阿克库勒油气田下三叠统气顶油藏数值模拟
(乌鲁木齐西北石油局规划院830011)
阿克库勒油气田是塔北最早投入开发的油气田之一。通过研究单井模型和三维井组模型，利用油藏数值模拟方法对该油气田生产过程中的生产机理和影响因素进行敏感性分析，确定合理的采油速度、射孔位置、射孔程度、注水时机和注采比。
数值模拟；底水锥进开发；极限产量
1油气田概况
阿克库勒油气田在奥陶系和三叠系钻遇工业油气流，三叠系是主要的油气产层系。三叠系油气藏揭示的产油层段有两组:上三叠统哈拉哈塘组一段砂体和阿克库勒组一段砂体；在油气组划分上，称为上油组(T-ⅰ)和下油组(T-ⅲ)。下油组(T-ⅲ)砂体厚95 ~ 165 m，平面上分布稳定，是本油气田的主要产层。
下油组(T-III)各区块原油性质差异较大。测试和试采资料表明，ⅳ、ⅴ、ⅶ区有气顶，底水厚，能量供应充足，为砂岩多孔弹性底水驱饱和油藏。ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅵ、ⅷ为砂岩多孔块状弹性底水驱非饱和油藏。
自1992阿克库勒油气田进入滚动开发阶段以来，底水锥进成为开发中的主要问题。目前下油组(T-III)采出程度38%，综合含水85%。
油藏2数值模拟研究
2.1单井模型-开采机理研究
单井模型主要用于气水锥进的研究。为了使计算结果更具普适性，对单井模型原型进行了抽象，具体处理方法如下:
(1)在测井解释中，油、气、水层厚度保持不变。
(2)根据测井解释结果，纵向划分不同厚度的均质剖面，读取各剖面的物性参数。
(3)在此基础上进行适当的合并或拆分，形成厚度约为1m的纵向网格。合并或分裂的原则是靠近流体界面的网格厚度不超过1m，在远离流体界面的位置适当增加网格厚度。
(4)单井控制半径为550m，沿径向划分为20个网格，网格大小呈几何级数增长。最里面的网格大小约为0.2m，最外面的网格大小为100 ~ 150 m..
(5)根据上述网格划分，油气水模型网格为20×20，包括8个气层，9个油层，3个水层。
(6)将物性参数转化为地下有效值，并赋予各层网格。
(7)调整原型中渗透率过低的层，使渗透率不低于30×10-3μm2。
模拟计算中，油层纵横向渗透率比为0.2；有低渗透夹层的层，垂向渗透率与横向渗透率之比为0.015 ~ 0.087；水层纵横向渗透率之比为0.1。
2.2底水锥进和水锥进极限产量
实例结果表明，溶解气驱下油组(T-ⅲ)采收率很低，而水驱可以提高最终采收率。大水体有利于衰竭式开采的开发效果。对于一定规模的水体，水体与油层之间的传导率一般对压力传递影响不大，但对水层与油层之间的流动影响很大。因此，垂向导流能力低有利于改善油层的开发效果，但当垂向导流能力过低，压力传递困难时，就会在油层中形成溶解气驱为主的局面，降低开发效果。
模型中油井定产55t/d，通过开发指数的计算，根据剖面上各时间步含水饱和度的分布，可以得出地层底水上升过程大致分为四个阶段:锥进阶段、推进阶段、锥进阶段和含水阶段。37 d内底水锥进，随着采收率的增加，远离井轴的油水界面缓慢上升，然后油水界面上升到推进期，为142d，当产量达到240d时，底水锥进井底使油井含水，进入锥进期，井轴上锥进高度为5m，锥进期为61d，然后进入含水期。
当产量达到85t/d时，底水在60 d内呈锥形进入井底，没有明显的举升期。因此，在模型当前射孔条件下，水锥极限产量约为85t/d
2.3油井射孔位置的选择
对于有底水的砂岩油藏，射孔底界应高于油水界面，以防止油井投产后底水迅速喷入油井，缩短无水采油期，减少无水采油量。无水采油期通常按以下公式计算:
塔里木盆地北部油气田勘探开发论文集
式中:t——无水采油期(d)；
Hp——疏水厚度(米)；
△p——生产压差(MPa)；
μo——地下原油的粘度(MPa·s)；
φ ——孔隙度(%)；
k-地层渗透率(10-3 μm 2)；
KH-地层水平渗透率(10-3um 2)；
kv——地层垂直渗透率(10-3μm2)。
从上式可以看出，参数中，可以手动控制的两个参数是疏水厚度和生产压差。疏水厚度对无水采油期的影响大于生产压差，因为公式中无水采油期与疏水厚度的平方成正比。
在射孔方案模拟计算中，计算了四个射孔位置的开发效果。各方案中，油井钻井程度为30%，固定产量为55 t/d，其主要计算指标见表1。
表1不同射孔部位开发指标表1不同射孔部位开发报价
根据含水率与采出程度的关系，射孔位置越靠近油水界面，相同采出程度下含水率越高。当采收率大于28%时，随着生产时间的延长，方案A2的开发效果好于A1，即油井含水率小于35%时，以底水效应为主。通过对比四种射孔方案在不同生产条件下的采收率，可以看出方案A2的最终采收率明显高于其他方案，且在生产10年后，地层压力保持程度较高。
2.4开度灵敏度计算
为了优化油井的开度，设计油层厚度为12m，开度为20% ~ 50%，油井以55t/d的定产量生产，* *计算了四个方案。各方案发展指标对比见表2。
表2不同开放程度的开发指标(t = 10a)表2不同完善程度的开发招标(t = 10a年)
从计算结果可以看出，随着开度的增加，含水率和累积产水量增加，无水期缩短，累积产气量和采出程度降低。因此，在开采过程中应适当控制油井的开度，防止底水锥进，延缓见水时间。
为了找到合理的开度，计算了生产压差与开度的关系。在一定的生产条件下，随着开度的减小，生产压差增大，特别是当开度为20% ~ 30%时，生产压差变化较大。由于油井开度低，井底可能不完善，井筒阻力大，需要较大的生产压差才能满足生产要求。对比结果表明，油井开度为20%时，射孔段远离底水，其无水期最长，开发10年内采出程度最高。当开度为50%时，油井无水期缩短三分之一，采收率降低3%左右，因此油井最佳开度应控制在20% ~ 30%之间。
2.5合理采油速度的确定
在采油速度研究中，单井供应半径为400m，射孔方案为前面提到的B2方案，设计采油速度为1.3% ~ 2.8%，计算了6个方案。计算结果如表3、表4和表5所示。
表3采油速度敏感性计算表3不同采油速度敏感性分析
表4不同采油速度下采收率与含水率的关系表4不同采油速度下采收率与含水率的关系
表5不同采油速度下的压力变化
计算结果表明，对于底水油藏，当采油速度较低时，生产所需压差较小，随后底水上升平缓，开发效果较好。采油速度越高，含水率随累积产油量增加越快。当采油速度为1.6% ~ 1.9%时，含水率变化幅度较大。而当采油速度v. When = 1.6%时，无水采收率可达3.2%；当采收率为20%时，油井含水率仅为3.4%。当产油率为1.3% ~ 1.6%时，地层压力下降缓慢，自喷生产可维持近10年。当采油速度为1.9%时，压力迅速下降，流动周期缩短至8年。当采油速度超过2%时，流动周期为3 ~ 6年。
综合分析表明，原油采收率小于1.9%，可以获得较高的最终采收率。对于阿克库勒油田，采油速度控制在1.6%比较合适，这样可以将压差控制在3.0MPa以下，满足单井产量60t/do。
2.6层间影响
夹层的研究主要考虑两个因素:一是夹层的数量，二是夹层的长度。模拟方案中，设计油层和水层之间有三种情况，1和无夹层。夹层长度设计为0、25、100、200和350米，宽度均相同。油层和水层之间的渗透率小于5×10-3μm2。
计算结果表明，如果夹层长度相同，夹层数量对开发指标影响不大。当夹层长度大于200m时，夹层对含水率和原油采收率有明显影响。
三维井组单元模型挖掘模式研究
三维井组模型假设T-ⅲ油组采用九点Faber井。由于流线的对称性，模拟计算只选取了九点法面积的1/4单元。模型采用等间距网格，X方向网格数为12，井距为800m，δ x为88.9mY方向网格数为9，井距为600米，δ y为100米..纵向上分为10层网格，其中气顶3层，油层5层，底水2层。模型中的网格总数为1080。
3.1底水能量分析
在模型计算中，油井被设计为在不同的水油体积比下利用天然能量进行生产。通过对实测压力进行拟合，认为Akel油田T-III油气藏油水体积比大于150，后期计算选取170倍水体进行模拟。
3.2注水时机
注水时机研究计算了三种方案，注采比为0.8。方案D1为衰竭式开采，方案D2设计为生产第5年后开始注水，方案D3设计为生产10年后开始注水，注水方案采用油层注水。
从三种方案的计算结果可以看出，注水时机对最终采收率影响很大。天然能量开采第五年后，当地层总压力降至3MPa时，注水将达到最高采油量。由于油气藏较早采取了压力补充措施，饱和油气藏地层脱气的发生减缓，其累积产气量最少。同时，采出程度与含水率的关系也反映出，在相同采出程度下，D2方案的综合含水率最低。因此，对于饱和油藏，早期注水并保持一定的地层压力会取得较好的开发效果。3.3注采比敏感性计算
为了研究注采比，计算了四组方案，其中生产后第五年开始注水，结果见表6。四种方案的计算结果表明，当注采比大于0.8时，地层压力可以保持较高，含水率达到75%时采出程度最高。如果注采比为1，可能会激活底水，导致油井含水率上升，过早停注。因此，Akol油田T-ⅲ油藏未来注水开发要达到0.8的注采比，才能取得较好的效果。
表6不同注采比的地层压力变化表6不同完善程度的开发方案
4结论
(1)阿克库勒油气田三叠系下油组(T-ⅲ)水锥极限产量为85t/d
(2)油井射孔位置应在油层中部，最佳开度为20% ~ 30%。
(3)油田注水开发注采比为0.8，开发5年后实施注水。
参考
陈月明。油藏数值模拟基础。北京:石油大学出版社，1994。
阿克库勒油气田三叠系(T-ⅲ)下组数值模拟
杨·
(西北石油地质局规划设计院，？rümqi 830011)
文摘:通过油藏模拟方法对单井和多井模型的研究，分析了开发理论和影响因素对开发的敏感性，确定了合理的开发速度、开发动态、开发速度、注水时间和注水量。
关键词:数值模拟底水锥进临界产量