大型多層砂巖油田高含水后期數(shù)值模擬關(guān)鍵技術(shù)

摘 要：K油田為一大型多層砂巖油田，40y的注水開(kāi)發(fā)，由于局部注采井網(wǎng)不完善和儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)等開(kāi)發(fā)矛盾，剩余油分布呈整體分散、局部富集特征。為了精細(xì)刻畫(huà)各層的剩余油分布，水動(dòng)力模型既要保證網(wǎng)格精度，也要保證模型的擬合質(zhì)量，有必要開(kāi)展大型多層砂巖油田高含水后期數(shù)值模擬關(guān)鍵技術(shù)探索，該套技術(shù)對(duì)同類(lèi)多層砂巖油田高含水后期的數(shù)值模擬具有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：大型多層砂巖油田；變飽和度場(chǎng)；自適應(yīng)擬合；局部網(wǎng)格動(dòng)態(tài)加密；優(yōu)勢(shì)剩余儲(chǔ)量豐度

K油田石油地質(zhì)儲(chǔ)量6.47×108t。含油氣目的層為中、上侏羅統(tǒng)和下白堊統(tǒng)底部，共劃分為11個(gè)砂巖組24個(gè)小層。構(gòu)造形態(tài)整體是沿著緯度方向伸展的26.7×9.5Km的背斜構(gòu)造，被21條斷層分割成20個(gè)斷塊。至2018年底，綜合含水91.5%，可采儲(chǔ)量采出程度73.9%，已步入“雙高遞減”開(kāi)發(fā)階段。

1 開(kāi)發(fā)矛盾

1.1 局部注采井網(wǎng)不完善

油田整體注采井?dāng)?shù)比1：2.85，其中Ю-5C層最高為1：2.17，Ю-Ⅵ層最低為1：5.56。

1.2 儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，層間動(dòng)用不均

儲(chǔ)層層內(nèi)、層間、平面均有較強(qiáng)的非均質(zhì)性。層內(nèi)和層間滲透率變異系數(shù)大于1.02和0.9；平面滲透率突進(jìn)系數(shù)大于5.03；長(zhǎng)期注水沖刷，再加上構(gòu)造和儲(chǔ)層非均質(zhì)性的雙重影響，各層動(dòng)用不均，Ю-I層最高為48.8%，Ю-5C層最低為33.2%。

2 高含水后期數(shù)值模擬關(guān)鍵技術(shù)研究

K油田已處于 “雙高”遞減開(kāi)發(fā)階段，剩余油分布呈現(xiàn)高度分散、局部富集的特點(diǎn)。為了精細(xì)刻畫(huà)各層的剩余油分布，水動(dòng)力模型既要保證網(wǎng)格精度，也要保證模型的擬合質(zhì)量，有必要開(kāi)展大型多層砂巖油田高含水后期數(shù)值模擬關(guān)鍵技術(shù)探索。

2.1 利用J函數(shù)建立流體變飽和度場(chǎng)模型

將K油田巖芯實(shí)驗(yàn)測(cè)量的毛管壓力曲線轉(zhuǎn)換成J函數(shù)，再根據(jù)多元統(tǒng)計(jì)得到的J與含水飽和度之間的關(guān)系，按不同的孔隙度和滲透率計(jì)算相應(yīng)的毛管壓力和相應(yīng)的油柱高度，最后再多元統(tǒng)計(jì)回歸得到含水飽和度和孔隙度、滲透率及油柱高度之間的關(guān)系，建立起流體變飽和度場(chǎng)模型，使每個(gè)節(jié)點(diǎn)的流體飽和度值均不同，更準(zhǔn)確地反映油藏原始狀態(tài)下實(shí)際的流體飽和度分布情況。

2.2 大規(guī)模角點(diǎn)網(wǎng)格模型自適應(yīng)歷史擬合

引入計(jì)算機(jī)軟件Enable輔助歷史擬合，與Eclipse軟件結(jié)合實(shí)現(xiàn)大規(guī)模角點(diǎn)網(wǎng)格模型自適應(yīng)歷史擬合。設(shè)置可修改變量Modifier，在合理范圍之內(nèi)修正參數(shù)。在Scoping Runs模塊中，同時(shí)運(yùn)行多個(gè)模擬方案，并保存多個(gè)運(yùn)行結(jié)果，方便對(duì)擬合結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。設(shè)置歷史擬合點(diǎn)控制油藏整體參數(shù)和單井的擬合時(shí)間段，通過(guò)設(shè)置容差確定單個(gè)參數(shù)單步計(jì)算的可變范圍。K油田的水動(dòng)力模型，應(yīng)用大規(guī)模角點(diǎn)網(wǎng)格模型自適應(yīng)歷史擬合技術(shù)，共進(jìn)行3434井次歷史擬合計(jì)算，擬合結(jié)果達(dá)到優(yōu)秀2858井次，良好309井次，二者合計(jì)占到總擬合井次的92.2%。

2.3 局部網(wǎng)格動(dòng)態(tài)加密

對(duì)于大型多層砂巖油田高含水后期的數(shù)值模擬，網(wǎng)格的數(shù)量是決定模型收斂程度和運(yùn)算速度的關(guān)鍵因素之一。采用粗網(wǎng)格，網(wǎng)格數(shù)少，水驅(qū)油前緣比較模糊，剩余油分布描繪存在較大的誤差；采用細(xì)網(wǎng)格，水驅(qū)油前緣比較細(xì)致，大量的網(wǎng)格使模型的收斂程度變差，計(jì)算耗時(shí)長(zhǎng)；參照Peter H及李建芳等人提出的化學(xué)驅(qū)前緣的加密標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)高含水期油藏含水率及含水飽和度高的特性，考慮毛細(xì)管壓力和重力，建立以含水率及含水飽和度為判斷準(zhǔn)則的局部網(wǎng)格動(dòng)態(tài)加密，應(yīng)用于K油田的水動(dòng)力模型數(shù)值模擬中，使用動(dòng)態(tài)網(wǎng)格既能清晰地認(rèn)識(shí)水驅(qū)油前緣剩余油飽和度分布位置，也能使CPU運(yùn)算時(shí)間比細(xì)網(wǎng)格減少80%。

2.4 引入優(yōu)勢(shì)剩余儲(chǔ)量豐度區(qū)定量表征剩余油

通常數(shù)值模擬表征剩余油儲(chǔ)量分布的常規(guī)方法有剩余油儲(chǔ)量豐度和剩余油可采儲(chǔ)量豐度，這兩種方法不能反映剩余油的流動(dòng)能力。油藏中油水分流能力隨含水飽和度呈非線性變化，這種非線性關(guān)系體現(xiàn)在不同含油飽和度下的油水相對(duì)滲透率關(guān)系曲線中，優(yōu)勢(shì)剩余油儲(chǔ)量豐度定義為剩余油的分流能力與剩余油儲(chǔ)量豐度的乘積。

根據(jù)K油田各層系油水相滲曲線數(shù)據(jù)以及油水相粘度可以得到各層系的優(yōu)勢(shì)剩余油儲(chǔ)量豐度公式，在Eclipse軟件中結(jié)合地質(zhì)模型參數(shù)以及模擬時(shí)間結(jié)束時(shí)的剩余油飽和度，可以計(jì)算各層的優(yōu)勢(shì)剩余油儲(chǔ)量豐度。

3 結(jié)論

（1）利用J函數(shù)建立流體變飽和度場(chǎng)模型，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的流體飽和度值均不同，更準(zhǔn)確地反映油藏原始狀態(tài)下實(shí)際的流體飽和度分布情況；

（2）應(yīng)用大規(guī)模角點(diǎn)網(wǎng)格模型自適應(yīng)歷史擬合技術(shù)，K油田的水動(dòng)力模型歷史擬合計(jì)算3434井次，有92.2%的擬合結(jié)果達(dá)到優(yōu)秀或良好；

（3）使用局部網(wǎng)格動(dòng)態(tài)加密，既能清晰地認(rèn)識(shí)水驅(qū)油前緣剩余油飽和度分布位置，也能使CPU運(yùn)算時(shí)間比細(xì)網(wǎng)格減少80%；

（4）優(yōu)勢(shì)剩余油儲(chǔ)量豐度，能準(zhǔn)確地表征高含水油藏剩余油的分布狀況。

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作者簡(jiǎn)介：

張安迪（1988-），女，工程師，2011年畢業(yè)于大連外國(guó)語(yǔ)學(xué)院俄英復(fù)語(yǔ)專(zhuān)業(yè)，主要從事油氣田開(kāi)發(fā)地質(zhì)研究兼專(zhuān)業(yè)俄語(yǔ)翻譯工作。