渤海油田水驅油藏含水率與采出程度關系曲線圖版建立及其應用

張宏友，王美楠，陳曉祺，別夢君，肖 波

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300459）

含水率與采出程度關系曲線是表征水驅油藏含水上升規律最重要的一項指標，其變化規律決定了油田未來開發指標變化趨勢。將實際曲線與關系圖版進行對比，可以評價水驅油藏不同開發階段的狀況，為油田調整挖潛提供依據，因此圖版的建立至關重要。目前，表征含水率與采出程度關系圖版主要有理論圖版[1-3]（包括流管法和相滲曲線法）和童氏圖版，童氏圖版是基于陸上油田中高滲水驅油藏開發中、后期含水率與采出程度關系曲線統計得到的，通常用來評價水驅油藏開發效果、指導含水率預測，因此得到廣泛應用。理論研究和開發實踐表明，水驅油藏含水上升規律主要受油水黏度比的控制[4-7]，如低黏油藏的曲線呈“S”型，稠油油藏的曲線呈“凸”型，兩者差異大，童氏圖版無法反映不同油藏類型引起的含水上升規律差異，在實際應用中受到限制。

根據地層原油黏度，將渤海油田水驅油藏劃分為低黏油、中高黏油、普通稠油（I-1級）和普通稠油（I-2級）4種類型。利用萬吉業水驅曲線，建立了不同類型水驅油藏含水率與采出程度關系曲線圖版，更好地反映不同類型水驅油藏含水上升規律的差異，從而更加科學地指導油田開發效果評價以及潛力分析。

1 含水率與采出程度關系圖版建立

1.1 典型開發單元選取

根據渤海油田油藏特點及開發現狀，為更好體現不同類型水驅油藏實際含水上升規律，選取典型開發單元進行分析，開發單元遵循以下原則：

（1）選擇注采井網較完善、注水井實施分層配注、開發方式不變的開發單元。

（2）選擇生產形勢相對穩定、水驅規律明顯的開發單元。

（3）選擇的開發單元不宜過大或過小。如果開發單元過小，則受到臨時性因素影響的開發指標波動大，水驅規律相對較差；開發單元越大，水驅規律相對較好，但有時無法體現油藏的個體差異性。

（4）不選擇井網加密、細分層系、注聚、籠統注水轉變為分層注水等明顯改變水驅規律的大型綜合調整措施的開發單元。

（5）不選擇嚴重偏離同一類型油藏水驅規律的開發單元。

按照上述原則，選取渤海18油田34個水驅油藏典型開發單元（表1），動用儲量6.73×108m3，占水驅油藏總動用儲量50%，且均進入了高含水期（含水率＞60%），因此能夠代表渤海油田不同類型水驅油藏總體開發水平。

1.2 含水率與采出程度關系實際曲線

針對34個水驅油藏典型開發單元，以月度為單位，按照低黏油、中高黏油、普通稠油（I-1級）、普通稠油（I-2級）油藏，分別統計含水率與采出程度關系實際曲線（圖 1）。可以看出，同一類型油藏，不同開發單元含水率與采出程度關系曲線分布較為集中，變化趨勢基本一致。低黏油藏整體呈“S型”含水上升規律，即含水上升相對較慢，中低含水期采出程度較高；不同類型水驅油藏，隨著地層原油黏度增加，含水上升規律由“S型”逐漸過渡到“凸-S型”、“凸型”，含水上升速度加快，中低含水期采出程度較低，大部分可采儲量需要在高含水期采出。結果表明，地層原油黏度是影響渤海油田水驅油藏含水上升規律的關鍵因素。

表1 典型開發單元相關參數

1.3 歸一化處理

圖1 不同類型油藏含水率與采出程度關系實際曲線

對含水率與采出程度關系實際曲線進行歸一化處理，分別得到低黏油、中高黏油、普通稠油（I-1級）、普通稠油（I-2級）油藏歸一化曲線。

（1）采用拉格朗日插值法[8]，得到每個開發單元在采出程度R分別為0.1%、0.2%、0.3%、…、maxR時對應的含水率，公式為：

式中：ijR、wijfR（）為第j個開發單元的采出程度和含水率原始數據，%；wjfR（）為第j個開發單元在采出程度為R的含水率， %；R為地質儲量采出程度（0.1%、0.2%、0.3%、…、maxR ），%；i為原始數據序號，最大值為m；j為開發單元序號，最大值為n。

（2）在同一采出程度下，對含水率進行求和，得到每個開發單元含水率和采出程度歸一化曲線：

中高黏油藏按照上述步驟處理后，得到含水率與采出程度關系歸一化曲線（圖2）。

圖2 中高黏油藏含水率與采出程度歸一化曲線

1.4 定量化擬合

根據油水黏度比、巖石潤濕性不同，萬吉業水驅曲線將水驅油藏含水上升規律劃分為凸型、凸-S型、S型、S-凹型和凹型5種，并給出了這5種類型水驅曲線的含水率與采出程度關系式[9-10]。

以中高黏油藏為例，介紹萬吉業水驅曲線定量化擬合過程。首先，根據不同類型水驅曲線的油水黏度比適用范圍以及含水率與采出程度歸一化曲線實際形態，選擇“凸-S型”水驅曲線進行定量化擬合。其次，在直角坐標系中，繪制 ln (1 - R )與ln(1-!")關系曲線(圖3)，發現兩者呈很好的線性關系，經線性回歸，求得直線截距A為-0.021 7，斜率B為0.157 6，相關系數為0.985 7。最后，得到中高黏油藏含水率與采出程度關系公式：

根據式（4）繪制中高黏油藏含水率與采出程度關系擬合曲線，并與歸一化曲線進行對比，發現兩者基本重合，表明萬吉業“凸-S型”水驅曲線能夠很好表征中高黏水驅油藏含水上升規律。

同樣，利用萬吉業水驅曲線分別對低黏油、中高黏油、普通稠油（I-1級）、普通稠油（I-2級）油藏含水率與采出程度關系歸一化曲線進行定量化擬合，得到不同類型水驅油藏含水率與采出程度關系擬合公式（表2）。

圖3 中高黏油藏ln（1-R）與ln（1-fw）關系曲線

表2 不同類型油藏含水率與采出程度關系擬合公式

1.5 曲線圖版建立

在直角坐標系中，根據表2中擬合公式，分別作出低黏油、中高黏油、普通稠油（I-1級）、普通稠油（I-2級）油藏含水率與采出程度關系曲線，得到不同類型水驅油藏含水率與采出程度關系曲線圖版（圖4）。圖版中每條曲線代表不同類型油藏平均含水上升規律，即不同類型水驅油藏平均開發水平；不同的曲線也客觀反映了不同類型水驅油藏含水上升規律的差異。因此，該圖版可以用來指導不同類型水驅油藏開發效果評價及潛力分析。

2 實例應用

根據油田地層原油黏度，從表2中選擇對應的擬合公式，繪制含水率與采出程度關系曲線圖版，并將油田實際含水率與采出程度關系曲線繪制在同一直角坐標系中，用來評價油田實際開發效果。在相同采出程度下，如果實際曲線低于圖版平均曲線，表示該油田含水上升速度低于同一類型油藏平均開發水平，開發效果相對較好；如果實際曲線接近圖版平均曲線，表明開發效果一般；如果實際曲線高于圖版平均曲線，表明開發效果相對較差。該圖版已成功應用于渤海油田近 50個水驅油藏開發效果評價，評價結果客觀、準確，能真實反映油田實際開發水平。本文以LD-A油田2號塊為例，說明圖版應用情況。

圖4 不同類型油藏含水率與采出程度關系曲線圖版

LD-A油田2號塊含油層位為三角洲前緣亞相沉積東營組東二下段，為高孔高滲、層狀構造油藏，地層原油黏度26 mPa·s，探明儲量 1 299.71×108m3。截至2017年12月，有生產井13口，注水井5口，日產油680 m3，綜合含水率74.5%，采出程度30.5%。根據表2中公式，建立中高黏油藏含水率與采出程度關系曲線圖版，并將其與實際曲線繪制在同一直角坐標系中（圖5）。由圖5可以看出，實際曲線與圖版平均曲線變化趨勢基本一致，且實際曲線低于圖版平均曲線。在采出程度30.5%時，同一類型油藏其他油田平均含水率約為90%，遠高于該區塊含水率，說明該區塊開發效果好。實際上，目前該區塊標定采收率達45%以上。

圖5 LD-A油田2號塊含水率與采出程度關系曲線

3 結論

（1）渤海油田水驅油藏含水上升規律主要呈“S型”、“凸-S型”“凸型”3種類型，地層原油黏度是影響含水上升規律的關鍵因素。

（2）利用萬吉業水驅曲線，建立了渤海油田不同類型水驅油藏含水率與采出程度關系曲線圖版。實例應用表明，該圖版能夠指導實際油田開發效果評價以及潛力分析。