无供给溶洞的弹性开采实验研究

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1、无供给溶洞的弹性开采实验研究摘要：大型溶洞是塔里木油田缝洞型储层的重要储集空间，通过模拟油井自喷期阶段的弹性开采情况，来认识该阶段井底压力和产量的变化规律，提出了累积产量与累积压降关系特征，并给出了该曲线斜率的物理意义，说明了该曲线在估算溶洞体积上的应用，为进一步溶洞属性计算提供一定的依据，通过理论分析得到结果与实验结果一致，产量和井底压降呈指数递减，累积产量与累积压降关系曲线呈直线；并进行了实验室模拟油与矿场原油的实验对比，得到结果一致，证明了实验室模拟油的可靠性。关键字：溶洞；缝洞型油藏；弹性开采；碳酸盐岩；无供给前言大型溶洞是塔里木油田缝洞型碳酸盐岩储层的重要储集空间

2、之一，其成因复杂，结构相对简单，分布极不规律，是构成复杂缝洞型油藏的一个基础[1-6]。针对这类油藏目前主要的开采方式主要是依靠弹性能量开采，后期部分油井采用注水补充能量的方法[7-9]。在塔里木油田缝洞型储层中，大部分油井都是油水同产，说明溶洞内油水共存的情况较多，故本文针对大型溶洞进行弹性开采的模拟实验，力求通过简单的物理模拟，揭示出油井在自喷期阶段，产量和井底压力的变化特征，并进行了实验室模拟油和矿场原油的实验对比及相应的理论分析，为溶洞属性识别方面奠定一定的基础。1物理模型及实验设计1.1物理模型塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏储集空间类型复杂，分布极不规律，其中存在部分

3、较大的溶洞，从地震资料及生产数据上分析，一些学者认为这些溶洞的体积可大达几十万方，故本文针对这些大尺度的无能量供给溶洞在弹性能量下开采进行实验研究。无供给溶洞作为最简单的缝洞单元，是研究复杂缝洞型油藏基础，其结构如图1所示，油井钻遇溶洞的顶部或周围大裂缝，溶洞内油水共存，且无能量供给，主要依靠流体和岩石的弹性膨胀能量进行开采，设溶洞内原始压力Pi，溶洞内油的体积为Vo、水的体积为Vw，溶洞总体积为V，井底压力为Pw，油井的产量为Q，在岩石压缩系数的前提下，采用实验模拟和理论分析的方法，对该类油藏的弹性开采情况进行分析。图1物理模型示意图1.2实验流程及实验方法实验流程如图3

4、所示，实验采用高压ISCO泵为实验提供原始动力，采用体积为1000ml的高压容器模拟未充填溶洞，采用具有贯穿裂缝的岩心模拟洞间裂缝，通过电子天平和巡检仪自动记录出口质量和溶洞内压力变化。图2实验流程图孤立溶洞模型分别以溶洞内油水比例7:3、3:7进行弹性开采实验，地层原始压力为30MPa，实验选用蒸馏水模拟地层水，实验室测得压缩系数为0.000475MPa-1；选用模拟油模拟地层原油，实验室测得压缩系数为0.000628MPa-1，粘度为27.6mPa·s；实验还选用塔里木油田某区块的高粘度原油和地层水进行实验，与模拟油实验结果对比。2数学分析针对这种简单的缝洞单元结构，主

5、要依靠流体的弹性能量开采，假设流体微可压缩，且压缩系数为常数；综合压缩系数以流体压缩系数为主忽略岩石压缩系数；油藏温度在开发过程中保持不变，油藏动态仅与压力有关；油井的产量完全由溶洞中流体的弹性膨胀得到；根据弹性理论可知[10]：首先，根据层流理论，出口瞬时流量满足如下关系：（1）式中：q(t)—出口瞬时流量；P(t)—溶洞内相对压力；λ—比列系数。根据弹性定律有：（2）式（1）和式（2）联立起来可得：（3）据式（3）积分，可得溶洞内相对压力压降公式，代入式（1）得出口产液量公式：（4）式（4）为从0时刻积分到t时刻，可得生产t时刻溶洞内累计压降ΔP(t)与出口累计产液量Q

6、(t)的关系式：（5）式中：Q(t)——截止t时刻时累计产量；ΔP(t)——截止t时刻时溶洞内累计压降。依据假设，引入油嘴控制方程，溶洞的产量为：（6）整理带入（2）式得井底压力变化公式：（7）从0时刻积分到t时刻，出口累计产量Q(t)的关系式：（8）由上述理论分析可知，对于无供给溶洞在弹性开采条件下，井底压力呈单指数递减趋势，递减指数与井口油嘴控制和溶洞内油水体积及压缩系数有关，油井产量也呈单指数形式递减；累积产量与累积压降呈线性关系，其斜率为常数，且只与溶洞内油水体积和压缩系数有关，由此可估算溶洞体积范围，分析可知该斜率的物理意义为单位压差作用下的累积产液量。3实验结果

7、及分析图3为模拟油实验油水体积3:7时的压力递减曲线，由拟合结果可知，井底压力呈单指数形式递减；图4为模拟油实验累积产量与累积压降关系曲线，可知累积产量与累积压降关系曲线呈直线，且溶洞内油的体积越大，则累积产量与累积压降曲线的斜率越大，分析其原因为模拟油的压缩系数大于蒸馏水的压缩系数；由此可知，实验结果与理论分析一致。图3油水体积3:7时压力递减拟合曲线（模拟油）图4累积产量与累积压降曲线（模拟油）图5为矿场原油实验不同油水体积时压力的递减曲线，由图可知，溶洞内油的体积越小，则压力递减越快，递减幅度越大，分析其原因