低渗油藏提高采收率技术研究

高龙 王凤鸣 袁时雨 闫梦(长江大学石油工程学院， 湖北 武汉 430100)

低渗油藏提高采收率技术研究

高龙 王凤鸣 袁时雨 闫梦(长江大学石油工程学院， 湖北 武汉 430100)

低渗透油藏开发是目前我国石油行业关注的重点之一，截止到2009年底,我国总探明低渗透油藏储量16×108t，年产油600×104t，是主要的增储上产阵地之一，如何进一步提高该类油藏的开发水平意义重大。低渗透油藏具有厚度差异大，渗透率差异大，岩性多样，平面物性差异大等地质特征。所以我们必须要认识到提高低渗油藏采收率的方法。

低渗；采收率；裂缝；渗透率

目前低渗油藏开发效果不理想，开发中面临的矛盾具有中高含水低渗透老区的典型特征：①水淹规律复杂，剩余油分布规律认识难度大；②井网适应性差，与地应力不匹配；③层系适应性差，纵向动用不均衡；④压裂改造措施进一步加剧了平面纵向非均质。针对中高含水期低渗透油藏必须解决的技术难题有如下三点：井网如何与地应力方向、现今裂缝展布相匹配，实现平面最大程度波及？层系如何调整，解决纵向干扰，使厚度、渗透率不同油层均发挥最大潜力？压裂如何与层系、井网及地应力相适应，变单一储层改造措施为配套开发技术？上述难题是低渗透老油田的重点技术攻关内容和发展趋势。

1 提高采收率技术分析

1.1 储层压敏效应

低渗透油藏存在启动压力梯度的观点已被普遍接受，但储层压敏效应对开发特征的影响还没有较详细的研究。在油藏生产中，由于地层压力下降会导致储层骨架变形，从而使孔隙度、渗透率降低。当地层压力初次下降时，作用在单元地层上的附加载荷增加，将引起这一单元地层形变；随后再提高压力时，该单元地层卸载。在弹性—塑性单元地层里的原始孔隙度和渗透率将部分得到恢复。在塑性形变的单元地层里，如地层压力降到某一极限数值以下，将会导致孔隙度和渗透率完全不可逆变化。

针对低渗透油藏启动压力梯度、压力敏感性及压裂裂缝模拟等问题，现主要取得了以下研究成果，完善了基质系统非线性渗流数值模拟方法。

(1)启动压力梯度模型 通过物理模拟实验室所做的岩心启动压力梯度实验可以获得压力梯度-流量(或渗流速度)曲线，可用两种模型分别对这种启动压力梯度进行数学描述。

①拟启动压力梯度法。将压力梯度-渗流速度曲线的直线段部分，作延长线与横轴交于一点该点压力梯度大小作为拟启动压力梯度，加入到达西定律方程中。

拟启动压力梯度描述方法在软件中的实现相对简单，可先判断网格之间的势差，如势差大于启动压力，则将该势差减去启动压力，如势差小于启动压力，则认为相应的网格之间不流动。

② 连续函数法。通过拟合压力梯度-渗流速度曲线段，可得到一种连续函数，将其加入到达西定律方程中，体现启动压力带来的影响。

式中：vp为相渗流速度，m/s；k为绝对渗透率，10-3μm2；krp为相相对渗透率；μp为相粘度，mPa．s；φp为p相的流动势；M为非线性渗流修正系数； D为油藏海拔深度，m；G为拟启动压力梯度，MPa/m；a为影响非线性渗流曲线段的影响因子，a＞0，无量纲；b为渗流曲线中拟启动压力梯度的倒数，1/MPa；a、b与地层渗透率有关，由拟合不同渗透率岩心渗流实验曲线确定。由于连续函数法由于涉及到多个求解变量，在软件中的实现相对较为复杂。

(2)压敏效应模型 通过物理模拟实验室所做的岩心压敏实验可以获得的压敏曲线，该曲线说明随着储层压力的降低(相比于原始地层压力)，渗透率将会降低，可用以下模型对这种压敏效应进行数学描述：

式中：k为考虑压敏效应后的地层渗透率；ko为原始地层压力下的地层渗透率；ak为储层变形系数；po为原始地层压力，MPa；p为当前地层压力。

2 人工裂缝特征参数与油藏耦合的描述方法

如假设人工压裂只产生大裂缝、且裂缝宽方向的流动可忽略，采用压裂裂缝与油藏耦合的描述方法可以解决以上主要问题。首先定义油藏为三维网格系统，压裂裂缝为二维网格系统。裂缝网格系统的流体属性和裂缝属性(如缝高、半缝长、孔隙度、渗透率等)可以单独计算，两个系统在油藏网格交界面处进行耦合与计算。这样可以更精准的刻画裂缝特性，精细描述流体在裂缝中的流动，且裂缝宽不受基质网格大小的限制，但会造成计算矩阵构建较为复杂，增大了计算量。

3 结语

可采用IMPES方法进行求解。首先将油藏和裂缝的油相以及水相方程分别进行差分，然后通过乘以适当的系数，合并油相和水相方程，消去差分方程中的油相和水相饱和度，从而每个油藏网格以及每个裂缝网格都可以得到一个只含压力未知量的方程，通过求解压力方程组可以得到每个油藏网格以及每个裂缝网格的压力，然后将解出的压力代入油相方程和水相方程，可分别求解出油相和水相的饱和度。