用耗水率評價邊底水油藏注水開發效果的方法

陳 波 ，楊 恒 ，張 銀 ，查玉強

（1.“油氣藏地質及開發工程”國家重點實驗室，西南石油大學，四川成都 610500；2.西南石油大學油氣測控實驗研究室，四川成都 610500）

用耗水率評價邊底水油藏注水開發效果的方法

陳 波1，楊 恒2，張 銀2，查玉強1

（1.“油氣藏地質及開發工程”國家重點實驗室，西南石油大學，四川成都 610500；2.西南石油大學油氣測控實驗研究室，四川成都 610500）

評價油田耗水率大小是評價水驅油田注水開發效果的重要內容。為了正確評價邊底水油藏的注水開發效果，從耗水率基本概念出發，建立耗水率與采出程度的關系式并以此繪制出耗水率理論圖版。分析了傳統耗水率在邊底水對驅動能量貢獻較大的油藏中應用的局限性，通過廣義耗水率的概念提出了利用驅動指數法正確計算注入水驅動作用下耗水率的方法，進行了實例分析，結果表明該方法簡單可靠能較為客觀的評價邊底水油藏的注水開發效果。

耗水率；邊底水；驅動指數；注水開發效果評價

耗水率是評價注入水利用率的一種重要方法，也是評價注水開發油田注水開發效果的重要指標之一。傳統耗水率并未考慮邊底水能量較為充足的油田，由于水侵量的影響，用傳統耗水率往往不能正確分析和評價人工注水開發效果，為此利用廣義耗水率的定義并給出了相應的計算方法。

1 耗水率的定義

傳統耗水率的定義是指注水開發油田在含水采油期每采出1t原油所附帶采出的水量[1]。它是衡量注水利用率的一個重要指標。耗水率低說明注入水利用率高，可減少注水量，降低注水成本。其數學表達式為：

根據童憲章先生給出的含水率與采出程度之間的關系式[2]：

式中：h 為耗水率；Qw 為產水量，104m3；Qo 產油量，104m3。R為采出程度，%；ER最終采出程度，%。

式（5）即為為耗水指數同采出程度的數學表達式,給定不同的ER（ER=25%，30%，35%，40%，45%，50%，55%，60%，65%，70%，75%）值，求出某個特定值下不同采出程度下的耗水率值，可方便的繪制出耗水率與采出程度的理論圖版（見圖1）。

圖1 耗水率與采出程度的理論圖版Fig1.Theory chart of water consumption rate and recovery ratio

耗水率可以分為累積耗水率和階段耗水率，Qw,Qo使用階段產水量和階段產油量可計算得到階段耗水率，能直觀的反應油田在某個具體階段的注水開發效果。當Qw,Qo為累積產水量和累積產油量則為累積耗水率h，累積耗水率能反映注水開發油田耗水率的大致走向，評價油田整體開發效果，為下一步改善開發措施提供理論依據。理論上含水率fw會無限逼近1，耗水率值會無窮大，但是我國油田的經濟極限含水率一般都為98%[3]，因而在通常情況下，根據（3）式對于一個水驅開發油田其耗水率的值一般都在0～49之間。

2 傳統耗水率的局限性及其改進方法

2.1 傳統耗水率的局限性

傳統耗水率的內涵是反映注入水的利用率，耗水率越小，注入水利用率越高，注入水起到維持地層能量的作用也就越大，但是維持地層能量的因素是多方面的，對于存在邊底水的油藏邊底水的入侵有時可能會成為地層能量保持的主要因素，此時如果利用傳統耗水率來評價往往會得到比實際值高的“假象”，因為用耗水率評價注水開發效果其中“耗”是相對于“注”而言的。產水量是受多種能量驅動的，由于受到非均質的影響實際油藏的油水界面都存在著厚度不一的油水過渡帶，沒有嚴格統一的油水界面，邊底水的侵入以及油層內的層間水等不能被人為的算入注水量，因此傳統的耗水率對不存在邊底水或者邊底水以及層間水對油藏能量貢獻極其微弱的封閉型油藏是適用的，但是對存在著天然邊底水對油藏能量貢獻較大甚至是主要貢獻的開啟型油藏，此時用傳統的耗水率計算方法去評價注水開發效果勢必要出現較大的誤差，甚至會出現與事實相悖的現象。

2.2 傳統耗水率的改進方法

針對傳統耗水率的局限性，從耗水率的實際意義出發，定義廣義耗水率（階段耗水率）：在注水開發油田在含水采油期在注入水驅動作用下真正起到驅替作用的累積產水量（階段產水量）和累積產油量（階段產油量）之比。對于不存在邊底水或者其他能量較弱的封閉型油藏利用（1）式計算是可行的，但是對于存在邊底水或者其他能量貢獻較大時顯然需要利用廣義耗水率去計算才符合真實情況。廣義耗水率的數學表達式：

式中：Qwv為注入水驅動作用下的累積產水量，104m3；Qo 累積產油量，104m3。

在油藏開采過程中存在著各種驅動能量：彈性能、天然水體的能量和人工注入的能量，各種驅動能量對產液的貢獻率大小不一，其相對大小用驅動指數來表示。廣義耗水率的重點和難點是如何求取，本文基于前人的研究工作基礎上提出了驅動指數法求取耗水率的方法：利用驅動指數法可求得注入水的驅動指數，進而累積產水量乘以注入水驅動指數即為注入水驅動作用下的累積產水量。根據物質平衡方程：

從而有：

式中：Np：累積產油量，104m3；Bo：地層油的體積系數，m3/（sm3）；Rp：累積平均生產氣油比，（sm3）/m3；Rs：容積溶解氣油比，（sm3）/m3；Wp：累積產水量，104m3；Bw：地層水的體積系數，m3/（sm3）；N：原始地質儲量，104m3；Boi：原始壓力下原油的體積系數，m3/（sm3）；Co：原油的壓縮系數，MPa-1；m：原始氣頂容積與油帶容積的比值；Cg：氣體的壓縮系數，MPa-1；Cf：巖石壓縮系數，MPa-1；Δp：油層壓力變化量，MPa；We：水侵量，104m3；Wi：注水量，104m3；

根據（7）、（8）式可以方便的求取人工注入水驅動指數，從而計算出注入水驅動作用下的產水量，帶入（6）式可以方便的計算出注入水驅動作用下的耗水率。

3 應用實例

3.1 封閉型油藏

BD油田屬于巖性-構造油藏，其儲層受河道控制，上傾方向及河道兩側受巖性致密帶及泥巖控制，圈閉較好，存在邊底水但其能量較弱，投產一年左右即進行注水開發。根據式（1）計算了BD油田累積耗水率（見圖2），通過與理論圖版的對比來評價BD油田的注水開發效果。

BD油田投產初期利用天然能量進行衰竭式開采為無水產油期故耗水率為0，在低含水期耗水率的值也一直較低，但是BD油田在開發前期由于未分層開采，層系過粗，井網控制程度不高，從圖2中可以看出耗水率沿著最終采出程度為40%的理論曲線快速上升，注水開發效果較差，隨后針對開發矛盾進行了細分層系，完善注采井網，通過補孔該層、調剖堵水、倒替注水等措施有效的調整注水產液結構，實現了有效注水，改善了韻律層水驅開發狀況，耗水率上升速率放緩且有向最終采出程度為45%的理論曲線偏移的趨勢，開發效果變好。BD油田的邊底水能量較弱，油藏驅動能量主要依靠注水開發保持，注水驅動指數一直保持在較高的水平，圖2中可以看出注入水驅動作用下的廣義耗水率變化趨勢和利用傳統耗水率計算公式計算出的全部水體作用下的耗水率的變化趨勢基本一致，只是數值略小。因此對于邊底水能量較弱，主要利用注水保壓開采的油田采用傳統耗水率來評價注水開發效果是可行的，只是利用傳統耗水率計算公式得到數值比實際的略微偏大。

圖2 BD油田耗水率圖Fig2.Water consumption rate chart of BD oilfield

3.2 開啟型油藏

QH油田為開啟性油藏，由呈弧形鼻狀的低幅度背斜構造組成，砂體呈正韻律性，邊底水連通性好，水體是油體的10～30倍，屬于天然能量較充足的邊底水驅動油藏，投產主要利用其邊底水能量進行開發，在其構造高部輔助注水保持地層能量，人工注水驅動指數小。由于地層非均質性嚴重，平面、層內、層間3大矛盾突出，需要評價開發效果，改善開發措施，從而達到制定合理的開發技術政策，配套調整技術，實現提高有效注水、改善開發效果、提高采收率的目標。根據油藏實際動態數據分別利用式（1）、式（6）計算得到傳統耗水率和廣義耗水率（見圖3）。

QH油田在開發前期人工注水量小，注入水作用下的耗水率一直較低，但是由于邊底水能量充足，水侵驅動指數大，傳統耗水率上升迅速，由于QH油田的砂體表現為上細下粗的正韻律性，在和重力的共同作用下邊底水的入侵易在底部形成高滲透帶，油藏頂部構造受效差，開發矛盾突出。從圖3可以看出傳統耗水率一直沿著最終采出程度為40%的理論曲線快速上升，整體水驅開發效果較差，而實際由注入水驅動作用下的廣義耗水率沿著最終采出程度50%的理論曲線緩慢上升且有向最終采出程度高的理論曲線偏移的趨勢，實際的注水開發效果是較好的，如果此時利用傳統耗水率去評價注水開發效果勢必會得出錯誤的結論。針對QH油田實際情況，在制定開發調整方案時抓住了主要矛盾，對底部油層進行調剖堵水，封堵大孔道，對上部油層加大注水開發力度，擴大注水受效面積，從而達到降低層間矛盾，傳統耗水率和廣義耗水率都有所向最終采出程度高的理論曲線偏移的趨勢，開發效果變好，實現了合理開發的目的。

圖3 QH油田耗水率圖Fig2.Water consumption rate chart of QH oilfield

4 結論及認識

（1）從耗水率定義出發，建立了耗水率與采出程度之間的數學表達式，繪制出耗水率與采出程度的標準理論圖版。計算方法簡單，理論圖版直觀明了。

（2）傳統耗水率有其自身的局限性，只能用于封閉型油藏或者邊底水對地層能量貢獻較弱的油藏。對于邊底水能量較大的開啟型油藏，傳統耗水率往往不能對注水開發效果作出正確評價。

（3）鑒于傳統耗水率的局限性，本文利用廣義耗水率的定義給出實際計算方法。對于邊底水能量貢獻較大的開啟型油藏，提出利用驅動指數法計算注入水驅動下作用下的耗水率，能有效的評價注入水開發效果，為制定開發調整方案提供正確的認識。

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[3] 李傳亮.油藏工程原理[M] .北京：石油工業出版社，2005.

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[9] 宋萬超.高含水期油田開發技術和方法[M] .北京：地質出版社，2003.

A method of utilizing water consumption rate to evalution edge-bottom water reservoir waterflooding development effect

CHEN Bo1，YANG Heng2，ZHANG Yin2，CHA Yuqiang1
（1.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Southwest Petroleum University，Chengdu Sichuang610500，China；2.Oil and Gas Measurement Laboratory，Southwest Petroleum University，Chengdu Sichuang610500，China）

Evaluation oilfield water consumption rate is a very important content of evaluating the waterflooding development effect.In order to correctly evaluate the edge and bottom water reservoir water flooding development effect,According to the basic definition of water consumption establish the relationship of waterflooding consumption rate and recovery percent,in addition,on basis of this draw the water consumption rate theoretical plate.Analysis the traditional water consumption rate's limitations in the oil reservoir with edge and bottom water which is a mian contribute for drving,so that propose the concept of generalized water consumption rate,and also propose a method of utilizing driving index to compute the water consumption rate which under the action of water injection.The corresponding examples has been gived,the result show that the mothed is simple and reliable which can evaluate the waterflooding effect objectively.

water consumption rate；edge and bottom water；driving index；waterflooding development effect evaluation

TE357.6

A

1673-5285（2012）03-0039-04

2011－12-21

陳波，男（1985-），現為西南石油大學在讀研究生，主要從事油藏工程及數值模擬研究。