提高水淹規(guī)律認(rèn)識(shí)精度的新方法

李展峰,王永平,瞿朝朝,王欣然,陳善斌

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司 天津 300452)

N油田位于渤海遼東灣海域，構(gòu)造類(lèi)型以層狀構(gòu)造油氣藏為主。主要目的層位于東營(yíng)組東二段，儲(chǔ)層連通性較好。儲(chǔ)層滲透率大于1 000×10-3μm2，孔隙度30%～36%，為高孔、高滲儲(chǔ)層。地層原油黏度分布在210～460 mPa·s，為高黏原油。2007年該油田開(kāi)始注水開(kāi)發(fā)，由于油水流度比較大，含水上升較快，目前全油田已進(jìn)入高含水期，開(kāi)發(fā)難度逐年增加。

為研究該油田水淹規(guī)律，指導(dǎo)剩余油挖潛，提出繪制各小層水淹圖，然而在水淹圖繪制過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)繪制結(jié)果與油田實(shí)際生產(chǎn)并不符合，水淹圖繪制的水淹情況均較實(shí)際水淹情況偏低，主要原因?yàn)槔L制中采用室內(nèi)物理模擬得到含水率與注水倍數(shù)圖版數(shù)據(jù)缺失[1-2]。

本文采用巖心級(jí)別精細(xì)數(shù)值模擬修正了含水率與注水倍數(shù)圖版，并將修正后的圖版應(yīng)用于小層水淹圖繪制，以指導(dǎo)油田剩余油挖潛。

1 水淹圖繪制原理

水淹圖是直觀表達(dá)儲(chǔ)層水淹規(guī)律的重要地質(zhì)圖件。其主要原理是依據(jù)吸水剖面、分層調(diào)配等測(cè)試資料，將注水井注水量垂向劈分到各小層，再依據(jù)注采井網(wǎng)將注水量平面劈分到各油井，并將注水量折算為注水倍數(shù)。然后應(yīng)用室內(nèi)物理模擬得到的含水率與注水倍數(shù)曲線圖版來(lái)確定不同注水倍數(shù)下油井的水淹程度[3-4]。可見(jiàn)，含水率與注水倍數(shù)圖版是利用水淹圖認(rèn)識(shí)油田水淹規(guī)律的核心，該圖版的正確與否直接決定著水淹規(guī)律認(rèn)識(shí)是否正確，影響著油田各項(xiàng)開(kāi)發(fā)措施、方案的制定與實(shí)施。

2 室內(nèi)物理模擬存在問(wèn)題

研究水驅(qū)油田開(kāi)發(fā)規(guī)律，指導(dǎo)水驅(qū)油田有效開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵參數(shù)主要通過(guò)室內(nèi)物理模擬獲取。通過(guò)對(duì)大量物理模擬水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)低黏原油的含水率與注水倍數(shù)關(guān)系圖版實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)齊全(見(jiàn)圖1)，高黏原油的含水率與注水倍數(shù)關(guān)系圖版中,低含水期的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)存在缺失現(xiàn)象(見(jiàn)圖2)。

圖1 含水率與注水倍數(shù)物理模擬數(shù)據(jù)點(diǎn)齊全

圖2 含水率與注水倍數(shù)物理模擬早、中期數(shù)據(jù)點(diǎn)缺失

渤海地區(qū)主要以稠油開(kāi)發(fā)為主。以渤海地區(qū)某區(qū)域巖心水驅(qū)油獲取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)為例，對(duì)51條實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)齊全的曲線僅占9.8%，且均為原油黏度低于50 mPa·s的常規(guī)原油。黏度高于50 mPa·s的高黏原油實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)均存在中、低含水期缺失問(wèn)題(見(jiàn)表1、圖3)。

表1 含水率與注水倍數(shù)關(guān)系圖版實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

圖3 含水率與注水倍數(shù)關(guān)系圖版物理模擬結(jié)果統(tǒng)計(jì)

分析認(rèn)為，造成這一現(xiàn)象的主要原因?yàn)椋簩?shí)驗(yàn)采用的巖心尺寸較小，常規(guī)原油水驅(qū)油過(guò)程中油水流度較小，可實(shí)現(xiàn)近似均勻驅(qū)替，巖心出口端可獲取完整的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)。高黏原油水驅(qū)油過(guò)程中油水流度較大，產(chǎn)生指進(jìn)現(xiàn)象(見(jiàn)圖4)，無(wú)法準(zhǔn)確獲取中、低含水期的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[5-8]。

圖4 指進(jìn)現(xiàn)象模型

3 物理模擬結(jié)果修正

室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn)得到的含水率與注水倍數(shù)關(guān)系圖版數(shù)據(jù)點(diǎn)缺失影響油田水淹規(guī)律的分析[9]。通過(guò)開(kāi)展巖心厘米級(jí)別的精細(xì)數(shù)值模擬研究，對(duì)室內(nèi)巖心水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬，以獲取水驅(qū)油過(guò)程中的完整數(shù)據(jù)點(diǎn)，提高水淹圖繪制精度，有效指導(dǎo)水淹規(guī)律研究，為油田調(diào)整方案的制定提供可靠依據(jù)。

3.1 建立巖心厘米級(jí)別精細(xì)數(shù)值模擬模型

采用ECLIPSE100模擬器作為模擬計(jì)算軟件，模擬水驅(qū)油過(guò)程，以解決物理模擬實(shí)驗(yàn)中、低含水期實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)缺失問(wèn)題。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況建立巖心級(jí)別機(jī)理模型。相滲、孔隙度、滲透率、模型尺寸均采用巖心數(shù)據(jù)(見(jiàn)表2)，PVT數(shù)據(jù)借助N油田實(shí)際數(shù)據(jù)，建立網(wǎng)格數(shù)量為19 220(20×31×31，長(zhǎng)度為5.500 cm，直徑為2.500 cm的巖心模型，注采方式為一注一采(見(jiàn)圖5)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程為恒速驅(qū)替，驅(qū)替速度為1mL/min，設(shè)置模型中注水井、采油井的控制條件分別為定注入量(60 mL/h)和定液生產(chǎn)(60 mL/h)。

表2 N油田B-10巖心實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖5 巖心級(jí)別實(shí)驗(yàn)?zāi)M模型

3.2 模擬結(jié)果

采用巖心級(jí)別精細(xì)數(shù)值模擬得到含水率與注水量關(guān)系曲線(見(jiàn)圖6)，將注水量折算為注水倍數(shù)繪制含水率與注水倍數(shù)圖版，并與物模結(jié)果進(jìn)行對(duì)比(見(jiàn)圖7)。

圖6 巖心水驅(qū)油注水量與含水率關(guān)系模擬結(jié)果

圖7 含水率與注水倍數(shù)模擬對(duì)比結(jié)果

從圖可以看出，數(shù)值模擬結(jié)果與物理模擬數(shù)據(jù)點(diǎn)吻合度較高，同時(shí)驗(yàn)證了補(bǔ)充數(shù)據(jù)點(diǎn)的可靠性。

4 應(yīng)用實(shí)例

分別將物理模擬與數(shù)值模擬得到的含水率與注水倍數(shù)圖版應(yīng)用于水淹圖繪制，并將其與井口含水進(jìn)行比較(見(jiàn)圖8、表3)。

根據(jù)圖表可以看出，數(shù)值模擬修正后的水淹規(guī)律認(rèn)識(shí)更為準(zhǔn)確。將此研究成果應(yīng)用于調(diào)整井研究，有效指導(dǎo)了4口調(diào)整井的挖潛方案，預(yù)計(jì)增油23×104m3，提高采收率0.4%。

圖8 N油田東二上段Ⅲ油組2小層修正前后水淹圖對(duì)比

表3 含水率與注水倍數(shù)曲線修正前后水淹對(duì)比分析

5 結(jié)論及建議

(1)開(kāi)展巖心級(jí)別精細(xì)數(shù)值模擬研究，補(bǔ)全了物理模擬過(guò)程中含水率與注水倍數(shù)早、中期缺失實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)。

(2)將數(shù)值模擬結(jié)果應(yīng)用于水淹規(guī)律認(rèn)識(shí)，指導(dǎo)了4口調(diào)整井的挖潛方案，預(yù)計(jì)增油23×104m3，提高區(qū)域采收率0.4%。

(3)雖然目前實(shí)驗(yàn)方法得到了改進(jìn)，但仍然存在前期數(shù)據(jù)點(diǎn)缺失的現(xiàn)象。因此，建議繼續(xù)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法和設(shè)備，提高實(shí)驗(yàn)精度，為油田生產(chǎn)提供更準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)。