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低渗透砂岩油藏水平井开发物理模拟研究

  我国幅员辽阔,海陆相接,物产资源丰富。已探明的石油储量约九百四十亿吨,但可供开采的石油资源仅为一百六十亿吨。经过五十多年的开采,目前我国的石油最多还能使用八十年。由于石油储量的日益减少,我国在使用进口石油的同时,应改进石油开采技术,减少由于开采不当造成的石油资源浪费。因此,对石油开采技术提出更多更高的要求。
  1 影响水平井开发低渗透砂岩油藏的因素
  (1)我国低渗透砂岩油藏的特征:①储藏地域分散性大。我国石油储备主要集中在黑龙江、塔里木、鄂尔多斯、渤海、四川、准格尔、柴达木、东海陆架八大层积盆地。这些储油地区多分散在我国的东部和北部一带,油田分散性大。②储油层自然产能低,对石油开采技术的要求高。储油层以层状低渗透砂岩为主,油井钻探过程中需要对储油层进行不间断地改造。③含油饱和度受储油层不规则的影响,孔隙度和渗透率有较大变化。④存在层间裂缝。由于石油的储存以大地为依托,大地经过历史沉积,土壤层呈层状分布,层状土壤与层状土壤之间会出现裂缝。⑤油质情况差。石油埋藏于地底下难免会与土壤粘合在一起,土壤对油质情况有影响。⑥低渗透性砂岩不利于油层的流动。油层流动性差,在开采过程中油层压力大,产能低。⑦原油粘度低,密度小,性质较好。
  (2)利用水平井开发低渗透油藏需要考虑的因素:①油藏深度。现阶段,受我国石油开发技术和经济条件的限制,我国石油水平井开采技术能开采的石油深度为一千米至六千米,并且,这一石油开采深度还受设备和地质条件的约束。②油藏构造。油藏构造较多地与地质条件相关联。当储油层构造较为平缓时,开采石油可以利用地层倾斜角较小的特点布置钻水平井。当储油层构造情况复杂时,则需要依据实际情况布置水平井。③油层厚度。当油层厚度超过2米时,选择用水平井开采,若油层厚度小于2米,则需要将开采的成本和效益进行比较,选择合适的开采方案。
  2 低渗透砂岩油藏水平井开发物理模拟研究
  迄今为止,国内外在低渗透砂岩油藏水平井开发上已做了大量物理模拟研究,但由于人工无法制作低渗透率的砂岩模型,这些物理模拟研究多以模拟研究效果不明显或失败而告终。进行低渗透砂岩油藏水平井开发物理模拟研究,需要控制所选取的砂岩满足模拟的要求。本文采用低渗透率的天然砂岩作为可控对象,用树脂进行封装,研究砂岩的孔隙结构与孔渗特征对水平井开发石油的影响,经过模拟的可行性分析,对水平井定压开采条件下的产量变化情况及压力场分布特征进行了说明。
  (1)物理模型制作:①选取天然低渗透砂岩,固定露头尺寸为30cm×25cm×5cm。②布置测压点,在测压点处粘牢垫木并钻孔,并将压力传感器的接头固定在孔内。③在露头侧面中部开宽0.5毫米,长30厘米的水平槽,用以模拟水平井。④用垫木片密封好水平槽,并记录水平槽在垫木片上的位置。⑤在其它侧面布置抽真空孔的位置并在这些真空孔的位置上粘好垫木片,用树脂进行浇铸。⑥待树脂固化后,用电钻在抽真空孔位置和水平槽位置钻孔,穿透树脂层和垫木片。
  (2)模型模拟可行性论证:模型模拟的可行性分析主要是选取本次物理模型中的6块天然露头钻取的岩石作为研究对象,每个小岩心的直径大概为2.5-2.8cm之间,采用标准测量方法,检测小岩心的克氏渗透率,以明确该油田中天然露头岩心的水平以及垂直方向。分别取水平和垂直方向的露天岩心,采用常规的压力泵检测岩心的常规承载压力,从而能通过实践掌握天然露天岩心的构成和基本孔渗的特征。本次研究中,其岩心结构和孔渗的特征效果图如图1所示。
  由图1可知,在不同的常规压汞条件下,岩心中汞的饱和度会随着毛管压力的增加而逐渐下降。而本次研究的6块岩石,共有岩心16块,通过上述的实验发现,岩心的平均孔隙度为15.23%。由此可见,采用天然露头进行物理模拟实验能较好地反映低渗透储层的渗流特征。
  (3)试验分析:经试验自动采集数据分析可知,水平井在开采初期,产量较高,随着时间的推移,产量呈下降趋势。本次模拟研究与真实石油开采过程极为相似,可依此次研究的结果分析真实的水平开采石油技术。在利用水平井开采石油的过程中,可通过加大压力波增加石油的产量。
  3 结语
  石油是工业的血脉,工业的发展离不开石油。石油在日常生活中的应用很广泛,它是汽车、飞机、轮船和坦克运行的燃料,是纤维、橡胶、化肥和塑料制品制作的原材料,可以说人们的日常生活离不开石油。市场对石油的需求量巨大,因而我国石油开采任务重大。虽然只是物理模拟研究,但其得出的结论具有一定的参考价值,希望能在具体的水平井开展石油的过程中提供有益的参考。

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