水驅特征曲線在低滲透油藏開發中的應用

王柏力，馮 喬，江海英，孫秋分，戴傳瑞

(1.中國石油杭州地質研究院，浙江 杭州 310000； 2.中國石油吉林油田分公司，吉林 松原 138000)

0 引 言

隨著勘探開發不斷深入，低滲透油藏已經成為油氣開發建設的主要目標。由于低滲透儲量發現和探明時間較晚，大部分油藏都處在開發初期或中期階段，開發后期的油藏相對較少，并且現有的含水率預測、采收率計算方法主要為中高滲透油藏資料統計規律，低滲透油藏資料應用相對較少[1-5]。隨著低滲透油藏儲量開發規模的逐步擴大，油氣生產資料的不斷豐富，各種開發規律逐漸顯現出來，特別是中石油低滲透類比油藏序列的建立，為低滲透油藏水驅開發規律研究提供了大量的地質和開發資料。在總結前人成果和分析研究30個低滲透類比油藏資料的基礎上，應用丁型水驅特征曲線，采用數理統計和理論推導，建立了低滲透油藏含水率與采出程度關系新圖版。應用結果表明，該圖版實用可靠，能夠有效的預測低滲透油藏含水率、采收率等開發指標。

1 低滲透類比油藏資料分析

在多年研究實踐的基礎上，提出SEC準則下類比油氣藏的建立原則、方法，編制相應的技術規范，組織建立中國石油類比油藏序列。針對低滲透油藏地質和開發特點，由不同級別低滲透類比油藏序列中，優選出地質和開發資料可靠、具有一定規模、井網基本完善、注水方式合理、開發時間較長、水驅規律性較好、采收率標定合理的30個油藏(其中12個低滲透油藏，18個特低滲和超低滲油藏)作為低滲透油藏含水率與采出程度關系新圖版建立的統計資料(表1)。低滲透油藏主要分布在長慶、吉林、大慶、新疆、大港、華北等油區，油藏滲透率K為0.7～44.6 mD，平均為4.4 mD。表1中的石油地質儲量N、可采儲量NR和采收率ER在類比油藏建立時都經過了公司相關專家的審查核實，石油地質儲量準確可靠，可采儲量標定依據充分，結果合理。

研究表明，低滲透油藏水驅特征曲線直線段的出現要早于中高滲透油藏，水驅規律基本符合丁型水驅特征曲線類型[6-16]。對30個低滲透油藏資料研究表明：丁型水驅特征曲線出現的直線段較早，直線段含水率fw最低為15.6%，最高為49.9%，平均在30%左右；標定采收率相對較低，一般為15%～25%，平均為18%左右。表1中a、b的值是由丁型水驅特征曲線公式結合可采儲量標定結果，選取開發規律性較好的直線段回歸求得，a一般為1.000 0～2.000 0，平均為1.381 0，b的倒數B與地質儲量N存在4.5倍左右的關系。

表1 低滲透類比油藏及丁型水驅特曲線參數

2 低滲透油藏含水率與采出程度關系圖版建立

2.1 水驅控制儲量計算

水驅控制儲量是研究油藏水驅開發規律的重要參數[17-22]，是含水率與采出程度關系圖版建立的基礎，直接影響到油藏采出程度的計算。繪制各油藏斜率倒數與其相對應地質儲量的關系(圖1)，經線性回歸，得到相關系數為R2=0.999 4，經驗公式為：

N=4.5B

(1)

由圖1可知，地質儲量與丁型水驅特征曲線斜率倒數B呈很好的正比例線性關系，回歸精度較高。由表1可知，應用式(1)計算的水驅控制儲量與石油地質儲量對比相對誤差較小，誤差基本在10%以內，符合程度較高，可用于開發中后期低滲透油藏水驅控制儲量計算。

圖1 N與B關系曲線

2.2 含水率與采出程度關系公式推導

丁型水驅特征曲線是累計液油比與累計產水量之間的關系曲線，在1972年由前蘇聯學者納扎洛夫以經驗公式形式提出[23-24]，其表達式為：

(2)

累計產油量與含水率的關系式為：

(3)

最終可采儲量為：

(4)

式中：Wp為累計產水量，104t；Np為累計產油量，104t；Lp為累計產液量，104t；fwo為極限含水率，%。

式(4)減去式(3)整理得：

(5)

又已知NR=NER，Np=NRo，將其代入式(5)可得：

(6)

式中：Ro為采出程度，%。

當極限含水率為98%時，式(6)可變形為：

(7)

將式(1)代入式(7)后變形可得含水率與采出程度關系式：

(8)

2.3 含水率與采出程度關系圖版建立

選定7種不同的采收率，利用式(8)計算出不同采出程度下含水率，建立含水率與采出程度關系圖版(圖2)。其中，a取30個類比油藏平均值1.3810。該圖版是多個低滲透油藏含水率與采出程度統計規律，代表低滲透油藏開發總體的水驅變化情況，反應油藏開發的平均水平。因此，將油藏開發的實際采出程度與對應的含水率繪制在該圖版上，可以根據實際曲線變化趨勢與圖版的擬合情況和指向，確定采收率，預測油藏含水率變化等開發指標。

圖2 低滲透油藏含水率與采出程度關系新圖版

3 低滲透油藏含水率與采出程度關系圖版特征分析

3.1 含水率變化特征分析

建立的含水率與采出程度關系新圖版，是由丁型水驅特征曲線公式推導，并結合30個低滲透類比油藏水驅參數綜合取值求得，描述的是一組不同采收率條件下的含水變化規律曲線，由圖2可知，圖版遵循含水率與采出程度的“凹”型變化規律。隨著油藏采出程度的不斷提高，含水率上升速度逐漸加快，表現出開發前期含水上升緩慢、后期快速上升的特點，可采儲量大部分在低含水階段采出。由于新圖版是多個油藏含水率與采出程度統計規律，因此，與相滲理論曲線推導的含水率變化規律有一定差異，主要表現在采油初期。油藏初期含水率與實際偏差較大，因為油藏開發初期沒有形成穩定的水驅規律，受油藏開發調整工作量影響較大。由圖版可知，采收率越低，油藏初期含水率越高，反之，采收率越高，油藏初期含水率越低。

3.2 采收率變化特征分析

由新圖版建立原理可知，預測的水驅控制儲量(4.5B)是圖版采出程度計算的基礎，直接影響到油藏的最終采收率。由于油藏開發后儲量動用程度不同，導致水驅預測的控制儲量與實際計算動用儲量有一定差異。如果水驅預測的控制儲量小于動用地質儲量，說明油藏水驅控制儲量程度低，新圖版預測的采收率要比實際偏小；反之，預測的水驅控制儲量大于動用地質儲量，新圖版預測的采收率比實際偏大；當水驅控制儲量與動用儲量吻合時，表明預測的采收率符合油藏實際開發效果。由圖2可知，油藏初期含水越高，預測采收率越低，隨著初期含水率下降，預測的采收率不斷提高。

3.3 圖版驗證

童氏含水率與采出程度關系圖版是由甲型水驅特征曲線推導求得，是中、高滲透油田開發中、后期含水率與采出程度統計規律，是一種常用的含水率預測方法[25-27]。為驗證圖版可靠性，選取開發時間較長的3個低滲透油藏(新立老區、安塞坪北和華池華201)，采用動態法標定其采收率分別為17.1%、27.6%、30.2%，將3個油藏的實際含水率和采出程度的數據繪制在童氏圖版上(圖3)。由圖3可知，3個油藏的含水變化規律不符合童氏圖版，預測的采收率分別為27.0%、37.0%、42.0%，與實際標定的采收率相差較大。將這3個油藏的實際含水率和采出程度的數據繪制在低滲透油藏含水率與采出程度關系的新圖版上(圖4)，由圖4可知，3個油藏的含水變化規律符合新圖版，預測的采收率分別為17.0%、27.0%、30.0%。

圖3 童氏含水率與采出程度關系圖版

圖4 3個低滲透油藏含水率與采出程度關系圖版

3.4 圖版的應用條件分析

應用新圖版時，油藏滲透率應小于50 mD，歷史開發動態資料應齊全，其數據及可靠性才足以確定合理的水驅規律，由于丁型水驅特征曲線出現的直線段早于其他水驅曲線類型，一般含水率大于30.0%后可以應用。

新圖版適用于開發調整工作量較小，含水率隨采出程度變化規律較好，與圖版中曲線趨勢擬合程度較高的油藏。而對于開發調整較頻繁、含水率隨采出程度變化較大的油藏，可利用該圖版判斷開發調整的階段效果。

4 應用實例

以新疆油區A油藏為例，應用油藏累計產油量、累計產水量等實際生產數據，對油藏水驅控制儲量和含水率進行預測，并與童氏圖版預測結果進行對比。

4.1 A油藏基本概況

A油藏屬于低滲透砂巖油藏，滲透率為7.22 mD，地層原油黏度為1.0 mPa·s，有效厚度為7.9 m，孔隙度為16.5%，含油飽和度為59.8%。2002年1月，采用300 m井距反九點法面積注水井網一套層系投入開發，截至2017年年底，動用含油面積為14.8 km2，動用地質儲量為795.83×104t，綜合含水率為89.10%，采出程度為19.28%，標定采收率為21.90%，技術可采儲量為174.40×104t。

4.2 水驅控制儲量計算

根據實際開發動態數據，采用丁型水驅特征曲線公式標定可采儲量(圖5)，回歸直線段為2009年7月至2017年12月，回歸系數a1為1.350 9，b1為0.005 4，標定技術可采儲量為169.49×104t，采收率為21.30%。應用式(1)計算水驅控制儲量為833.23×104t，與動用地質儲量相比誤差在5%以內，符合程度較高。

圖5 新疆油區A油藏丁型水驅特征曲線

4.3 油藏含水率預測

利用油田實際含水率與采出程度數據，采用式(8)對A油藏含水率進行預測(表2)。通過對比實際數據和預測數據可知，新圖版預測的含水率與實際數據相對誤差較小，預測精度較高，整體效果較好。由含水率預測情況來看，含水率大于30.0%以后，含水率越高，預測的精度越高；而童氏圖版預測含水率與實際數據相比誤差較大，說明新圖版預測的油藏含水率結果更接近實際值，可靠性較高。

表2 新疆油區A油藏實際含水率與預測含水率結果對比

5 結 論

(1) 低滲透油藏具有滲透率低，產能低，豐度低，儲層連續性差，開發前期含水上升緩慢、后期快速上升特點，可采儲量大部分在低含水階段采出，水驅規律一般符合丁型水驅特征曲線。

(2) 丁型水驅特征曲線斜率倒數B與地質儲量N呈很好的線性關系，新方法計算的水驅控制儲量與動用地質儲量相比誤差較小，符合程度較高，可用于開發中后期低滲透油藏水驅控制儲量計算。

(3) 利用丁型水驅特征曲線，建立低滲透油藏含水率與采出程度圖版，考慮的資料比較全面，能夠準確評價低滲透油藏水驅開發效果，較好地預測含水率、采收率的開發指標，評價結果客觀合理，值得推廣應用。