劉英憲 穆朋飛 王公昌

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司， 天津 300452)

油田開(kāi)發(fā)效果動(dòng)態(tài)非均質(zhì)特征評(píng)價(jià)方法研究

劉英憲 穆朋飛 王公昌

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司， 天津 300452)

目前常用的非均質(zhì)評(píng)價(jià)方法很難全面客觀地評(píng)價(jià)油田開(kāi)發(fā)中后期的主要矛盾。針對(duì)該問(wèn)題，基于洛倫茨理論，提出動(dòng)態(tài)非均質(zhì)概念，介紹動(dòng)態(tài)非均質(zhì)系數(shù)的計(jì)算原理和評(píng)價(jià)方法。將該方法應(yīng)用于渤海M油田實(shí)際生產(chǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算與評(píng)價(jià)，驗(yàn)證了該方法的有效性。

非均質(zhì)性； 水驅(qū)； 洛倫茨曲線

非均質(zhì)性評(píng)價(jià)是油田開(kāi)發(fā)工作的重要內(nèi)容之一，其評(píng)價(jià)結(jié)果直接影響到開(kāi)發(fā)方案制定、剩余油研究及調(diào)整措施設(shè)計(jì)等項(xiàng)工作。目前，油田非均質(zhì)性研究工作主要側(cè)重于靜態(tài)參數(shù)，通過(guò)變異系數(shù)、突進(jìn)系數(shù)、級(jí)差等參數(shù)進(jìn)行表征[1-4]。對(duì)采用注水開(kāi)發(fā)方式的多層砂巖油田而言，當(dāng)進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期后，各開(kāi)發(fā)單元的動(dòng)態(tài)參數(shù)也表現(xiàn)出明顯的非均質(zhì)特征，直接影響油田開(kāi)發(fā)效果[5-7]。為了更好地指導(dǎo)多層砂巖油田開(kāi)發(fā)，我們?cè)趯?duì)靜態(tài)參數(shù)進(jìn)行非均質(zhì)評(píng)價(jià)的同時(shí)，也需要對(duì)動(dòng)態(tài)參數(shù)展開(kāi)全面的非均質(zhì)評(píng)價(jià)。本次研究提出了多層砂巖注水開(kāi)發(fā)油田動(dòng)態(tài)非均質(zhì)評(píng)價(jià)的方法，結(jié)合渤海M油田開(kāi)發(fā)實(shí)踐進(jìn)行分析。

1 油田開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)非均質(zhì)性

多層砂巖油藏是一類非常重要的油藏，且大多天然能量較弱，一般采用人工注水開(kāi)發(fā)方式。在油田平面及縱向的物性非均質(zhì)影響下，注入水將不可避免地發(fā)生平面單向、縱向單層突進(jìn)，且該現(xiàn)象隨著開(kāi)發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)越發(fā)突出。以渤海M油田F8井(注水井)為例，隨著注水時(shí)間延長(zhǎng)，各層的吸水狀況變化較大。圖1所示為M油田F8井歷年吸水剖面對(duì)比結(jié)果。

形成類似于F8井吸水變化規(guī)律的影響因素是多方面的，靜態(tài)參數(shù)是其中之一。各層相對(duì)吸水量隨著時(shí)間的變化而發(fā)生變化，表明除了靜態(tài)參數(shù)會(huì)引發(fā)吸水變化現(xiàn)象外，動(dòng)態(tài)因素也會(huì)引起該現(xiàn)象。例如，各小層目前壓力不均、污染狀況不均、個(gè)別層存在竄流通道等因素都會(huì)引起吸水變化。為此，在評(píng)價(jià)靜態(tài)參數(shù)非均質(zhì)性的同時(shí)，也需要研究動(dòng)態(tài)非均質(zhì)表征參數(shù)。

圖1 M油田F8井歷年吸水剖面對(duì)比結(jié)果

雖然通過(guò)大量的測(cè)試資料可以給出動(dòng)態(tài)非均質(zhì)性的直觀判斷與評(píng)價(jià)，但也僅限于定性認(rèn)識(shí)，業(yè)界目前尚沒(méi)有成熟的定量評(píng)價(jià)方法。

2 動(dòng)態(tài)非均質(zhì)評(píng)價(jià)方法

2.1 評(píng)價(jià)對(duì)象及評(píng)價(jià)參數(shù)

在多層砂巖注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，多種因素的影響使得水平向及縱向上各層、各井的壓力、含水率等參數(shù)都會(huì)有所不同，各層吸水和產(chǎn)出情況都會(huì)有較大

差異。在此，借鑒靜態(tài)非均質(zhì)性的評(píng)價(jià)原則。動(dòng)態(tài)非均質(zhì)性的評(píng)價(jià)仍以單井、小層為評(píng)價(jià)對(duì)象，評(píng)價(jià)參數(shù)則選取礦場(chǎng)實(shí)際計(jì)量數(shù)據(jù)以及較容易測(cè)得的相對(duì)吸水量、相對(duì)產(chǎn)液量等參數(shù)。

2.2 計(jì)算公式

洛倫茨曲線分布理論由美國(guó)的經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)學(xué)家Lorenz 最早提出，通常用于描述分布不均勻的現(xiàn)象[8-10]?？禃詵|等人討論了利用洛倫茨曲線處理吸水、產(chǎn)出剖面測(cè)試資料評(píng)價(jià)吸水、產(chǎn)出剖面的均勻程度。但該方法未考慮滲透率不均對(duì)吸水不均的影響程度，無(wú)法準(zhǔn)確描述由于動(dòng)態(tài)差異所造成的非均勻吸水與采出情況。為了消除靜態(tài)參數(shù)的影響，準(zhǔn)確分析動(dòng)態(tài)參數(shù)的非均質(zhì)特征，將在本次研究中對(duì)該方法加以改進(jìn)。

根據(jù)達(dá)西公式，油田各層的吸水量及產(chǎn)油量計(jì)算公式為：

(1)

式中：q—— 吸水量或產(chǎn)油量，m3/d；

k—— 絕對(duì)滲透率，10-3μm2；

kr—— 相對(duì)滲透率，小數(shù)；

h—— 油層厚度，m；

Δp—— 生產(chǎn)壓差或注入壓差，MPa；

Δps—— 表皮因子引起的附加壓差，MPa；

μ—— 地下流體黏度(原油或水)，mPa·s；

re—— 驅(qū)動(dòng)半徑邊界，m；

rw—— 井徑，m。

對(duì)于多層油藏，若忽略流體黏度和體積系數(shù)的變化，并假設(shè)生產(chǎn)壓差一致，則各層的產(chǎn)出量、吸水量均與該層的地層系數(shù)值具有正相關(guān)性，根據(jù)地層系數(shù)累計(jì)百分比與吸水強(qiáng)度累計(jì)百分比繪制成的洛侖茲曲線應(yīng)該呈一條斜率為1的直線；而在多層砂巖注水油田實(shí)際開(kāi)發(fā)中，洛倫茨曲線呈一條曲線，實(shí)際吸水強(qiáng)度累計(jì)分布曲線偏離直線越遠(yuǎn)，表明該油藏的非均質(zhì)性越嚴(yán)重。曲線與直線的偏離系數(shù)即動(dòng)態(tài)非均質(zhì)系數(shù)，可用于定量表征動(dòng)態(tài)非均質(zhì)程度。

3 應(yīng)用實(shí)例

渤海M稠油油田為多層油田，位于遼西低凸起中段，主力含油層系為東營(yíng)組下段。油田于2001年投產(chǎn)，一直采用合采合注的開(kāi)發(fā)方式。在此以油田F井區(qū)為例，利用非均質(zhì)性評(píng)價(jià)方法對(duì)動(dòng)態(tài)非均質(zhì)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.1 非均質(zhì)性評(píng)價(jià)

以F28井例，該井縱向上共有14個(gè)砂體動(dòng)態(tài)非均質(zhì)性參數(shù)，如表1所示。所繪制的非均質(zhì)系數(shù)洛倫茨曲線見(jiàn)圖2。

表1 M油田F28井動(dòng)態(tài)非均質(zhì)性參數(shù)表

注：表中數(shù)據(jù)為2002年8月測(cè)試數(shù)據(jù)。

從圖2可以看出，F(xiàn)28井的吸水動(dòng)態(tài)存在嚴(yán)重的非均質(zhì)性。當(dāng)?shù)貙酉禂?shù)累計(jì)百分比為11%時(shí)，累計(jì)吸水量已高達(dá)80%。這就意味著近90%的較高地層系數(shù)儲(chǔ)層吸水量?jī)H為20%，這明顯不符合達(dá)西定律?？梢耘袛?，地下高滲透層有可能存在污染堵塞或低地層系數(shù)層，井底附近出現(xiàn)的微裂縫增加了吸水量。

用數(shù)字化軟件計(jì)算出包絡(luò)面積與三角形面積，可知該井測(cè)試時(shí)段動(dòng)態(tài)非均質(zhì)系數(shù)為0.87。

圖2 M油田F28井動(dòng)態(tài)非均質(zhì)系數(shù)洛倫茨曲線

3.2 實(shí)踐情況

對(duì)于合注合采的多層砂巖油田而言，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的注水開(kāi)發(fā)，各層的吸水狀況會(huì)發(fā)生較大變化，可能出現(xiàn)部分層過(guò)量吸水而部分層吸水不足的狀況。對(duì)油田進(jìn)行動(dòng)態(tài)非均質(zhì)性評(píng)價(jià)，可以更好地指導(dǎo)調(diào)剖井的選擇以及評(píng)價(jià)注水井措施的實(shí)際效果。

M油田F區(qū)共有7口注水井，25口生產(chǎn)井，采用反九點(diǎn)井網(wǎng)注水方式。該區(qū)內(nèi)注水井動(dòng)態(tài)非均質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果如圖3、圖4所示。

圖3 F區(qū)注水井動(dòng)態(tài)非均質(zhì)洛倫茨曲線

針對(duì)F28井動(dòng)態(tài)非均質(zhì)因子偏高的問(wèn)題，于2013年7月開(kāi)始實(shí)施了調(diào)剖作業(yè)。圖5所示為F28井組2015年生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線。圖6所示為F28井調(diào)剖前后動(dòng)態(tài)非均質(zhì)洛倫茨曲線。從生產(chǎn)動(dòng)態(tài)上來(lái)看，實(shí)施調(diào)剖后含水率明顯下降，產(chǎn)油量上升。洛侖茲曲線顯示，該井動(dòng)態(tài)非均質(zhì)性得到明顯緩解，調(diào)剖后該井的動(dòng)態(tài)非均質(zhì)性大幅度下降。這表明調(diào)剖措施明顯降低了該井縱向開(kāi)發(fā)矛盾，該措施相對(duì)成功。

圖4 F區(qū)注水井動(dòng)態(tài)非均質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果直方圖

圖5 F28井組2015年生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線

圖6 F28井調(diào)剖前后動(dòng)態(tài)非均質(zhì)洛倫茨曲線

需要補(bǔ)充的是，此應(yīng)用實(shí)例中采用的是海上油田資料錄取相對(duì)容易的吸水剖面。根據(jù)本研究思路，也可以利用產(chǎn)液剖面等其他測(cè)試資料評(píng)價(jià)油田動(dòng)態(tài)非均質(zhì)性。

4 結(jié) 論

多層合采油藏進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期后，層間矛盾更加突出。利用動(dòng)態(tài)非均質(zhì)性評(píng)價(jià)能夠更加客觀真實(shí)地反映注水開(kāi)發(fā)中存在的問(wèn)題，此評(píng)價(jià)方法可以作為目前水驅(qū)效果評(píng)價(jià)的補(bǔ)充手段之一。

引入洛倫茨曲線法針對(duì)吸水剖面進(jìn)行動(dòng)態(tài)非均質(zhì)性評(píng)價(jià)，方法簡(jiǎn)單易行，結(jié)果表征直觀明了。洛倫茨曲線作為注水措施井篩選的工具之一，也可以用來(lái)評(píng)價(jià)注水措施的成功率。

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Study on the Method of Dynamic Heterogeneity Evaluation for Oil Field Development

LIUYingxianMUPengfeiWANGGongchang

(Tianjin Branch of CNOOC Ltd., Tianjin 300452, China)

It is hard for the normal evaluation method of heterogeneity to comprehensively and objectively evaluate the main contradiction in the middle and late stage of oilfield development. Based on the Lorentz method, the concept of danamic heterogeneity was presented, and the calculation and application method were also presented in this paper. This method was applied in M oilfield of Bohai oilfield to calculate and evaluate the actual production test, and the validity of the method is proved.

heterogeneity; water flooding; Lorentz curve

2016-03-26

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開(kāi)發(fā)”子課題“海上油田叢式井網(wǎng)整體加密及綜合調(diào)整油藏工程技術(shù)應(yīng)用研究”(2011ZX05024-002-007)

劉英憲(1979 — )，男，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)橛筒毓こ獭?/p>

TE357

A

1673-1980(2016)06-0009-04