基于流管法剩余油分布分析應用方法研究

付瑩 尹洪軍 王美楠

摘 要： 隨著水驅開發油田開發進入高含水期，油田后期開采難度加大，為實現油田的保產穩產需要進行油田的剩余油分布研究從而實現油田進一步的挖潛。采用流管法以實現油田剩余油分布數值模擬研究。建立了一注一采以及反九點法井網概念模型，結合B-L方程求解，繪制了相應概念模型的滲流模板，說明了運用滲流模板進行水驅開發油藏開發效果評價方法。分別分析了一注一采以及反九點法面積井網概念模型飽和度場，與床用數值模擬軟件結果進行對比，進一步驗證說明流管法進行油田數值模擬研究的可行性。選取某實際區塊進行流管法數值模擬研究并且與傳統數值模擬方法進行對比分析，說明流管法在進行油田開發剩余油分布分析方面的適用性。

關 鍵 詞：流管法;數值模擬;剩余油

中圖分類號：TE 357 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2015）06-1415-04

Reservoir Remaining Oil Numerical Simulation Based on Stream-tube Method

FU Ying1，YIN Hong-jun1，WANG Mei-nan2

（1. Key Laboratory of Enhanced Oil Recovery of Ministry of Education， Northeast Petroleum University， Heilongjiang Daqing 163318，China; 2. Bohai Oilfield Research Institute of CNOOC Ltd.-Tianjin Branch， Tianjin 300452，China）

Abstract： The water flooding oilfield has entered high water cut period， the exploitation becomes more and more difficult at the late stage of oil field development， in order to keep stable and high productivity and tap the potential of the remaining oil， study on the remaining distribution rule is demanded. In the paper， stream-tube model was established to conduct numerical simulation research on the oilfield remaining oil distribution rule. One injection well and one production well conceptual model and nine-spot patterns were established， combined with B-L equation， seepage template was drawn， and the method to evaluate the water flooding development using the template was elaborated. Water saturation fields of the two conceptual models were drawn and contrasted with ECLIPSE to prove its validity. Actual oilfield block numerical simulation was conducted using the stream-tube model and contrasted with common method to prove its validity in actual oilfield numerical simulation study.

Key words： Stream-tube model; Numerical simulation; Remaining oil

隨著我國的大多數油田進入高含水開發后期，油井含水率迅速上升，油井產油量下降，油田開采難度加大[1]。保證油田的穩定開發要求進行剩余油分布的快速分析[2，3]，以及實現油田進一步剩余油挖潛工作[4-6]。近年來，油田現場的數值模擬研究工作主要包括以下幾個方面：①建立地質模型;②動、靜態擬合研究;③未來開發效果預測研究[7，8]。這種典型的數值模擬研究方法，工作量大，工時長，不易掌握。采用流管法進行數值模擬研究能夠有效的避免上述問題，并且該方法在進行油藏開發效果評價描述方面具有顯著的優勢[9-12]。為說明驗證流管法進行油藏開發數值模擬研究工作的優勢，文中將首先通過概念模型理論驗證該方法的可行性，并且給出實際運用流管法繪制水驅開發滲流模板，說明利用流管法 進行油田開發效果評價的方法，同時進行實際區塊的流管法數值模擬研究，對比驗證了流管法在油田實際應用的適用性。

1 基本模型

建立流管法概念模型，將注采井間的單元劃分為一根根起終點相同的流管，將單根流管剖分為性質相同的多個單元。運用流管法建立五點法以及反九點法井網概念模型，單根流管剖分圖如圖1所示，一注一采及反九點法井網概念模型如圖2所示。

圖1 單根流管示意圖

Fig.1 Sketch of single stream-tube

圖2 五點法及反九點法井網流管示意圖

Fig.2 Stream-tube sketch of 5-points patterns and 5-points pattern

一維兩相流動滿足B-L方程，如式（1）所示：

（1）

式中，為累計注入量（m3）， 為對應的含水率導數。

在坐標系下求解B-L方程，對應為兩線高流動，方程最終如式（2）所示：

（2）

進一步求解對應的含水飽和度變化，流管內的飽和度求解如式（3）所示：

（3）

式中，某一含水飽和度前緣波及的體積; 為流管總的體積;為累計注入孔隙體積倍數。

建立單根流管中流量與時間的關系，在坐標系中求解，如式（4）所示：

（4）

式中，為根流管內的總流量，為滲流阻力：

（5）

其中為油與水兩相流度和的倒數。

運用流管法進行油藏數值模擬，主要體現了降維的思想，將原本的沿平面方向推進的二維水驅開發過程簡化，實現了將水驅開發轉換為沿流管的一維推進過程。這種降維的思想大大減少了工作量，，實現了高效快速易于掌握的數值模擬工作。

2 建立滲流模板

采用實際收集到的兩套相滲數據進行理論研究工作，相應的數據見表1。

表1 相滲數據

Table 1 Relative permeability

根據相滲數據采用流管法繪制相應的五點法概念模型滲流模板，如圖3所示。

圖3 五點法滲流模板

Fig.3 Five-points pattern stream-tube fluid template

滲流模板能夠清晰地反映出注采井間單元不同階段不同的滲流特性，生產井見水前各參數呈線性變化，生產動態易于把握，生產井見水后各參數呈非線性變化，生產動態較為復雜，但可以通過進行簡單數學運算方法快速獲得生產井見水后的生產動態，總體使用方法簡單，能夠快速獲得生產井的生產動態。

反九點法面積井網單元以注水井為中心劃分，四分之一單元的生產井包括一口角井，兩口邊井，邊角井相對于中心注水井位置關系不同，其滲流特性亦不相同。為清晰地反映出在反九點法面積井網中不同性質的井特有的水驅開發規律，建立反九點法面積井網四分之一單元滲流模板，反九點法滲流模板如圖4所示。

圖4 九點法滲流模板

Fig.4 Nine-points pattern stream-tube fluid template

與單一注采井間單元滲流模板相比，反九點法面積井網滲流模板能夠反映出不同性質井在同時投入生產時不同的水驅開發效果，邊、角井具有不同的性質，邊井見水早，含水率迅速上升，滲流阻力迅速下降，與此同時角井尚未見水，滲流阻力仍然處于一個較高的水平。基于這一現象，考慮在油田生產時，對邊、角井采用不同的生產制度，確保邊、角井見水時間接近，以便于油田的高效生產，確保儲層的合理最大化動用。

利用滲流模板可以快速判斷出生產井的含水率變化情況以及注采井間含水飽和度以及滲流阻力的分布。通過進行滲流模板的參數計算能夠快速獲得單個小層以及整個油藏的注水開發效果分析評價結果，某油田實際單元注水開發小層水淹狀況分析如圖5所示。

圖 5 某層單元水淹厚度分布分析

Fig.5 Analysis of water flooded thickness

3 對比驗證

分別繪制一注一采以及反九點法井網四分之一單元概念模型飽和度場，將結果與油田應用軟件eclipse結果進行對比驗證。對比結果表明，流管法能夠準確的反映水驅開發油藏的滲流特征，對比結果分別如圖6和圖7所示。

（a） Eclipse （b） Stream-tube

圖6 五點法井網Eclipse與流管法飽和度場對比圖

Fig.6 Comparison of Eclipse and Stream-tube of 5-points patterns

（a） Eclipse （b） Stream-tube

圖7 九點法井網Eclipse與流管法飽和度場對比圖

Fig.7 Comparison of Eclipse and stream-tube of 9-points patterns

對比結果表明，運用流管法繪制的五點法以及反九點法井網四分之一單元飽和度場圖，趨勢與軟件Eclipse一致，流管法能夠正確的模擬水驅開發過程中水驅油的過程，表現出兩相流的特征。

在此基礎上進行某實際區塊的數值模擬研究工作，繪制該區塊的飽和度場圖，與傳統數值模擬研究方法結果進行對比。對比結果如圖8和圖9所示。

圖8 常用數值模擬飽和度場

Fig.8 Water saturation of common numerical simulation method

圖9 流管法模擬飽和度場

Fig.9 Water saturation of stream-tube simulation method

圖8和圖9中虛線部分代表同一模擬區塊，對比結果表明流管法與數值模擬軟件Eclipse模擬結果一致，能夠正確的反應剩余油的分布情況，能夠應用于油田。

4 結 論

（1）建立了一注一采以及反九點法面積井網流管法概念模型，繪制了相應概念模型的滲流模板。

（2）說明了滲流模板在油藏水驅開發效果評價中的應用，快速判斷出各生產井的含水率上升變化情況，進行注水量劈分計算實現注采關系調整，判斷水驅動用情況實現油田單元水淹狀況分析。

（3）繪制概念模型含水飽和度場與Eclipse結果進行對比，分析表明流管法能夠正確反映出水驅開發滲流特點，能夠有效的描述兩相流動特性。

（4）進行實際油田區塊的流管法數值模擬研究工作，分析結果表明流管法進行實際區塊的數值模擬工作，能夠正確的反應剩余油的分布特點，能夠應用于油田。

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