水平井水窜类型识别方法及适应性分析

张贤松，丁美爱，张 媛

(1.中海油高效开发国家重点实验室，北京 100027;2.中海油研究总院，北京 100027; 3.中石化石油勘探开发研究院，北京 100083)

水平井水窜类型识别方法及适应性分析

张贤松1，2，丁美爱3，张 媛3

(1.中海油高效开发国家重点实验室，北京 100027;2.中海油研究总院，北京 100027; 3.中石化石油勘探开发研究院，北京 100083)

水平井技术在新区开发和老区挖潜中的利用率越来越高，水平井的调剖堵水问题也越来越受到关注，搞清楚水平井的非正常出水的原因和类型，将会对其进行有针对性的调剖堵水提供重要依据。根据水平井生产动态数据，采用水油比和水油比导数与生产时间的双对数曲线特征来识别水平井水窜的类型，并且分析了不同因素对该曲线特征的影响。经过实践验证，此识别方法快速有效，可为水平井发生窜通时实施调剖堵水措施提供指导。

水平井;出水;水油比;水窜类型;适应性

引言

水平井是开发油气田、提高采收率的一项重要技术。水平井因其采油速度高、控制面积大、生产压差小等优势，在一些开采难度较大的区块和老区的后期挖潜中得到了广泛应用。综合分析国内外水平井的状况可以看出［1－3］，水平井开采技术已成功应用于边底水油藏和裂缝油藏，开采稠油也取得了较好的经济效益。由于结构上的原因，水平井在开采过程中更易出现过多产水现象［4－6］，如何准确判断水平井的非正常出水的类型及控制水平井的含水上升速度，就成为利用水平井开发油气田保持高产稳产的关键因素。

水平井的水窜原因不同，进行堵水调剖的针对性和侧重点就不同。除井筒原因外，水平井的水窜主要分为2类［7－8］。一是由于底水水体锥进导致水平井水淹;二是由于注水井注入水沿高渗条带的高速窜流导致水平井水淹。利用油藏数值模拟技术，建立起带底水和具有高渗层的典型油藏模型。根据数值模拟的计算结果，得到水平井不同水窜类型的水油比和水油比导数与生产时间的双对数曲线的不同形态特征，利用这种双对数曲线的不同形态特征能够迅速识别水平井水窜类型;分别针对不同的油藏条件，流体性质和开发情况，分析其变化对水油比和水油比导数双对数曲线特征的影响，来检验上述判断水平井水窜类型识别方法的可靠性。

1 水平井开发的水窜特征研究

根据某油藏地质特征，建立水平井开发的典型油藏模型，其中渗透率为93.2×10－3μm2，孔隙度为0.14，厚度为1.2 m，原油黏度为4 mPa·s，初始含油饱和度为0.72;设水平井水平段长度为400 m，位于油藏中部，油藏底部设置有底水;根据窜流型油藏的油藏特征，建立了一注一采的典型油藏模型进行研究，注采井间设置1个高渗透条带，模型中的其他参数取值同上述油藏模型。

通过2类典型油藏模型的数值模拟计算，可获得2种水窜类型下水平井的日产油量和日产水量，从而可以计算得到水平井的水油比WOR和水油比导数WOR'(相对于时间)数据。水油比WOR和水油比导数WOR'公式如下:

式中:Qo为水平井日产油量，m3/d;Qw为水平井日产水量，m3/d;t1，t2为不同生产时间，d。

将2种水窜类型下水平井油井的水油比WOR和水油比导数WOR'数据随时间变化绘制在双对数坐标中，见图1。从图1可以看出，对于底水窜流水平井而言，随着生产时间的增加，底水逐渐上升，水平井的含水率逐渐上升，水油比曲线持续上升，初期上升速度较大，后期上升速度较小;水油比导数曲线呈持续下降趋势。而对于注入窜流水平井而言，见水后，水油比持续上升，初期上升较慢，中后期上升较快，水油比导数曲线整体呈现出上升的趋势。

图1 水平井水窜类型识别曲线

通过对底水油藏和注水窜流型油藏的水油比和水油比导数曲线对比分析，可以得到1种水平井水窜类型的识别方法:若水油比导数曲线整体呈现下降趋势，则可判断此水平井的水窜类型主要为底水型;若水油比导数曲线整体呈现上升的趋势，则可判断此水平井的水窜类型主要为注入水窜流型。

2 水窜类型识别方法的适应性分析

考虑到油藏地质参数、流体性质和开采速度的不同可能对水油比导数的曲线趋势造成影响，从而影响本识别方法的准确性。本文分别针对不同的油藏地质参数，流体性质和开采速度进行了计算分析，得到了油水比和油水比导数曲线，来检验上述判断水平井水窜方式的识别方法的可靠性。

2.1 地层系数

油层厚度和渗透率直接影响到水平井的初始产能和注水开发规律，不同的地层系数(Kh)，其水油比导数是否还具有上文中所具有的特征，为此分别取地层系数等于100、200和400，计算后得到底水油藏和注水窜流型油藏的水油比、水油比导数曲线(图2、3)。

图2 底水油藏的水油比、水油比导数曲线

图3 窜流型油藏的水油比、水油比导数曲线

从图中可以看出，在不同的地层系数下，水油比曲线和水油比导数曲线的曲线形状有所不同，但还是符合本文所述基本规律:底水油藏的采油井的水油比导数均呈下降趋势;窜流型油藏的水油比导数均呈上升趋势。

2.2 原油黏度

分别取原油黏度等于3.8、10.0、100.0 mPa·s。计算底水油藏和窜流型油藏的水油比、水油比导数曲线如图4、5所示。

从图中可以看出，随着原油黏度增加，水平井的水油比增加，底水油藏的水油比导数曲线的整体下降趋势仍较明显，但当黏度为100 mPa·s时，窜流型油藏的水油比导数曲线初期呈上升趋势，中后期却呈下降趋势。原油黏度越大，注入水越易形成指进，波及体积将有所减小，表明本文所述识别方法不适用于黏度大于100 mPa·s的稠油油藏。

图4 底水油藏的水油比、水油比导数曲线

图5 窜流型油藏的水油比、水油比导数曲线

2.3 采油速度

为验证不同采油速度下本文所述规律是否适用，分别设置采油速度为3%、5%和13%，计算得到底水油藏和窜流型油藏的水油比和水油比导数曲线，分别如图6、7所示。

图6 底水型油藏的水油比、水油比导数曲线

图7 窜流型油藏的水油比、水油比导数曲线

随着采油速度的增加，水油比和水油比上升速度都有所增加，在以上3种采油速度下，水油比导数曲线符合上文所述规律:底水油藏采油井的水油比导数均呈下降趋势;窜流型油藏的水油比导数均呈上升趋势。

3 应用实例

图8 H1井水油比、水油比导数曲线

某油田属于裂缝型油藏，原油黏度为5.6 mPa·s，属于常规稀油。应用本文水油比和水油比导数曲线识别方法，对油田内的3口水平井的水窜类型进行研究。H1、H2及H3这3口水平井的水油比和水油比导数曲线如图8、9和10所示。H1井和H2井的水油比导数呈上升趋势;H3井的水油比导数呈下降趋势。根据本文所得到的双对数曲线的不同形态特征识别水平井水窜类型，判断H1井和H2井的非正常出水原因为油水井间存在高渗条带，注入水沿高渗条带快速窜流，H3井的非正常出水原因为底水锥进。识别结果与现场的其他测试资料(示踪剂解释等)的结果相吻合，说明本文识别水平井水窜类型方法准确可靠。

图9 H2井水油比、水油比导数曲线

图10 H3井水油比、水油比导数曲线

4 结论

(1)通过对底水油藏和注水窜流型油藏的水油比和水油比导数曲线特征对比，得到一种识别水平井水窜类型的方法:当水油比导数曲线整体呈现下降趋势，识别水窜类型为底水型;当水油比导数曲线整体呈现上升的趋势，识别水窜类型为注入水窜流型。

(2)不同的地层系数和开发速度对水油比导数曲线的识别特征未造成影响，说明识别水平井水窜类型的方法适用性比较强。

(3)当原油黏度大于100 mPa·s后，导致注水水窜型油藏的水油比导数并未呈现出持续的上升趋势，因此，水窜类型识别方法对油藏粘度较高的稠油油藏不适合。

［1］万仁溥.中国不同类型油藏水平井开采技术［M］.北京:石油工业出版社，1997:1－57.

［2］王家宏.中国水平井应用实例分析［M］.北京:石油工业出版社，2003:22－48.

［3］林毅，王铭宝，雷平.水平井在草古1潜山裂缝性稠油油藏开发中的应用［J］.特种油气藏，2000，7(4):24－26.

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编辑 付 遥

TE33

A

1006－6535(2012)05－0078－04

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.05.019

20120213;改回日期:20120618

国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”项目24“海上稠油高效开发新技术”(2011ZX05024)

张贤松(1965－)，男，高级工程师，1986年毕业于华东石油学院采油专业，现主要从事油田开发和提高采收率技术研究工作。