理论渗流理论矿场研究矿场研究理论研究理论研究数值数值模拟模拟二、研究方法二、研究方法 合理的注水强度既要考虑裂缝开启压力和地层破裂压合理的注水强度既要考虑裂缝开启压力和地层破裂压力下允许的最大注入压力，防止油井裂缝性见水和水淹，力下允许的最大注入压力，防止油井裂缝性见水和水淹，同时要考虑有效克服启动压力梯度，提高单井产量。同时要考虑有效克服启动压力梯度，提高单井产量。 考虑启动压力梯度影响，合理注水井注水强度公式为：考虑启动压力梯度影响，合理注水
26、井注水强度公式为： 1、合理注水强度确定方法、合理注水强度确定方法（一）理论计算方法（一）理论计算方法积分上式可以得到：积分上式可以得到：单相流流动项单相流流动项油气两相渗流流动项油气两相渗流流动项 将将油油井井井井底底附附近近视视为为油油气气两两相相渗渗流流和和单单相相渗渗流流结结合合区区，并并考考虑虑启动压力梯度的达西定律的积分形式：启动压力梯度的达西定律的积分形式：2、合理压差确定方法、合理压差确定方法根据油层深度、泵深、不同含根据油层深度、泵深、不同含水条件下保证泵效所要求的泵口压力水条件下保证泵效所要求的泵口压力确定最小合理流压。确定最小合理流压。泵效与泵口压力具有如下关系：泵效与泵
27、口压力具有如下关系：3、合理流压、合理流压方法一：利用泵效确定方法一：利用泵效确定最小合理井底流压最小合理井底流压Pwf方法二：考虑应力敏感性方法二：考虑应力敏感性 根根据据达达西西定定律律，在在地地层层压压力力一一定定的的情情况况下下，随随着着流流压压的的降降低低，生生产产压压差差增增大大，产产量量增增大大；但但同同时时，当当考考虑虑地地层层应应力力敏敏感感性性时时，地地层层附附近近由由于于流流压压降降低低，K K下下降降，产产量量下下降降，因此可以确定一个合理的井底流压。因此可以确定一个合理的井底流压。 P P， Q Q K K ， o o，Q Q 在储层、井网和地层压力（在储层、井网和地
28、层压力（P Pe e) )一定的情况下，一定的情况下，Q Q受受G G、K K、P Pwfwf影响，而井底流压影响，而井底流压P Pwfwf对对 、K K有影响，有影响，K K对对G G又有影响。又有影响。寻找平衡点寻找平衡点P Pb b岩心应力敏感系数岩心应力敏感系数b b与岩心初始渗透率与岩心初始渗透率K K* *为乘幂关系，它们在双对数为乘幂关系，它们在双对数坐标下呈线性关系；坐标下呈线性关系；岩心渗透率越小，对应的应力敏感系数就越大；岩心渗透率越小，对应的应力敏感系数就越大； 根据应力敏感系数与初始渗透率的关系式，确定特定根据应力敏感系数与初始渗透率的关系式，确定特定储层渗透率下的应力
29、敏感系数。储层渗透率下的应力敏感系数。b=0.1531K-0.515R2=0.8535b=0.1531K-0.515R2=0.8535第一步：计算应力敏感系数第一步：计算应力敏感系数第三步：计算启动压力梯度第三步：计算启动压力梯度 渗渗透透率率越越低低，启启动动压压力力梯梯度度越越大大，由由于于井井底底流流压压的的降降低低，井井筒筒周周围围由由于于应应力力敏敏感感性性导导致致渗渗透透率率下下降降，根根据据启启动动压压力力梯梯度度和和渗渗透透率率的的关关系系，可可以以确确定该渗透率下的启动压力梯度。定该渗透率下的启动压力梯度。 第二步：根据应力敏感系数与压力和渗透率的关系可以确第二步：根据应力敏
30、感系数与压力和渗透率的关系可以确定不同流压下的渗透率。定不同流压下的渗透率。第四步：计算原油粘度第四步：计算原油粘度 根根据据PVT测测试试资资料料，当当压压力力大大于于饱饱和和压压力力时时，随随着着压压力力降降低低，原原油油粘粘度度下下降降但但幅幅度度较较小小；当当压压力力小小于于饱饱和和压压力力时时，随随着着压压力力降降低，原油粘度呈指数上升。低，原油粘度呈指数上升。第五步：计算合理流压第五步：计算合理流压 根据以上确定的渗透率、根据以上确定的渗透率、启动压力梯度值和原油粘度，启动压力梯度值和原油粘度，就可以确定产量和流压的关系，就可以确定产量和流压的关系，从而确定合理流压。从而确定合理流压。方法一与方法二结合注采实际对比确定合理流压方法一与方法二结合注采实际对比确定合理流压值值Q Q K. K. P Pwfwf. G. . G. o o( (二二) )矿场分析方法矿场分析方法 含水与注水强度、压力系统的关系图版；含水与注水强度、压力系统的关系图版； 递减与注水强度、压力系统的关系图版；递减与注水强度、压力系统的关系图版； 压力系统与产量的关系图版。压力系统与产量的关系图版。( (三三) )数值模拟方法数值模拟方法 在在建建立立地地质质模模型型的的基基础础上上，利利用用数数值值模模拟拟软件确定合理的开发技术政策！软件确定合理的开发技术政策！
