注水井合理配注技术

注水井合理配注技术

注矿井单井配注和科学配注由于油藏的非均质性，如果设定一定的注水期，“三大”矛盾加剧，含水量急剧增加，产油量急剧减少，地层压力急剧上升。这时,注水井的合理配注就显得非常重要。尽管人们在注水开发油藏提高水驱开发效果和水驱采收率方面作了大量的工作,但至今仍无一种通用的方法来科学、合理确定注水开发油藏中注水井单井的配注量。在分析注水系统、采油系统、动态平衡的基础上,运用劈分系数法建立了单井定量配注计算模型,实现了注水井单井的定量配注,为提高注水开发油田的开发水平和管理水平提供理论指导。1理论和模式1.1确定注采井对应关系对于注水井的每一小层,注水将按照一定比例流向与其对应连通的各采油井,除去弹性开采的那部分液量,各对应连通的采油井在该层将受该注水井的影响而采出一部分液量,以上两部分可以由注水井组该层的物质平衡方程求得。对同一口油井的每一小层,考虑其周围连通水井,通过物质平衡方程求得的两部分产液量之和将等于该油井的实际产液量。因此,在建立单井动态配注数学模型时必须考虑该水井、与该水井连通的油井、与该水井连通的油井连通的各水井之间的相互影响、相互制约这样一种关系,其中最重要的就是确定注采井对应关系。注水井合理配注计算模型正是基于注采系统分析的基础上建立起来的。“确定注采井对应关系”是指划分出一个油藏(或区块)的各注水井与各采油井之间的一一对应关系,即找出每一口注水井相对应的采油井,同时找出每一口采油井相对应的注水井,实质是反映注采井的连通情况以及注采关联状况。对于一个油藏或区块(尤其是规模较小的油藏或区块),建议采用全油藏或全区块的注采井对应关系(见图1a)。对一个规模较大的油藏或较大区块(尤其注采井数达到几十口井以上的大油藏或大区块),当采用全油藏或全区块的注采井对应关系而在数据录入等方面感到困难时,可不采用全油藏或全区块的注采井对应关系,而考虑采用以某一注水井为中心的“扩大井组”(如图1b的五点井网,以某一注水井为研究中心,周围是直接相关的几口生产井,每一生产井周围是直接相关的几口注水井,这样就构成了一个“扩大井组”)。对标准5点法布井,可以把周围4口油井视为中心注水井的对应关系井(如图1c)。1.2井间及井间注采关系对注水井周围不同的油井,由于许多因素的综合影响,注入水将以不同的分流量分别流向各生产井,也就是说,各生产井将对该注水井的注入水分别劈分不同的水量。各生产井对该注水井注水量的相对劈分能力以劈分系数这一概念来表示,它反映了各生产井对该注水井分水能力的相对大小。某一注水井的劈分系数的具体数学定义是:该注水井的某一注水层流向周围各生产井相应产液层的水量占该注水井层注入水总量的比例(或百分数),其数学表达式为Cjik=Yjikmi∑k=1YjikCjik=Yjik∑k=1miYjik(1)其中:Cjik为j层k生产井在i注水井方向上的劈分系数;Yjik为劈分条件值,由式(2)计算。Yjik=ˉΚjikˉΗjikΔΡikΖjikΜjkEkGjkβjikαik2lnDikYjik=K¯¯¯jikH¯¯¯jikΔPikZjikMjkEkGjkβjikαik2lnDik(2)将式(2)代入式(1)得Cjik=ˉΚjikˉΗjikΔΡikΖjikΜjkEkGjkβjikαik2lnDikmi∑k=1ˉΚjikˉΗjikΔΡikΖjikΜjkEkGjkβjikαik2lnDikCjik=K¯¯¯¯jikH¯¯¯¯jikΔPikZjikMjkEkGjkβjikαik2lnDik∑k=1miK¯¯¯¯jikH¯¯¯¯jikΔPikZjikMjkEkGjkβjikαik2lnDik(3)式中:Zjik为各油井该层与对应注水井的连通状况系数;Dik为各油井与对应注水井间的井距,m,反映了压力梯度大小以及压力损耗状况;ΔPik为注水井底流动压力与生产井井底流动压力之差,MPa;Mjk为各油井该层改造措施系数;Ek为各油井开采厚度系数,反映了井筒内射开厚度对该层的干扰情况,由全井射开油层厚度大小确定;Gjk为各生产油井渗透率级差系数,反映不同渗透率油层合采时的干扰情况;ˉΚjikˉΗjikK¯¯¯jikH¯¯¯jik为注采井间平均地层系数;αik为生产井与注水井间的位置系数,反映周围油井分布的相对位置不均匀而导致其流线的非对称性;βjik为注水井到各生产井层的渗透率各向异性系数,是该注水井层油井连线方向的渗透率与该井层平均渗透率的比值。1.3注水计算模型1.3.1i注不同矿井的月保护根据劈分系数的定义,可以计算各层上注水井注入水到各连通油井方向的劈分量。Qiwjik=QiwjiCjik(4)将式(3)带入式(4)得Qiwjik=QiwjiˉΚjikˉΗjikΔΡikΖjikΜjkEkGjkβjikαik2lnDikmi∑k=1ˉΚjikˉΗjikΔΡikΖjikΜjkEkGjkβjikαik2lnDikQiwjik=QiwjiK¯¯¯¯jikH¯¯¯¯jikΔPikZjikMjkEkGjkβjikαik2lnDik∑k=1miK¯¯¯¯jikH¯¯¯¯jikΔPikZjikMjkEkGjkβjikαik2lnDik(5)式中:Qiwjik为i注水井j层到k油井方向的月注水分量;Qiwji为i注水井j层的月注水量。1.3.2油层综合弹性压缩系数ctQiwi=s∑j=1QiwjiQiwi=∑j=1sQiwji(6)Qiwji=QLji+CtVjiΔPji(7)式中:Qiwi为i注水井月注水量,m3;QLji为j层i注水井组各油井在i水井方向上的月产液量之和,m3;Ct为油层综合弹性压缩系数,1/MPa;ΔPji为i注水井j层控制区域内地层压力变化值,MPa;Vji为i水井组j油层岩石外表体积,m3。1.4分析井内水位,确定井通过建立各油井的产液量公式,描述产油井与注水井在各小层上的关系,把油井产液量与水井注水量联系起来,才能实现以产配注的目的,根据油藏地质描述和生产实际数据,必须准确分析出油井对应的水井关系,为计算油井产液量做准备。例如,对标准5点法布井,根据实际地质情况,可以把周围4口水井视为中心油井的对应关系井。1.4.1月产液量qkQLjik=(Qiwji-CtVjiΔPji)Cjik(8)QLk=n∑i=1m∑j=1QLjik=n∑i=1m∑j=1(Qiwji-CtVjiΔΡji)Cjik(9)式中:QLjik为j层i水井组k油井在i水井方向上的月产液量,m3。1.4.2规划方向比例系数指在某一小层上油井在某一注水井方向上的产液量占全井产液量的比例。Rpjki=QLjikn∑i=1m∑j=1QLjik=(Qiwji-CtVjiΔΡji)Cjikn∑i=1m∑j=1(Qiwji-CtVjiΔΡji)Cjik(10)式中:Rpjki为j层k油井在i注水井方向的方向比例系数。1.4.3剖面系数j层ki指生产井各小层上产液量占全井产液量体积的百分比,等于该层上该生产井的方向比例系数之和。Rpjk=m∑i=1Rpjik=m∑i=1QLjikn∑i=1m∑j=1QLjik=m∑i=1(Qiwji-CtVjiΔΡji)Cjikn∑i=1m∑j=1(Qiwji-CtVjiΔΡji)Cjik(11)式中:Rpjk为j层k油井产液剖面系数;QLjk为j层k油井产液量,m3。2井层注水处理计算(1)应用油藏的地质特征参数及已知的生产动态数据,由式(3)计算某一油藏或断块的各注水井层向周围各生产井相应储层的劈分系数Cjik;(2)根据历史生产数据,由式(8)计算某一油藏或断块的各生产井层由周围各注水井相应储层流入的方向液量QLjik;(3)由式(9)计算某一油藏或断块的各生产井理论产液量QLk;(4)由式(11)计算某一油藏或断块的各生产井层计算生产井的产液剖面Rpjk;(5)由式(10)计算某一油藏或断块的各生产井层由周围各注水井相应储层流入的方向比例系数Rpjki;(6)根据规划的生产动态数据,由式(7)计算某一油藏或断块的各注水井的井层注水量Qiwji;(7)由式(6)计算某一油藏或断块的各注水井的配注量Qiwi。3井区配注结果某井区总共22口注采井,其中生产井14口(用“p”表示),注水井8口(用“i”表示),具体的井号以及注水井与生产井的对应关系录入见表1,从第三列开始填入生产井所属的注水井组,“0”表示不再属于另一个注水井组。含水率超过50%的生产井占10口,高含水井1口(fw>99%),总产水量2761.94m3/mon,总产油量2481t/mon,平均含水率52.67%。准备如下基础参数:①描述注采井井数、井号及对应关系的统计数据;②反映各储层宏观特性的各小层特征数据;③能够反映各注水井各井层和各采油井各井层特性的注采井特征数据;④流体基础物性数据;⑤生产动态数据及其规划数据;⑥其它一些约束条件数据。配注结果见表2。自2002年10月以来,利用该方法指导该井区的配注,逐次在上月配水量的基础上进行调整,到2003年5月见效。产油量由2481t/mon上升到2525t/mon,净增44t/mon,产水量由2761.94m3/mon下降到2362.75m3/mon,降低399.19m3/mon,区块平均含水率降至48.34%(见表3),表明该配注方法对该区块的注水调配是适用的,总注水量在各单注水井得到了合理配置,起到了增油降水的效果。4高含水井区最优配产(1)通过劈分系数把注水井、生产井有机地联系起来,把整个油藏或扩大井组作为研究对象,是计算单井定量配注的有效方法。(2)对于高含水生产井,注水井与生产井之间已形成了一定的通道,生产井的配产是配注量的主要影响因素,从优化配注的角度分析,高含水井井区最优配产方法是:对高含水生产井,少配产或者关掉高含水井;对于低含水生产井,可以适当提高配产量。在其它因素一定的情况下,地层压力变化对配注量影响非常大,需要保持或增加一定的地层压力,必须增加注水。除此之