隔夾層參數對底水油藏注水效果影響數值模擬研究
——以渤海A 油藏為例

2020-06-24 01:03:30孫恩慧楊東東劉博偉

石油地質與工程 2020年3期

孫恩慧，楊東東，楊威，劉博偉，譚捷

（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）

大量礦場數據表明，隔夾層在底水油藏水平開采中，對底水錐進具有較好的抑制作用[1]，不僅能夠減緩底水上升速度，還能改變底水上升路徑。此外，隔夾層的存在對油藏剩余油的分布也具有直接的影響[2–3]，其中，隔夾層的大小、位置、滲透性和產能密切相關。因此，分析隔夾層參數對底水油藏的高效開發具有重要意義。目前，國內外針對存在隔夾層的底水油藏的研究，主要是圍繞不同水平井參數對開發效果的影響，而隔夾層參數對底水油藏水平開發效果影響的研究還不夠深入[4–12]。

本文基于渤海A 油藏的基本參數，通過建立含隔夾層的底水油藏數值模型，研究底水油藏中隔夾層長度、隔夾層寬度、隔夾層高度、隔夾層厚度、隔夾層滲透率等參數對注水開發效果的影響程度。從采出程度和含水上升的角度，分析隔夾層的長度以及高度對注水開發效果的影響，為含隔夾層的底水油藏的高效開發提供依據。

1 隔夾層參數敏感性分析

設計含隔夾層的底水油藏數值模型，儲層水平滲透率2 000×10–3μm2，原油黏度350 mPa·s，地層厚度20 m。設計兩口水平井采油生產，井距300 m，兩口水平井中間設計1 口直井注水。模型網格設置為80×40×40 個，X、Y、Z 網格大小分別為25，25，1 m，縱向上網格自上而下1～20 層為油層，21～40層為水層。水體采用FK 水體，水體倍數為300 倍，水平井于油藏頂部隔夾層上方開采，模擬方案采用水平井定液量生產，產液量為1 000 m3/d，定義直井在生產井含水97%時射孔注水，經濟極限含水率為98%。PVT、相滲曲線等數據采用A 油藏實際數據。

為了定量分析隔夾層參數（長度、寬度、高度、厚度、滲透率）對底水油藏直井注水開發效果的影響，分別用隔夾層長度比、隔夾層寬度比、隔夾層高度比、隔夾層厚度比以及隔夾層滲透率比描述隔夾層參數對直井注水開發效果的影響。隔夾層長度比定義為隔夾層長度與水平段長度的比值，取值為1.0～2.4；隔夾層寬度比定義為隔夾層寬度與兩口水平井距離的比值，取值為0.6～1.6；隔夾層高度比定義為隔夾層高度與儲層厚度的比值，取值為0.1～0.8；隔夾層厚度比定義為隔夾層厚度與油藏厚度的比值，取值為0.4～0.8；隔夾層滲透率比定義為隔夾層滲透率與儲層滲透率的比值，取值為0～0.5。

通過對不同隔夾層參數下注水增油量（圖1）分析發現，隔夾層長度、隔夾層寬度以及隔夾層高度為影響底水油藏直井注水效果的主要因素，隔夾層厚度和隔夾層滲透率為次要因素。

2 隔夾層參數的影響分析

2.1 隔夾層長度影響方案設計

取隔夾層寬度比為1.4，隔夾層高度比為0.3，隔夾層厚度比為0.4，隔夾層滲透率比為0，設計隔夾層長度比分別為1.0 和2.0 的數值模擬方案。

2.1.1 采出程度曲線分析

對不同隔夾層長度下油藏采出程度曲線（圖2）分析發現，一方面，在隔夾層其他參數一定的條件下，不考慮直井注水情況，隔夾層長度比越長，油藏累計產油量越高，這是因為，當隔夾層的長度比越長時，越能夠控制底水上升速度，因此油藏采出程度越高；另一方面，在隔夾層其他參數一定的條件下，當直井注水后，隔夾層長度比越大，則注水增油量越大。

圖3 為隔夾層長度比為1.0 和2.0 時不同時刻含油飽和度分布，從圖中可以看出，隔夾層長度比越大，隔夾層上方井間剩余油越富集，注水受到隔夾層的遮擋，沿隔夾層進行橫向驅替，從而更多地有效動用井間剩余油，達到較好的平面驅替效果，注水增油效果好。

2.1.2 含水上升率曲線分析

圖1 不同隔夾層參數下注水增油量

圖2 不同隔夾層長度下油藏采出程度

通過對不同隔夾層長度下注水后含水上升率曲線（圖4）分析可知：①含水上升曲線存在波峰值和波谷值。出現波峰值的主要原因是底水從隔夾層繞過，導致水平井含水上升快；出現波谷值的原因是直井注水后見效，致使水平井含水率下降。②隨著隔夾層長度比增大，出現波峰值和波谷值的時間越晚。當隔夾層長度比越長時，底水從隔夾層繞過的時間越長，導致出現波峰值越晚；當隔夾層長度比越長時，直井注水越晚，波谷值出現越晚。

因此，對于發育隔夾層的底水油藏，應盡量將水平井部署于長度較長的隔夾層上方，利用隔夾層的遮擋作用，提高底水油藏的注水開發效果。

圖3 不同隔夾層長度比下不同時刻含油飽和度分布

圖4 不同隔夾層長度下注水后含水上升率

2.2 隔夾層高度影響方案設計

取隔夾層長度比為1.2，隔夾層寬度比為1.6，隔夾層厚度比為0.4，隔夾層滲透率比為0，設計隔夾層高度比分別為0.1 和0.6 的數值模擬方案。

2.2.1 采出程度曲線分析

對不同隔夾層高度下采出程度曲線（圖5）分析發現，一方面，在隔夾層其他參數一定的條件下，不考慮直井注水情況，隔夾層高度比越大，水平井累計產油量越高，這是因為，當隔夾層的高度比越大時，越能夠有效阻止底水上升的速度，因此油藏采出程度越高；另一方面，在隔夾層其它參數一定的條件下，隔夾層高度比越小，當直井注水后，注水增油量越大。

圖5 不同隔夾層高度下油藏采出程度

圖6 為隔夾層長度比為0.1 和0.6 時不同時刻含油飽和度分布，從圖中可以看出，隔夾層高度比越小，隔夾層上方井間剩余油越富集，直井注水后，注水受到隔夾層的遮擋，沿隔夾層進行橫向驅替，從而更多地有效動用井間剩余油，達到較好的平面驅替效果，注水增油效果好。

2.2.2 含水上升率曲線分析

通過對不同隔夾層高度下注水后含水上升率曲線（圖7）分析可知：①含水上升率曲線存在波峰值和波谷值。出現波峰值的主要原因是底水從隔夾層繞過，導致水平井含水上升快；出現波谷值的原因是直井注水后見效，致使水平井含水率下降。②隨著隔夾層高度比增大，出現波峰值的時間越晚。當隔夾層高度比越大時，底水從隔夾層繞過的時間越長，導致出現波峰值越晚；相應地，隔夾層高度比越大時，直井注水越晚，波谷值出現越晚。