非均質(zhì)油藏初始含油飽和度場確定方法探討

史毅娜

（西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西西安 710065）

目前，對于非均質(zhì)油藏精細(xì)描述，可以利用地質(zhì)建模方法能夠比較準(zhǔn)確刻畫油藏三維空間分布特征，而初始含油飽和度場的建立是地質(zhì)建模中比較關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，一方面是初始含油飽和度場分布狀況主要影響到石油地質(zhì)儲(chǔ)量擬合率，另一方面，初始含油飽和度場是數(shù)值模擬中剩余油描述的基礎(chǔ)場，能夠影響到后期剩余油分布特征。因此，準(zhǔn)確地確定初始含油飽和度場對非均質(zhì)油藏開發(fā)具有重要的意義。

近些年，隨著地質(zhì)建模水平的提高，初始含油飽和度場確定方法日趨增多，并不斷相互補(bǔ)充和完善，目前應(yīng)用比較多的為單相滲曲線法、井間插值法[1]和J函數(shù)法[2]等。本文主要在研究這三種方法的基礎(chǔ)上，以濮城油田某非均質(zhì)油藏為例，通過對比分析，找出更加準(zhǔn)確的確定初始含油飽和度場的方法，從而更好地指導(dǎo)非均質(zhì)油氣藏的開發(fā)。

1 常規(guī)初始含油飽和度場建模方法

1.1 單相滲曲線法

單相滲曲線法是在油藏?cái)?shù)值模擬早期應(yīng)用比較廣泛的一種方法，此方法是建立在巖心相對滲透率實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，主要是利用目標(biāo)油藏不同巖樣的相對滲透率曲線，通過歸一化標(biāo)準(zhǔn)化處理后，得到能夠代表油藏的一條平均相對滲透率曲線，將該曲線輸入地質(zhì)模型中，利用平衡初始化法得到初始含油飽和度場，此方法形成的含油飽和度場在油藏有效網(wǎng)格區(qū)域?yàn)槎ㄖ怠?/p>

對于地質(zhì)模型網(wǎng)格數(shù)比較多的油藏，該方法在數(shù)模計(jì)算時(shí)速度比較快。但對于非均質(zhì)油藏，特別是儲(chǔ)層物性變化大的油藏，初始含油飽和度應(yīng)該受儲(chǔ)層物性和構(gòu)造起伏的變化而變化，因單相滲法沒有考慮儲(chǔ)層非均質(zhì)性，而導(dǎo)致形成的初始含油飽和度場比較均質(zhì)，這與油藏實(shí)際特征嚴(yán)重不符。

1.2 井間插值法

該方法主要是利用測井解釋的含油飽和度數(shù)據(jù)進(jìn)行井間插值來計(jì)算初始含油飽和度場，此方法相對于單相滲法有一定的改進(jìn)，特別是對于非均質(zhì)油藏，這種方法模擬出的含油飽和度值與儲(chǔ)層物性的分布規(guī)律有較好的吻合性。

但是由于油藏開發(fā)早期新鉆井較少，測井資料有限，而油藏油水分布受開發(fā)初期井生產(chǎn)的影響大，對于已經(jīng)水淹的開發(fā)調(diào)整井測井解釋含油飽和度遠(yuǎn)低于初始含油飽和度值[1]。另外此方法沒有體現(xiàn)出含油高度對初始飽和度的影響，因?yàn)樵诳臻g上，油藏的構(gòu)造起伏變化對含油飽和度也具有一定的影響，即對于同一個(gè)油藏區(qū)域，初始含油飽和度會(huì)隨著油藏高度的增加而增大。

1.3 J函數(shù)法

由于儲(chǔ)層的非均質(zhì)性，不同物性的儲(chǔ)層應(yīng)該存在相應(yīng)的毛管力曲線，但礦場實(shí)測毛管力曲線都很少，而且任何一條毛管壓力曲線都只能描述儲(chǔ)層中取樣點(diǎn)的特征，而無法用于反映整體油藏的特征。因此，Leverett通過建立毛管壓力曲線與儲(chǔ)層巖石物理性質(zhì)之間的關(guān)系，利用J函數(shù)對毛管力曲線上的毛管壓力值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使得各巖樣的資料點(diǎn)相對集中，進(jìn)而反映儲(chǔ)層的各項(xiàng)特征[3]。

J函數(shù)公式為：

式中：ρω、ρo-油、水的密度，g/cm3；H-自由水面以上的油柱高度，m；σγ-界面張力，mN/m；θγ-潤濕角，°；K-滲透率，mD；φ-孔隙度，%。

J函數(shù)法首先是選取取心井毛管力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（見圖1），將實(shí)驗(yàn)室毛管力轉(zhuǎn)換為油藏條件下毛管力[4]（見圖2），結(jié)合巖樣孔滲數(shù)據(jù)，應(yīng)用Leverett方法計(jì)算J函數(shù)值，然后利用油柱高度、孔隙度及滲透率參數(shù)場，求取J函數(shù)場[5，6]，通過擬合J函數(shù)與含水飽和度的公式（見圖3），求取初始含水飽和度場，根據(jù)初始含水飽和度場求取初始含油飽和度場。

可以看出，利用J函數(shù)能夠?qū)?chǔ)層物性、含油高度和儲(chǔ)層毛管力統(tǒng)一起來，可以綜合反映一個(gè)油藏儲(chǔ)層物性和油藏高度的變化。

圖1 實(shí)驗(yàn)室毛管力曲線

圖2 油藏毛管力曲線

圖3 巖心數(shù)據(jù)J函數(shù)擬合圖

2 應(yīng)用效果分析

在濮城油田某非均質(zhì)油藏分別應(yīng)用單相滲法、井間插值法和J函數(shù)法建立初始飽和度場，然后利用相同的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值模擬，根據(jù)模擬結(jié)果，對比分析三種方法的應(yīng)用效果。

2.1 單相滲曲線法與J函數(shù)法對比

通過對比單相滲曲線法和J函數(shù)法產(chǎn)生的初始含油飽和度場（見圖4、圖5），可以看出，單相滲曲線法產(chǎn)生的初始含油飽和度場為一均值，整體油藏初始飽和度值為0.65，不符合非均質(zhì)油藏特征。相比之下，J函數(shù)法產(chǎn)生的初始含油飽和度具有明顯的非均值性，體現(xiàn)出了初始含油飽和度與儲(chǔ)層物性、油層高度的變化關(guān)系，因此，J函數(shù)法建立的初始含油飽和度場更接近于油藏的實(shí)際特征。

另外，從剩余油模擬結(jié)果可以看出，在1-239至6-613井間和1-239井區(qū)，單相滲曲線法模擬的14、15小層水淹嚴(yán)重，剩余油飽和度低，挖潛剩余油難度大，而從J函數(shù)法模擬的剩余油分布規(guī)律看出，1-239至6-613井間由于注采井距大、無注采井位，剩余油較富集，這與油藏現(xiàn)場應(yīng)用相吻合，而1-239井區(qū)，由于此井實(shí)際生產(chǎn)原油產(chǎn)量較高，因此剩余油飽和度富集比較符合生產(chǎn)狀況。通過對比表明，應(yīng)用J函數(shù)法產(chǎn)生的初始含油飽和度場數(shù)值模擬后，更符合非均質(zhì)油藏特征，更接近油藏實(shí)際生產(chǎn)狀況。

2.2 井間插值法與J函數(shù)法對比

從非均質(zhì)油藏孔隙度圖中可以看出，位于高部位的A區(qū)域孔隙度高于位于低部位的B區(qū)域孔隙度（見圖6）。通過對比井間插值法產(chǎn)生的初始含油飽和度場和J函數(shù)法產(chǎn)生的初始含油飽和度場（見圖7、圖8），可以看出，利用井間插值法建立的初始含油飽和度場進(jìn)行模擬，模擬結(jié)果表明，低部位低孔隙度的B區(qū)域初始含油飽和度值等于甚至高于高部位高孔隙度的A區(qū)域，這種結(jié)果沒有考慮到油層高度的變化，不符合油氣成藏的規(guī)律。而根據(jù)J函數(shù)法產(chǎn)生的初始含油飽和度場，顯示高部位高孔隙度的A區(qū)域含油飽和度值高于低部位低孔隙度的B區(qū)域，由此證明，J函數(shù)法建立的初始含油飽和度場，考慮到了油藏實(shí)際油層高度變化，因此符合油氣成藏規(guī)律。

圖4 J函數(shù)法初始含油飽和度圖

圖5 單相滲曲線法初始含油飽和度圖

圖6 孔隙度模型

圖7 井間插值法模擬初始含油飽和度場

3 結(jié)論

針對非均質(zhì)油藏，通過對比單相滲曲線法、井間插值法和J函數(shù)法三種確定初始含油飽和度方法，結(jié)果表明，J函數(shù)法建立的初始含油飽和度場可以綜合反映油藏高度、孔隙度、滲透率參數(shù)的變化規(guī)律，能夠精細(xì)準(zhǔn)確地描述地層的原始含油狀態(tài)，為下步儲(chǔ)量擬合和剩余油分布規(guī)律研究提供了可靠的依據(jù)。