裂縫性油藏縫間干擾界限初探
——以JZS 油藏為例

王永平，朱志強(qiáng)，王欣然，劉 斌，張 偉

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300459）

裂縫性油藏在國內(nèi)占有較大的比重，產(chǎn)量貢獻(xiàn)在我國油氣生產(chǎn)中具有重要的地位，是油氣上產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要方向。裂縫性油藏初期產(chǎn)量高，但由于其非均質(zhì)性強(qiáng)且裂縫發(fā)育，注入水極易沿大裂縫優(yōu)勢(shì)通道流動(dòng)，造成油井快速水淹，產(chǎn)量呈階梯式下降，水驅(qū)動(dòng)用程度差[1-8]。如果大小裂縫的滲透性差異較大，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的干擾效應(yīng)[9-10]，本文通過物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M大小裂縫同時(shí)存在時(shí)的干擾效應(yīng)，并結(jié)合理論分析得出產(chǎn)生干擾的界限，最后通過數(shù)值模擬進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)裂縫性油藏縫間干擾研究具有借鑒意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 基本參數(shù)及關(guān)鍵步驟

實(shí)驗(yàn)基本參數(shù)與JZS 裂縫性油藏基本一致，油藏溫度75 ℃，實(shí)驗(yàn)壓力18 MPa，實(shí)驗(yàn)儀器為常規(guī)水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵步驟如下：

（1）裂縫性巖心獲取。本次實(shí)驗(yàn)所用巖心取自于渤海首個(gè)投入開發(fā)且規(guī)模最大的JZS 裂縫性油藏，用巖心鉆取機(jī)獲取裂縫性巖心柱塞。

（2）制作兩塊裂縫性巖心柱塞，一塊巖心柱塞之間墊濾網(wǎng)模擬高滲通道，另一塊巖心柱塞之間墊黃片模擬低滲通道。通過墊濾網(wǎng)與黃片避免裂縫“抱死”，同時(shí)對(duì)大裂縫與小裂縫進(jìn)行有效區(qū)分（圖1）。

（3）將制作好的裂縫性巖心分別放入兩個(gè)巖心夾持器中，測(cè)量其滲透率；待飽和原油后，進(jìn)行雙管并聯(lián)水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，記錄兩管較穩(wěn)定時(shí)的產(chǎn)液量。

（4）用圍壓泵給不同的巖心夾持器施加不同的圍壓，從而控制裂縫開度，達(dá)到改變裂縫滲透率的目的，重復(fù)實(shí)驗(yàn)14 次以獲取足夠多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

圖1 實(shí)驗(yàn)用巖心柱塞照片

1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)和分析

圖2 中綠色點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的不同滲透率級(jí)差所對(duì)應(yīng)的大裂縫分流量數(shù)據(jù)點(diǎn)（表1），黑色虛線為根據(jù)達(dá)西公式計(jì)算的不同滲透率級(jí)差條件下的大裂縫分流量曲線。從圖中可以看出，當(dāng)滲透率級(jí)差大于2.00 時(shí)，受大小裂縫之間干擾的影響，大裂縫的分流量已經(jīng)開始偏離按照達(dá)西定律計(jì)算的曲線，且滲透率級(jí)差越大，大小裂縫之間的干擾越嚴(yán)重，偏離達(dá)西定律計(jì)算的曲線越嚴(yán)重；當(dāng)滲透率級(jí)差大于4.00 時(shí)，大裂縫分流量大于0.90，小裂縫分流量已經(jīng)很?。磺耶?dāng)大裂縫分流量大于0.90 時(shí)，滲透率級(jí)差與大裂縫分流量之間呈現(xiàn)出近似線性關(guān)系，由此可得到裂縫性巖心滲透率級(jí)差與大裂縫分流量的關(guān)系式，即裂縫滲透率級(jí)差界限預(yù)測(cè)公式：

式中：Kmn為滲透率級(jí)差；Kmax為大裂縫滲透率，10-3μm2； Kmin為小裂縫滲透率，10-3μm2； Qh為大裂縫分流量。

圖2 縫間干擾實(shí)驗(yàn)和達(dá)西公式計(jì)算的不同滲透率級(jí)差的大裂縫分流量曲線

表1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

依據(jù)式（1）可知，當(dāng)大裂縫分流量為1.00 時(shí)，滲透率級(jí)差為 14.30；當(dāng)滲透率級(jí)差大于或等于14.30 時(shí)，在裂縫干擾效應(yīng)的影響下，只有大裂縫參與滲流，小裂縫不參與滲流，即小裂縫沒有液體產(chǎn)出；反之則當(dāng)滲透率級(jí)差小于14.30 時(shí)，大裂縫與小裂縫均參與滲流。

2 理論分析

2.1 縫間干擾理論模型建立

圖3 為縫間干擾理論模型示意圖，其中，圖3a為兩層合采，圖3b 為兩層分采。

圖3 縫間干擾理論模型示意圖

假設(shè)兩層合采時(shí)平均滲透率為K，厚度為2h，根據(jù)達(dá)西定律，產(chǎn)油量和產(chǎn)水量分別為：

式中：Q1t為大裂縫產(chǎn)液量，m3/d；Q1o為大裂縫產(chǎn)油量，m3/d；Q1w為大裂縫產(chǎn)水量，m3/d； K1為大裂縫滲透率，10-3μm2；K2為小裂縫滲透率，10-3μm2；h1為大裂縫有效厚度，m；K1ro為大裂縫油相相對(duì)滲透率； K1rw大裂縫水相相對(duì)滲透率。

上式中水相相對(duì)滲透率取值是通過油水相對(duì)滲透率曲線，根據(jù)不同裂縫含水上升速度快慢程度采用等間距原則進(jìn)行選取。單采低滲透即小裂縫含水上升速度最慢，選取含水飽和度為 0.5 時(shí)的水相相對(duì)滲透率；單采高滲透即大裂縫含水上升速度最快，選取含水飽和度為 0.7 時(shí)的水相相對(duì)滲透率；合采時(shí)選取含水飽和度為 0.6 時(shí)的水相相對(duì)滲透率，如圖4 所示。

圖4 不同裂縫水相相對(duì)滲透率選取

運(yùn)用達(dá)西定律計(jì)算時(shí)可能存在如式（6）的情況，即合采時(shí)的產(chǎn)液量等于或小于分采時(shí)的高滲透層產(chǎn)液量，分析原因認(rèn)為合采時(shí)縫間干擾致使低滲透層幾乎不出液。

簡(jiǎn)化可得：

2.2 理論模型分析

實(shí)驗(yàn)中油水黏度比約為 3.04，油相水相滲透率比值約為 4.55，則 B=13.83，代入式（9）得 α ≥16.70，即滲透率級(jí)差大于16.70 時(shí)，低滲透層幾乎不出液，與實(shí)驗(yàn)所得的滲透率級(jí)差結(jié)果（14.30）基本一致；同時(shí)，采取極限假設(shè)的思想，取 B=0，則α ≥2.40。即當(dāng)滲透率級(jí)差大于2.40 時(shí)，高滲透層與低滲透層的分流量不再按滲透率比值進(jìn)行分配，高滲透層與低滲透層間已具有較強(qiáng)的干擾作用（圖2、圖5）。

3 數(shù)模驗(yàn)證

為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)用PETREL 軟件建立3種不同滲透率級(jí)差的地質(zhì)模型，并轉(zhuǎn)化為ECLIPSE能夠運(yùn)行的油藏模型：網(wǎng)格數(shù)為80×20×15，網(wǎng)格步長為25 m×25 m×2 m，井距為400 m。地下原油黏度為 3.0 mPa·s，地層水黏度為 0.5 mPa·s，相對(duì)滲透率曲線及PVT 等參數(shù)則選取油田實(shí)測(cè)值。圖 6 為含水率為 80%時(shí)不同滲透率級(jí)差條件下的油藏含油飽和度剖面，可以看出隨著滲透率級(jí)差增大，干擾現(xiàn)象越來越明顯，當(dāng)滲透率級(jí)差為16.00時(shí)，基本為大裂縫產(chǎn)液，與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和理論分析結(jié)果基本一致。

圖5 不同滲透率級(jí)差模型儲(chǔ)層含水率變化曲線（據(jù)白振強(qiáng)）

圖6 含水率為80%時(shí)不同滲透率級(jí)差條件下油藏含油飽和度剖面

4 結(jié)論

（1）室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和理論分析表明，裂縫間滲透率級(jí)差大于2.40 時(shí)，縫間干擾產(chǎn)生，滲透率級(jí)差越大，干擾越明顯，流量不再按達(dá)西定律分配。

（2）JZS 裂縫性油藏當(dāng)滲透率級(jí)差大于 14.30時(shí)，由于裂縫干擾效應(yīng)的影響，只有大裂縫參與滲流，小裂縫不參與滲流，即縫間干擾的滲透率級(jí)差界限為14.30。