窄河道油藏平面模型水驅實驗研究
——以BZ 油田為例

周海燕，凌浩川，石洪福，孫 強，楊 磊

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300459）

BZ油田明化鎮組以窄河道型淺水三角洲分流河道沉積為主，砂體呈條帶狀分布，河道中部的物性較好，河道邊部的物性較差，油田一般采用沿河道方向注采相間的井網開發。由于河道的平面物性具有非均質性，河道中部和邊部的生產井在注水開發過程中常會出現干擾，從而影響窄河道油藏的波及 程度。目前，國內學者主要采用油藏工程和數值模擬方法開展窄河道油藏在注采井網、見水規律以及產能測試等方面的研究[1–6]，而對于平面非均質性對水驅波及和采收率的影響研究較少。關于非均質性對水驅波及和采收率的室內實驗研究主要采用的方法有巖心并聯實驗、三維物理模擬實驗和微觀鑄體薄片實驗三大類[7–12]。于春生、王倫雨等[7–9]采用不同滲透率巖心并聯的方法來等效研究非均質性對采收率的影響，但只能研究層間的非均質性，對平面的非均質性無法考慮；王明[10]開展的三維物理模擬實驗，主要研究的是多層合采油藏層間非均質性對縱向波及系數的影響；喻秋蘭、孫強、吳志偉[13–17]等雖然開展了平面非均質性對波及系數的影響，但關于滲透率級差和注水速度對采出程度/采收率的影響卻討論的較少。

此次研究依據BZ油田的窄河道地質特征和井網模式，制作了窄河道油藏大型平面物理模型。通過室內水驅油實驗，定量研究了窄河道油藏由于平面非均質性出現的注采不均衡，進一步認識了窄河道油藏的水驅油動態特征，對窄河道油藏的高效開發具有指導意義。

1 物理模型制作

本次研究根據BZ 油田F25—F26—F27 井組特點，采用幾何相似等效設計窄河道油藏典型的一注兩采模型（圖1）。根據不同的滲透率級差將不同目數的石英砂按不同配比進行混砂，加入少量黏土和膠結劑壓制成型，再經高溫燒結制成物理模型。

模型設計注水井位于河道中部，一口采油井位于河道邊部，另一口采油井位于河道中部。實驗模型規格（長×寬×厚）為61.9 cm×20.0 cm×2.5 cm。為體現河道的平面非均質特點，設計了兩組不同滲透率級差的模型。模型自河道邊部到中部劃分為邊部低滲帶、中滲帶、中部高滲帶（圖1）。截取兩組模型巖心測定滲透率分別為500×10–3，1 000×10–3，3 000×10–3，1 000×10–3，500×10–3μm2和500×10–3，2 000×10–3，5 000×10–3，2 000×10–3，500×10–3μm2，滲透率級差為6 和10。為了提高模型的利用率，模型1 開展了低速和高速兩次水驅油實驗。實際制作的非均質模型基本參數見表1。

2 實驗工作制度確定

圖1 窄河道油藏一注兩采平面物理模型

表1 平面物理模型基本實驗參數

根據BZ 油田F25—F26—F27 井組現場生產注水情況，井組初期注水速度60 m3/d，后期生產井含水80%后注水速度提高至120 m3/d。水驅實驗時，設定不同的驅替速度進行恒流速驅替，實驗根據實際井組日注水數據，折算成比吸水指數 3.0 m3/(d·MPa·m)，采用比吸水厚度法折算成實驗初始注水速度為0.77 mL/min，并利用電阻率測試技術對二維模型的含水飽和度分布情況進行實時監測。

實驗注水方案：考慮不同含水階段實施不同的注水速度，初始注水速度為V，中部采油井含水80%后注水速度提高到2V，中部采油井含水95%后注水速度提高到3V，中部采油井含水98%后注水速度提高到5V，邊部采油井含水98%后停注，實驗結束。為了對比不同的驅替速度對流場的影響，實驗還設計了模型1 的低速驅替方案，即根據油田注水井平均的初期注水速度折算成實驗初始注入速度為0.25 mL/min，實驗方案設計參數見表2。

表2 實驗方案設計參數

3 實驗結果分析

3.1 不同注水倍數下水驅含水飽和度分布

由圖2 可以看出，注水初期，當注水倍數較低時，注入水主要沿河道中部的高滲帶向河道中部采油井方向推進，高滲帶的含水飽和度變化較大；中、低滲帶雖然受注入水的波及使得含水飽和度有所升高，但由于注入水推進速度緩慢，平均含水飽和度值仍偏低。此時河道中部采油井產油量主要依靠河道中部的高滲帶提供，河道邊部的中、低滲帶貢獻較小，動用程度相對較低。

隨著注入水的推進，當注水倍數較高時，高滲帶含水飽和度達到85%以上，中滲帶含水飽和度為60%，低滲帶含水飽和度為30%以上，此時河道中部采油井產油量主要依靠中、低滲帶提供，河道邊部采油井主流線區域含水飽和度達80%以上。整個模型河道中部采油井控制區域注水全面波及，河道邊部采油井控制區域波及程度較低，僅主流線區域波及充分。

圖2 不同初始注水速度、不同滲透率級差和不同注水倍數下的含水飽和度分布

3.2 相同滲透率級差下不同注水速度實驗對比

為了研究不同注水速度對注采井組開發生產的影響，設計滲透率級差為6 的河道模型采用初始注水速度分別為0.77 mL/min 和0.25 mL/min 進行水驅油對比實驗。由圖3 可知：初始速度為0.25 mL/min的實驗模型中，中部采油井采出程度為27.2%，邊部采油井采出程度為 20.8%；初始速度為 0.77 mL/min 的實驗模型中，中部采油井采出程度為28.1%，邊部采油井采出程度為24.9%。結果表明：增加注水速度，中部采油井采出程度僅提高0.9%，而邊部采油井采出程度能提高4.1%。因此，增加注水速度對中部采油井的采出程度影響不大，但卻可以大幅提高邊部采油井的采出程度。結合圖2 可以看出：在一定滲透率級差下，河道中部采油井的開發效果明顯好于河道邊部采油井；提高注水速度能夠增加河道邊部采油井的平面波及，從而提高河道邊部采油井的采出程度/采收率。

3.3 不同滲透率級差下相同注水速度實驗對比

圖3 不同注水速度下采油井的采出程度曲線

為了研究不同滲透率級差對井組開發生產的影響，設計了兩種不同滲透率級差的河道模型，用相同的驅替速度0.77 mL/min 進行水驅油對比實驗。由圖4 可知：對于滲透率級差為6 的模型，中部采油 井采出程度為28.1%，邊部采油井采出程度為24.9%，井組合計采出程度為53.0%；對于滲透率級差為10的模型，中部采油井采出程度為39.7%，邊部采油井采出程度為10.8%，井組合計采出程度為50.5%。結合圖2 可知：相同注入速度下，滲透率級差越大，河道中部采油井和邊部采油井的采出程度差異越大，則注入水沿河道中部高滲帶突進越明顯，從而使得窄河道油藏的水驅波及范圍越小，邊部采油井的動用程度越差，井組的整體采出程度相對較低。因此，對于滲透率級差大的窄河道油藏應盡量避免在河道邊部部署采油井，以提高開發效果。

圖4 不同滲透率級差下采油井的采出程度

4 礦場試驗

2017 年9 月底，對BZ 油田F25—F26—F27 井組實施了增注和提液試驗。增注和提液前井組日產油為25 m3，增注和提液后井組日產油達61 m3，日增油36 m3。截至目前，該井組日產油量一直穩定在55 m3以上，累計增油達23 700 m3，取得了很好的注水增油效果。

5 結論

（1）相同滲透率級差下，提高注水速度能夠增加河道邊部低滲帶的平面水驅波及系數，從而提高整個井組的采出程度/采收率；且相比河道中部采油井，河道邊部采油井采出程度/采收率提高的幅度更加明顯。

（2）相同注入速度下，滲透率級差越大，注入水沿河道中部高滲帶突進越明顯，使得窄河道油藏的水驅波及范圍越小，井組整體采出程度/采收率越低；滲透率級差越大，河道中部采油井和邊部采油井的采出程度/采收率差異越大，邊部采油井的動用程度越低。

（3）對于窄河道油藏，河道中部部署采油井比河道邊部部署采油井的水驅開發效果好，適當提高注水速度可以提高井組的波及系數，具有較好的注水增油效果。