低渗透油藏多段塞微生物驱开发指标预测

收稿日期:2014-02-10基金项目:中国石油大学(华东)研究生创新工程项目(CX2013009)作者简介:程明明(1988-),女,博士研究生,研究方向为油气渗流理论、石油微生物采油。E-mail:[e-mail]。文章编号:1673-5005(2014)06-0113-08doi:10.3969/j.issn.1673-5005.2014.06.017一低渗透油藏多段塞微生物驱开发指标预测程明明,夏添,雷光伦,高建波,李保生(中国石油大学石油工程学院,山东青岛266580)摘要:油藏条件不同,微生物驱油体系的提高采收率能力和油藏适应性也有所差别,需要合理的注入参数对开发指标进行预测。通过模拟不同注入方式微生物驱油实验优化注入参数,在实验基础上综合运用前缘推进理论和经验回归方法,考虑微生物降低原油黏度以及影响油水相对渗透率等客观因素,建立一种将油井产能和含水变化规律结合的预测模型来预测微生物驱开发指标。微生物驱油实验表明,多段塞微生物驱较单一段塞微生物驱采收率可提高9.24%,见水时间能延长40.10%~40.14%,无水采收率提高18.44%;用该模型能较准确地预测微生物吞吐开井后的产油量、增油量、产液量和含水率,单井预测误差小于10%,区块总体产液量和产油量预测误差均小于3%,含水率仅为0.25%。矿场试验采用五级段塞交替注入调剖用微生物与驱油用微生物,试验区含水上升率由8.1%下降至-4.3%,综合递减率由13.3%下降到4.4%,控水稳油效果明显。关键词:低渗透油藏;多段塞;微生物驱;开发指标;矿场应用;含水率变化规律;指数递减中图分类号:TE357.431文献标志码:A引用格式:程明明,夏添,雷光伦,等.低渗透油藏多段塞微生物驱开发指标预测[J].中国石油大学学报:自然科学版,2014,38(6):113-120.CHENGMingming,XIATian,LEIGuanglun,etal.Developmentindexpredictionofmulti-slugmicrobialfloodinginlowpermeabilityreservoir[J].JournalofChinaUniversityofPetroleum(EditionofNaturalScience),2014,38(6):113-120.Developmentindexpredictionofmulti-slugmicrobialfloodinginlowpermeabilityreservoirCHENGMingming,XIATian,LEIGuanglun,GAOJianbo,LIBaosheng(SchoolofPetroleumEngineeringinChinaUniversityofPetroleum,Qingdao266580,China)Abstract:Differentreservoirconditionscausethedifferenteffectofmicrobialenhancedrecoveryanditsadaptabilitytothereservoir,theoptimizedinjectionparameterspredictingthedevelopmentindexareneeded.Onthebasisoffrontaladvancetheoryandexperiencedregressionmethodusingexperimentdata,plusconsideringsomeobjectivefactors,suchastheoilvis-cosityreductionbythemicroorganismandoil-waterrelativepermeabilityinfluence,apredictionmodelwasestablished.Thismodelcanpredictthedevelopmentindexformicrobialfloodingthroughthecombinationofoilwellproductivityandvariationofwatercut.Microbialfloodingexperimentsshowthatthemulti-slugcanimprovetherecoveryby9.24%comparedwithsin-gle-slug.Alsothewaterbreakthroughtimeofmulti-slugmicrobialfloodingcanbeextendedby40.10%-40.14%,andthewater-freeoilrecoverycanbeincreasedby18.44%.Thismodelcanpredictalmostexactlythedynamicoilproduction,liq-uidproductionandwatercutofthemicrobialstimulationwell.Themaxrelativeforecastingerrorofsinglewellislessthan10%,thetotalerroroftheblockislessthan3%,andtheforecastingerrorofwatercutisonly0.25%.Inthefieldexperi-ment,fiveslugsareadoptedtoinjecttheprofilecontrolmicroorganismandoildisplacementmicroorganismalternately.Inthetestblocktheincreasedrateofwatercutdecreasesfrom8.1%to-4.3%,andthecompositedeclineratedecreasesfrom13.3%to4.4%,indicatingtheeffectofwatercontrolandoilproductionstabilizationissignificant.Keywords:lowpermeabilityreservoir;multi-sluginjection;microbialflooding;developmentindex;fieldapplication;water2014年第38卷中国石油大学学报(自然科学版)Vol.38No.6第6期JournalofChinaUniversityofPetroleumDec.2014cutvariationrule;exponentialdecline见水时间、见水采收率、累积产油量和累积产液量等指标的预测在油田开发中具有极其重要的地位[1]。低渗透油藏由于基质渗透率低、孔喉尺度小,毛细管现象突出、油气流动阻力大,且黏土矿物含量高,并有天然裂缝,地层非均质严重[2],由于长时间注水开发,层系开发的层内矛盾加剧。常用的驱油技术适应性变差,随着驱油轮次的增加,已很难达到预期的效果[3-4]。微生物采油技术越来越受到石油行业的重视,然而油田开发过程的时变性和地质参数的随机性,含水率、累积产油量等动态模型的参数带有时变性,使得微生物驱油开发指标预测面临很多困难。含水率变化特征曲线只能预测见水时间和见水采收率以及含水率与与前缘含水饱和度的关系;指数递减预测模型法不能预测油气田的见水时间和水驱前缘饱和度[5-6]。笔者将指数递减预测模型与含水率变化特征曲线相结合,提出一种能够预测水驱油气田开发指标的联解法,在实验基础上根据渗流力学原理综合运用前缘推进理论和经验回归方法,同时考虑微生物降低原油黏度以及影响油水相对渗透率等客观因素,建立一种油井产能和含水变化规律的预测模型,对微生物驱前缘含水饱和度、见水时间、见水采收率等开发指标进行预测。1微生物注入方式对提高采收率的影响微生物提高采收率效果需要以物理模拟实验加以验证,提高采收率与注入方式有关。在已确定的较佳注入微生物浓度、营养液浓度基础上,用物理模拟实验确定注入段塞组合对驱油效果的影响。方法是用细磨油层采出砂装填岩心管(长35.5mm、直径2.73mm)作为人造岩心。模型抽真空饱和地层水后测孔隙度和渗透率。用试验区原油和煤油配制的模拟油(44.4℃时黏度为1.91mPa·s)饱和岩心建立束缚水。在地层温度下以试验区水驱速度(0.48m/d)对岩心进行水驱,达到当前试验区含水率时停止水驱。将等量的微生物菌液分别作为一个段塞和均分为多个段塞以相同速度注入,然后关闭岩心管两端阀门,将模型在油藏温度下静置3d,打开阀门继续以相同速度后续水驱,直到岩心不出油时结束[7-8]。实验主要装置见图1。图1岩心流动模型Fig.1Corefloodexperimentmodel2水湿储层微生物驱开发指标预测模型的建立设微生物驱油时单井控油半径为Re,油层压力为pe,微生物驱前单井产液量为Q,产油量为Qo,含水率为fwo,原油黏度为μo,油相相对渗透率为Kro,水相黏度为μw,相对渗透率为Krw。对于水湿储层,油水两相相对渗透率曲线的相关经验公式为Kro=λ(1-SwD)ε;(1)SwD=Sw-Swi1-Swi-Sor.(2)式中,Sw为含水饱和度;Swi为束缚水饱和度;Sor为残余油饱和度;SwD为标准化的含水饱和度;Kro为油相的相对渗透率,为Sw的函数;Krw为水相的相对渗透率,为Sw的函数;λ为Sw=Swi、SwD=0时油的相对渗透率Kro(Swi);ε为常数,取决于岩石润湿性和孔隙结构特征。将式(1)和式(2)等号两端取常数对数得:lgKro=λ+εlg(1-SwD),(3)采收率计算公式为ER=1-SorSoi,(4)式中,ER为采收率;Soi为原始含油饱和度;Sor为残余油饱和度。由式(4)得微生物驱时的残余油饱和度为Sor2=Sor1-Sor(ER1-ER2).(5)式中,ER1为水驱采收率;ER2为最终采收率;Sor1为水驱后剩余油饱和度;Sor2为微生物驱后残余油饱和度。·411·中国石油大学学报(自然科学版)2014年12月根据微生物试验区相对渗透率数据,利用式(3),拟合曲线求得λ和相关系数ε,并且由微生物注入方式对提高采收率影响实验数据,利用式(5)计算微生物驱时的残余油饱和度,可得出水湿储层油相相对渗透率曲线的相关公式。同时认为微生物驱时水相黏度近似不变,则可得到在原油黏度发生变化下微生物驱时含水率变化规律。微生物驱后,原油黏度变为μ忆o,相对渗透率变为Kom,产油量变为Qom,水的黏度与流动能力不变。用式(6)计算微生物驱时地下原油降黏后的黏度为μ忆o=μo(1-n).(6)式中,n为地层温度下微生物作用前后原油的降黏率。微生物驱前,单井产油量为Qo=2πkKrohμope-pwln(Re/Rw);(7)微生物驱后,单井产油量为Qom=2πkKromhμ忆ope-pwln(Re/Rw).(8)设微生物驱前后生产压差不变,则将式(7)与式(8)联立可得Qom=μoμ忆oKromKroQo.(9)由于水相黏度及流动能力在微生物驱时基本保持不变,可认为微生物驱前后的产水量不变。用式(10)计算产水量为Qw=2πkKrwhμwpe-pwln(Re/Rw),(10)微生物驱单井产液量为Qm=Qw+Qom=2πkKrwhμwpe-pwln(Re/Rw)+μoμ忆oKromKroQo,或Qm=Qfw+μoμ忆oKromKroQo.(11)含水率指油水同产时产水量在总产液量中所占的比例,由达西定律可得微生物驱后含水率:fw=QfwoQfw+μoμ忆oKromKroQo.(12)油田产油量的变化主要与采油速度亦即油藏内剩余油量变化速率有关。多数油气田在生产后期的产量递减规律比较符合指数递减,应用指数递减模型也可以较好地预测气田的开发指标,不同黏度稀油油藏的递减规律基本相同,因此微生物驱油的油藏剩余油量应有相同的递减规律,用指数递减表示为Qom(t)=Qome-at