底水稠油冷采技术- - - - 水平井井下油水分采机理研究和参数设计

Few heavy oil reservoirs with strong bottom water drives have been developed successfully, because severe water coning causes water bypass oil, resulting in low ultimate recovery, usually less than 20 %. In these reservoirs, thermal methods that could improve recovery are perceived economically unfavorable or technologically infeasible, especially for offshore where cold production is the only option. In this paper, we propose a new cold production technique, called Bilateral Water Sink (BWS), to meet those challenges..The BWS method suppresses water cresting by producing oil and water simultaneously from bilateral horizontal wells completed in the oil and water zones separately. BWS prevents water cresting by altering the potential distribution in the near-well area. With cresting suppressed, the top lateral well's production stream is water-free, and water bypass oil is eliminated, resulting in high ultimate recovery. In this study, the principles of Bilateral Water Sink will be discussed experimentally and theoretically by using Hele-Shaw model and hodograph analysis. The BWS's effect on enhancing oil recovery in heavy oil reservoir with bottom water will be investigated and quantified. Identification and prioritization of critical design parameters will be conducted in this study. Unlike conventional heavy oil production method, where energy（steam） injection is required; BWS improves oil recovery by exploiting the natural reservoir energy of the bottom water drive. The considerable increase of oil recovery is up to 40%. BWS is economically, technically, and environmentally appealing for developing heavy oil with bottom water in China.

底水油藏资源丰富，但其开采一直是一个世界性难题，由于底水锥进造成的水窜流，采收率往往不超20%。开采底水稠油的常规方法是注蒸汽开采。但注蒸汽开采成本和运行费用高，耗能大, 工艺复杂，操作条件苛刻（不适用于海上稠油开采），其应用受到限制。为解决底水稠油开采难题，本研究首次提出一种底水稠油冷采新方法：水平井井下油水分采技术。.这种方法的原理是利用水平井侧钻技术，通过油水分采，改变近井带流场分布，消除底水锥进，避免水窜流，提高油藏最终采收率。本研究通过Hele-Shaw物理实验和速端平面分析论，研究该技术提高底水稠油采收率机理，揭示该技术控制下油水两相流的流动规律和影响因素，优化参数。这项技术不同于底水稠油的传统开采法，在没有任何能量（蒸汽）注入油藏的情况下，该技术通过最大程度利用底水自身的能量来提高稠油采收率。预期可将底水稠油的采收率提高到40%，因此对我国底水稠油的开发有重要意义。

通常在底水稠油油藏开发中，底水锥进被认为是最大的生产难题。由于油稠，油水流度比高，底水锥进严重，导致生产井见水迅速，含水率上升快，油井被暴性水淹而失去生产能力，最终采收率低。国内外油田开发开采实践经验表明，要提高底水稠油的采收率，关键是抑制底水锥进，避免底水窜流，热釆方法可以加热油层改善流度比，从而缓解底水锥进速度。因此热釆方法目前被广泛应用在底水稠油的开采中。. 本研究首次提出用水平井井下油水分釆技术提高底水稠油冷釆采收率的新思路，新方法。通过室内物理模拟、数学建模、数值参数优化及矿场实验，该研究论证了该技术的可行性和有效性。Hele-Shaw水平井井下油水分釆室内物理模拟实验歇示了该技术提高底水稠油冷釆采收率机理：通过完全消除水平井底水脊进，改变油藏的流体分布形式和驱油模式，使底水从远离井筒的地方进入油藏，对油藏原油起到有效的驱油作用，避免了传统采油方法导致的纵向上的水窜流，将油藏中底水脊进的流动模式变成了理想的横向水驱油模式，有效利用了底水天然驱动能量，使其大面积驱替原油，使原本被水脊锁住的大量剩余油可以被有效采出，波及系数大，最终采收率高。实验结果表明对于>50cp的底水稠油，该技术可将可动油的冷釆采收率由常规井的15%提高到水平井井下油水分釆井的60%。并在实验机理研究成果基础上,研究并量化了水平井井下油水分采的油水两相渗流规律。本研究借鉴了水利学中的Hodograph Method (速端平面法)，在Giger和McCarthy的研究基础上，进一步深化，对油水界面边界条件进行了修正，采用动边界理论，定义了浮动油水界面，并推导出了能真实反映水平井底水脊进现象中流体分布状态和流动规律的渗流模型。建立了水平井井下油水分采技术理论模型, 推导了流体在该技术控制下，遵循的偏微分方程和边界条件。解析求解了水平井井下油水分采技术的最优化参数，计算了该技术导致的油藏流体和压降分布的变化规律，动态模拟了生产动态，预测了生产效果。并通过数值模拟和室内物理实验对该理论模型进行了验证。验证结果表明，该理论模型误差小于5%。由此证明了该模型的准确性和有效性。该研究部分成果目前已应用到新疆油田陆梁作业区的底水油藏的开采项目中，取得良好经济效益。不同于常规热釆技术，该技术不涉及任何蒸汽的注入，打破了常规底水稠油热采开采理念，是一种冷采方法，尤其适用于海上底水稠油的开采。