含水率與驅替倍數異常曲線校正方法研究

李展峰，楊鎖，李紅英，解婷，張占女

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含水率與驅替倍數異常曲線校正方法研究

李展峰，楊鎖，李紅英，解婷，張占女

（中海石油（中國）有限公司天津分公司 渤海石油研究院,天津 300452）

含水率與驅替倍數關系曲線作為研究水驅油規律的一條重要曲線，對油田水淹規律、剩余油挖潛以及含水率上升規律有著重要的指導作用。但在實驗過程中，由于受巖心尺寸較小及高黏原油水油流度比的影響，在無水采油期、低含水期甚至中含水期無法獲取準確的實驗數據，出現了曲線異?，F象。因此，建立了含水率與驅替倍數數學關系式，并對渤海部分稠油油田水驅實驗得到的含水率與驅替倍數三類異常曲線進行了校正，根據校正后曲線對M5?2油田進行了水淹圖繪制，進而指導該油田剩余油挖潛。

高黏原油；水驅倍數；含水率；水驅油；校正方法

對水驅油田注水開發規律的認識，一般通過室內巖心實驗進行研究，但在實驗過程中由于受巖心尺寸較小及水油流度比的影響，造成無法獲取準確的實驗數據，尤其對黏度較大的原油[1?7]。含水率與驅替倍數曲線作為研究水驅油規律的一條重要曲線，對研究水淹規律分析、剩余油挖潛以及含水率上升規律有著重要的作用。因此，本文對含水率與驅替倍數曲線異?，F象進行了研究。

1 高黏原油含水率與驅替倍數實驗數據存在的問題

通過對渤海部分油田50條含水率與驅替倍數關系曲線形態進行統計分析，可以得出，黏度較小時，含水率與驅替倍數實驗數據點齊全（見圖1（a））。但隨著原油黏度的增大出現曲線形態異?，F象，通過歸類統計，可以將其分為3種典型類型：①無水采油期、低含水期數據點缺失（見圖1（b））；②中、低含水期數據點缺失（見圖1（c））；③數據點跳躍異常（見圖1（d））。

按照圖1的4種類型，對渤海部分油田的50條含水率與驅替倍數關系曲線進行歸類（見表1）。由表1可知，實驗數據齊全的曲線僅占15.7%。

圖1　含水率與驅替倍數關系曲線

表1　含水率與驅替倍數關系曲線分類

2 含水率與驅替倍數數學關系式建立

2.1 驅替倍數與含水飽和度關系式推導

在室內巖心水驅油物理模擬過程中，巖心入口端注入水體積等于出口端累計產油量體積與累計產水量體積之和（見圖2）[8?9]。因此，可以采用物質平衡法建立驅替倍數與含水飽和度的關系式，如式（1）所示。

圖2　巖心水驅油實驗模型

2.1.1 注水量根據定義，注水量體積與驅替倍數的函數關系式為式（2）：

2.1.2 累產油在室內巖心物理模擬過程中忽略原油體積系數的變化，根據物質平衡法，在巖心出口端累產油體積等于進入巖心引起含水飽和度變化的注入水體積[5]。累產油與含水飽和度的關系式可表示為：

式中，Sw為巖心含水飽和度，%；Swi為巖心束縛水飽和度，%。

2.1.3 累產水根據累產油與含水飽和度關系式（3），某一時刻的瞬時產油量可表示為：

根據達西定律，考慮在一維條件下，忽略毛細管力和重力的作用，水油比可表示為：

某時刻的累計產水量可表示為：

相滲指數關系式：

將式（4）、（5）、（7）代入式（6），可得：

2.1.4 驅替倍數與含水飽和度關系式根據物質平衡理論，將式（2）、（3）、（8）代入式（1）得到驅替倍數與含水飽和度關系式：

2.2 含水率與含水飽和度關系式推導

根據分流量方程，在忽略毛管力、重力影響的條件下，含水率可以表示為：

將式（7）代入式（10），可得含水率與含水飽和度的關系式為：

2.3 含水率與驅替倍數關系式建立

則方程簡化為：

令

則方程簡化為：

3 含水率與驅替倍數數學關系式應用

3.1 含水率與驅替倍數關系曲線的修正

按照以下步驟對含水率與驅替倍數關系曲線進行修正：（1）按照式（14）將含水率（w）轉化為FW；（2）對PV與FW進行線性擬合，求得式（15）中的、參數，建立PV?FW數學關系式；（3）將需要修正的含水率（w）數據點按照式（14）轉化為FW；（4）依據建立的PV?FW數學關系式，求相應的PV值；（5）繪制PV?w關系曲線。

按照以上步驟分別對無水采油期、低含水期數據點缺失（見圖3（a）），中低含水期數據點缺失（圖3（b）），數據點跳躍異常（圖3（c））3類典型曲線異?，F象進行校正。

圖3　含水率與驅替倍數曲線校正

3.2 油田實際應用

3.2.1含水率上升規律認識圖4為M5?2油田1號塊東二下段1油組井位圖，圖5為M5?2油田1號塊東二下段含水率與驅替倍數關系理論曲線。計算該區塊含水率與驅替倍數，并將其與圖5理論曲線進行比較。從圖5可以看出，其與修正后的理論曲線更為接近，通過修正后的含水率與驅替倍數關系曲線，可以更好地認識水驅油田注水早期含水率上升規律，可將該方法推廣到新的油田中，指導新油田早期注水開發。

圖4　M5?2油田1號塊東二下段Ⅰ油組井位圖

圖5　M5?2油田1號塊東二下段含水率與驅替倍數關系曲線

3.2.2水淹圖的繪制水淹圖是認識油藏水淹規律的重要圖件。其原理為應用吸水剖面、分層調配、分層注水、KH值等資料，將注水井注入量垂向劈分到各小層，根據井網狀態和KH值將各階段注入量在平面上劈分到各油井，計算累計注水量和驅替倍數(注水量與控制范圍內孔隙體積的比例)，然后應用室內巖心水驅實驗的含水率與驅替倍數曲線關系，推算井點不同方向上的含水率[10?12]。

圖6為M5?2油田東二上段Ⅲ油組2小層修正前后水淹圖對比。由圖6可知，含水率與驅替倍數曲線關系為水淹圖繪制的重要曲線，曲線的異常會對水淹規律的認識產生影響。

表2為含水率與驅替倍數曲線修正前后水淹對比分析。由圖6和表2可以看出，修正后的水淹規律認識更為準確，這就為剩余油挖潛提供了有力保障。

表2　含水率與驅替倍數曲線修正前后水淹對比分析

4 結論

（1）首次建立了含水率與驅替倍數數學模型，可以將其作為實驗校正新方法，補全含水率與驅替倍數曲線缺失數據點，修正曲線形態，描述含水率隨注水量的變化規律。

（2）將研究成果應用于含水率規律認識，可以更好地認識水驅油田注水早期含水率上升規律；應用研究成果繪制水淹圖，提高水淹規律認識程度，為剩余油挖潛提供有力保障。

（3）基于水驅油實驗數據對注水開發油田的重要性，建議改進實驗方法、實驗設備，提高實驗精度，為油田生產提供更加準確的參考數據。

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（編輯 王戩麗）

Study on Correction Method of Moisture Rate and Displacement Multiple Curve

Li Zhanfeng， Yang Suo， Li Hongying， Xie Ting， Zhang Zhannü

（）

As an important curve to understand the law of water flooding, the relationship between water cut and displacement multiples plays an important guiding role in understanding the rules of oilfield flooding, tapping the remaining oil and the law of water cut. However, during the experiment, due to the small size of core and high viscosity of crude oil and water, the accurate experimental data can not be obtained during the dry recovery period, the low water cut period or the middle water cut period, and the abnormal curve appears. The paper creatively establishes mathematical relation between water cut and displacement multiple, and corrects three kinds of abnormal curves of water cut and displacement multiple obtained from water flooding experiments in some heavy oilfields of Bohai Sea. According to the corrected curve, the water flooded map of M5?2 oilfield is drown up,which guides the remaining oil tapping the potential of the field.

High viscosity crudeoil； Water flooding multiples； Moisture content； Water flooding； Calibration method

TE345

A

10.3969/j.issn.1006?396X.2018.06.007

2018?01?15

2018?01?24

李展峰（1989?），男，研究生，從事油田開發生產方面的研究；E?mail:lizhf18@cnoon.com.cn。

1006396X（ 2018）06004105

http://journal.lnpu.edu.cn