底水油藏水锥快速模拟概算法研究
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摘要： 底水油藏在国内外各油田中广泛存在，在我国底水油藏数目巨大、储量丰富，并具有不同于边水等其它油藏的油水接触关系等特点。由于底水既能为油藏提供充足的地层能量而有利于油藏开发，同时底水锥进又给油藏的开发造成一系列的问题。因此，如何研究底水突进过程，建立底水锥进的相关数学模型，合理的开发油藏，进而减少开采成本，降低开采风险，也就成为了目前国内外大量学者在油田开发实践中需解决的难题之一。
Abstract： Bottom water reservoirs are widespread in oil fields throughout China and foreign countries. There are a large number of bottom water reservoirs in our country which differ from other edge water reservoirs in oil-water contact relation. It is beneficial to reservoir development that bottom water could provide enough formation energy for reservoirs. However， on the other hand， bottom water coning could cause a series of problems for reservoir exploration. Therefore， how to study the process of bottom water breakthrough， build up the mathematical model of bottom water coning， rationally explore reservoir to reduce production cost and the production risk， has become one of the problems for domestic and foreign researchers to solve in the oilfield exploration.
关键词： 底水油藏；底水锥进；水锥形态；概算模型
Key words： bottom water reservoirs；bottom water coning；water coning shape；estimate model
中图分类号：TE355 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）20-0137-04
0 引言
目前，在研究水锥锥进过程与油藏生产分析方面，常见为传统油藏工程法与油藏数值模拟法。其中，油藏工程方法通常运用物质平衡理论及渗流力学基本原理来研究底水油藏的底水锥进，即通过不同的简化模型对底水锥进动态进行了研究，并且推导出许多简单易算的水锥关系式，在水锥超过井底后，基于该类简化模型计算产量和水锥高度的关系时，往往无法往后计算水锥高度与油藏产量，且无法模拟复杂油藏的水锥锥进过程。油藏数值模拟方法是目前最为成功的方法之一，因为被广泛应用在底水锥进问题与油藏生产分析问题中，该方法可以分析各种油藏、流体参数对底水锥进的影响，模拟结果准确性较高，但数值模拟法在研究该类问题时，又面临数学模型复杂、所需资料繁杂、模拟周期较长等缺点。因此，一种具备油藏数值模拟法能模拟复杂底水油藏条件下水锥锥进过程的特点，又具有快速计算且所需资料简单的快速模拟概算法的研究具有重要的意义。
1 底水油藏的定义与特点
1.1 底水油藏的定义
圈闭形成油气藏的基本条件之一，也是油气聚集的场所。一旦圈闭内聚集并保存具有工业价值的烃类流体后，就成为油气藏。根据油气水分布状况，把位于含油边缘外部的水称为边水，当油层较厚，地层倾角平缓时，水位于油之下，称为底水。具有底水的油藏，称为底水油藏[1-2]。
1.2 底水油藏的特点
底水油藏具有和边水油藏不同的特点，具体如下[3]：
①底水锥进，底水锥进会使得油井过早见水，而油井见水会引发很多问题，后果不堪设想。②当水锥突破井底后，油井即产水，由于底水油藏与边水油藏相比见水较早，无水采油期短。③底水锥进会使油藏采收率降低。④底水油藏的采油成本相对而言比边水油藏高，因为底水油藏的采油难度更大。⑤底水油藏油井见水后，含水率陡升，而产油量急速下降。
1.3 底水油藏的驱动方式
在底水油藏被开发的过程中，底水按照托进和锥进两种方式驱动原油。底水锥进是以井为轴心，油水接触面在其附近的范围内以明显高于远端油水接触面的速度迅速上升。随着径向的延伸，渗流速度会逐渐降低，最终形成“锥”形。底水水锥一旦突破，由于油水的流度差较大，底水会取代部分原油产量或全部产量，从而降低了采油效益。
影响底水驱动方式的因素有很多，比如人为开发方式及油藏本身的地质特征等。而人为开发方式及油藏本身的地质特征包含着许许多多的细节，每个细节的变化都可能会影响和改变底水的锥进和脊进，而在大多数情况下底水锥进或脊进是难以避免的，所以在实际的开发过程中，应首先掌握油藏的地质特征，然后在此基础上制定出科学合理的开发政策是十分必要的，更加有利于底水油藏的开发。
2 底水油藏直井开采水锥分析
2.1 水锥形成过程
影响底水锥进的因素很多，这些因素可被分为开发因素和流体参数及地质因素几类，其中开发因素主要包括避水高度、射孔程度、产液速度、注采强度、井网的布置等；流体参数主要包括流体的相对渗透率、密度、粘度等；地质因素主要包括水体能量、储层厚度、储层隔夹层的发育程度、储层各向异性、储层沉积韵律等，主要是指地层的参数。
2.2 临界产量的计算及影响因素分析
为解决地下水工程问题，法国工程师Dupuit提出“临界产量”这一概念，此后油井的生产管理中经常应用到这一概念。临界产量是指最大无水的采油量，也指底水越过油水界面突入油层使生产特征发生变化的产量，从油藏工程角度出发，临界产量是指能使水锥稳定在最大高度而不至于使油井见水的最大产油量。一旦油井的临界产量小于油井的实际产量，那么油井必定会见水。所以，临界产量对于油井而言至关重要，它是判断油井是否见水的一个重要参数。
此后对于相关问题的研究国内外很多学者一直都未曾放弃，相继取得了不错的成绩，提出了一些新方法和新思路。
5 结论
底水油藏普遍存在于国内外各油田中，我国砂岩底水油藏数目巨大，储量相当丰富。但是对于底水油藏，如果开发方式不当非常容易引起底水的快速锥进，所以对底水油藏建立水锥模型，模拟底水锥进过程，是非常有意义的。本文深入调研了国内外对底水锥进形成过程影响因素以及相关机理及数学模型等方面的研究进展。在对比研究传统油藏工程法与油藏数值模拟法水锥模型的基础上，提出了概算法模型。相较于传统油藏工程法与油藏数值模拟法，概算法模型既能模拟复杂底水油藏条件下水锥锥进过程，并且所需的资料简单，计算快速，是一种适用的底水锥进模型。
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