朱桂良,孫建芳,劉中春

(中國石化 石油勘探開發(fā)研究院,北京 100083)

塔河油田縫洞型油藏經(jīng)過多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng),儲(chǔ)集空間類型多樣、尺度差異大、呈非連續(xù)性分布,縫洞體內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,非均質(zhì)性極強(qiáng)。塔河油田初期采用衰竭式開發(fā),后轉(zhuǎn)注水開發(fā)。隨著注水輪次的增加,效果逐漸變差,2012年開始注氮?dú)忾_發(fā),并取得較好效果[1-5]。但國內(nèi)外目前尚沒有關(guān)于縫洞型油藏氣驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量研究?，F(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)及文獻(xiàn)中定義了水驅(qū)控制程度、動(dòng)用程度及動(dòng)用儲(chǔ)量[6-7]。中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“油田開發(fā)主要生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)及計(jì)算方法”(SY/T 6366——2005)中定義了水驅(qū)控制程度和動(dòng)用程度的概念：水驅(qū)控制程度為現(xiàn)有井網(wǎng)條件下,開發(fā)單元內(nèi)與注水井連通的采油井射開有效厚度與總有效厚度之比；油層動(dòng)用程度為油田在開采過程中,油井中采液厚度或注水井中吸水厚度占射開總厚度的比例[8]?！队吞镒⑺_發(fā)效果評價(jià)方法》一書中定義了動(dòng)用儲(chǔ)量計(jì)算的兩種方法。油井分層測試資料的統(tǒng)計(jì)分析法為產(chǎn)液(油)層厚度占統(tǒng)計(jì)井射開總厚度的比例，注水井吸水剖面資料的統(tǒng)計(jì)分析法為吸水層厚度占射開總厚度的比值[9]。但以上關(guān)于控制程度、動(dòng)用程度及動(dòng)用儲(chǔ)量概念的定義僅適用于常規(guī)碎屑巖層狀油藏,對縫洞型碳酸鹽巖油藏這類高度離散的塊狀油藏尚沒有水驅(qū)控制程度和動(dòng)用程度的定義,更沒有對氣驅(qū)的動(dòng)用程度和氣驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量的定義。因此,為了評價(jià)縫洞型油藏氣驅(qū)效果和氣驅(qū)潛力,針對縫洞型油藏這種高度離散的塊狀油藏,基于井組動(dòng)用儲(chǔ)量的計(jì)算、平面和縱向波及系數(shù)的計(jì)算,提出了一種縫洞型油藏氣驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量計(jì)算新方法。

1 井組總動(dòng)用儲(chǔ)量計(jì)算方法

井組內(nèi)單井的動(dòng)用儲(chǔ)量采用PDA(生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析法,Production Data Analysis)進(jìn)行計(jì)算。該方法是一種基于基本流動(dòng)方程和物質(zhì)守恒理論,將一系列單井產(chǎn)量及壓力等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),通過成熟的典型曲線圖版的擬合,選擇合適的理論模型來評價(jià)單井動(dòng)用儲(chǔ)量的方法[10-14]。

圓形封閉地層擬穩(wěn)態(tài)階段的流動(dòng)方程為：

(1)

引入?yún)?shù)m,b,A,表達(dá)式見公式(2),(3),(4),

(2)

(3)

(4)

式中：mvr為相關(guān)系數(shù),無量綱。

結(jié)合公式(1)，(2)，(3)，(4)

井組總動(dòng)用儲(chǔ)量包括彈性驅(qū)、底水驅(qū)和注水驅(qū)等一系列措施的動(dòng)用儲(chǔ)量,其值為氣驅(qū)井組內(nèi)注氣井、注氣響應(yīng)井和注氣見效井的動(dòng)用儲(chǔ)量之和,其表達(dá)式為：

(6)

式中：Nt為注氣井組的總動(dòng)用儲(chǔ)量,t；j為井組中第j口生產(chǎn)井,無量綱;Nj為井組中第j口井的動(dòng)用儲(chǔ)量,t。

2 氣驅(qū)井組平面波及系數(shù)計(jì)算方法

縫洞型油藏不同巖溶背景井網(wǎng)模式不同,風(fēng)化殼類采用面積井網(wǎng),暗河類采用網(wǎng)狀井網(wǎng)、斷溶體類采用線狀井網(wǎng),根據(jù)差異化的注采井網(wǎng),形成了3大巖溶背景下不同井網(wǎng)平面波及系數(shù)的計(jì)算方法。

2.1 暗河及斷溶體“線狀井網(wǎng)”平面波及系數(shù)計(jì)算方法

塔河油田縫洞型油藏暗河井網(wǎng)(圖1a)和斷溶體井網(wǎng)(圖1b)可以等效為線狀井網(wǎng)(圖1c),其驅(qū)替劑的平面波及系數(shù)計(jì)算公式為[15]：

圖1 暗河類井網(wǎng)及其“線狀井網(wǎng)”等效圖Fig.1 A well pattern for the underground river and fault-karst and its linear well pattern equivalenta.暗河類井；b.線狀井網(wǎng)

(7)

式中：Ep為注入劑的面積波及系數(shù),無量綱；d為井排間的距離,m；a為井排上的距離,m；M為驅(qū)替劑與油的流度比,無量綱。

2.2 風(fēng)化殼“類面積井網(wǎng)”平面波及系數(shù)計(jì)算方法

2.2.1 規(guī)則一注多采井網(wǎng)平面波及系數(shù)的計(jì)算

塔河油田風(fēng)化殼類儲(chǔ)集體的井網(wǎng)可以等效為“類面積井網(wǎng)”(圖2),“類面積井網(wǎng)”可以分為分一注三采(或一注六采)、一注四采和一注八采3種情況,其驅(qū)替過程中平面波及系數(shù)的計(jì)算公式分別為：

一注三采(或一注六采)平面波及系數(shù)的計(jì)算公式為：

(8)

式中:Ep-3/6為一注三采(或一注六采)井網(wǎng)平面波及系數(shù),無量綱；M為驅(qū)替劑與油的流度比,無量綱。

一注四采平面波及系數(shù)的計(jì)算公式為：

(9)

式中：Ep-4為一注四采井網(wǎng)平面波及系數(shù),無量綱；M為驅(qū)替劑與油的流度比,無量綱。

一注八采平面波及系數(shù)的計(jì)算公式為：

圖2 風(fēng)化殼類井網(wǎng)等效圖Fig.2 Weathered crust’s pseudo-areal well pattern equivalent

(10)

式中：Ep-8為一注八采井網(wǎng)平面波及系數(shù),無量綱；M為驅(qū)替劑與油的流度比,無量綱。

2.2.2 不規(guī)則井網(wǎng)修正系數(shù)的確定

油田現(xiàn)場井網(wǎng)多數(shù)為不規(guī)則一注多采井網(wǎng),而井網(wǎng)形狀越不規(guī)則,平面波及系數(shù)越小,因此,引入形狀因子作為不規(guī)則井網(wǎng)平面波及系數(shù)的修正系數(shù)。

形狀因子F為：

(11)

式中：F為形狀因子,無量綱；S為井網(wǎng)多邊形的面積,m2；L為井網(wǎng)多邊形的周長,m。

不規(guī)則井網(wǎng)平面波及系數(shù)的修正系數(shù)F′為規(guī)則井網(wǎng)形狀因子與不規(guī)則井網(wǎng)形狀因子之比：

(12)

式中：S為規(guī)則井網(wǎng)多邊形的面積,m2；L為規(guī)則井網(wǎng)多邊形的周長,m；S′為不規(guī)則井網(wǎng)多邊形的面積,m2；L′為不規(guī)則井網(wǎng)多邊形的周長,m。

3 氣驅(qū)井組縱向動(dòng)用程度計(jì)算方法

縫洞型油藏儲(chǔ)集空間類型多樣,包括大型溶洞、斷裂和裂縫、及溶孔。各類儲(chǔ)集空間類型空間上呈非均勻性分布,不同與陸相碎屑巖層狀油藏,屬典型的塊狀油藏。因此,動(dòng)用程度的定義基于不能單純基于厚度的概念,必須基于三維空間縫洞體的體積。

(13)

4 井組氣驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量計(jì)算方法

氣驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量定義為：注氣井及所有注氣響應(yīng)或見效井動(dòng)用儲(chǔ)量之和減去氣驅(qū)井組內(nèi)生產(chǎn)井注氣前的累產(chǎn)量的值、與平面波及系數(shù),及縱向動(dòng)用程度的乘積。其表達(dá)式如下：

(14)

式中:Ng為氣驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量,t；Nj為井組中第j口井的動(dòng)用儲(chǔ)量,t；NPj為井組中第j口井注氣前的累產(chǎn)油量,t；Ep為水平波及系數(shù),無量綱;F′為水平波及修正系數(shù),無量綱;Ev為縱向動(dòng)用程度,無量綱。

圖3 氣驅(qū)井組縱向動(dòng)用程度剖面示意圖及地震能量體縫洞三維分布Fig.3 Schematic diagram showing the vertical drainage efficiency of gas drive well groups and the 3D distribution of fractured-vuggy reservoirs revealed by seismic cube energy attributea.縱向波及系數(shù)剖面示意圖；b.地震能量體屬性縫洞刻畫三維圖

4.1 暗河和斷溶體“線狀井網(wǎng)”氣驅(qū)井組動(dòng)用儲(chǔ)量計(jì)算方法

根據(jù)定義的縫洞型氣驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量計(jì)算方法,建立了一注一采或兩采線狀井網(wǎng)氣驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量計(jì)算公式：

(15)

4.2 風(fēng)化殼“類面積井網(wǎng)”氣驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量計(jì)算方法

根據(jù)定義的縫洞型氣驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量計(jì)算方法,建立了風(fēng)化殼類儲(chǔ)集體3類注采井網(wǎng)氣驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量計(jì)算方法。

一注三采或六采類面積井網(wǎng)氣驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量計(jì)算公式：

(16)

一注四采類面積井網(wǎng)氣驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量計(jì)算公式：

(17)

一注八采類面積井網(wǎng)氣驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量計(jì)算公式：

(18)

5 應(yīng)用實(shí)例

W-1井于2015年2月11日開始注氣,截止2018年5月,累積注氣量達(dá)1 239.9×104m3,注氣期間共有3口受效井,累積增油5×104t,其中W-2井于2015.3.13受效,累增油2.3×104t,W-3井于2015.6.10受效,累增油1.3×104t,W-4井于2015.7.1受效,累增油1.4×104t。

5.1 W-1井組總動(dòng)用儲(chǔ)量的計(jì)算

5.2 W-1井組平面波及系數(shù)的計(jì)算

該氣驅(qū)井組為一注三采形成不規(guī)則三角形井網(wǎng),其井位分布圖見圖5a,等效的類面積井網(wǎng)如圖5b所示。

采用一注三采平面波及系數(shù)的計(jì)算公式：

(19)

平面波及系數(shù)修正系數(shù)

(20)

因此,W-1氣驅(qū)井組的平面波及系數(shù)Ep=0.46×0.78=0.36。

5.3 W-1井組縱向動(dòng)用程度的計(jì)算

圖4 塔河油田W-1氣驅(qū)井組內(nèi)4口井流量重整壓力-物質(zhì)平衡時(shí)間雙對數(shù)曲線Fig.4 Log-log plot showing the flow reforming pressure and material balance time of the four wells of the W-1 gas drive group in the Tahe oilfielda.W-1井；b.W-2井；c.W-3井；d.W-4井

表1 塔河油田W-1氣驅(qū)井組內(nèi)4口井的生產(chǎn)狀況及動(dòng)用儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果Table 1 Calculation results of developed reserves and production rates of the four wells in the W-1 gas drive group

5.4 W-1井組氣驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量的計(jì)算

將W-1井組總動(dòng)用儲(chǔ)量、注氣前累產(chǎn)油量、氣驅(qū)井組平面波及系數(shù)及其修正系數(shù)和氣驅(qū)井組縱向動(dòng)用程度,代入氣驅(qū)井組動(dòng)用儲(chǔ)量計(jì)算公式,計(jì)算得到該井組氣驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量為52×104t。

5.5 W-1井組氣驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量潛力分析

截止2018年5月,該井組累積注氣1 239×104m3,換算為地下體積為：1 239÷300×104m3=4.13×104m3,氣驅(qū)已波及原油儲(chǔ)量為4.13×104×0.958 6÷0.36=11×104t。氣動(dòng)用潛力為井組氣驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量減去氣驅(qū)已波及儲(chǔ)量,等于42×104t,因此,提出該井組應(yīng)增大注氣量,擴(kuò)大氣驅(qū)波及原油儲(chǔ)量,從而提高氣驅(qū)井組的采收率。目前,現(xiàn)場已采納該建議,加大了注氣量,取得了很好的增產(chǎn)效果。

6 結(jié)論

1) 基于PDA生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析法,通過流量重整壓力和物質(zhì)平衡時(shí)間曲線的擬合,形成了縫洞型油藏氣驅(qū)井組內(nèi)單井動(dòng)用儲(chǔ)量計(jì)算方法,并進(jìn)一步形成了氣驅(qū)井組總動(dòng)用儲(chǔ)量的確定方法,該方法充分了利用日常的生產(chǎn)數(shù)據(jù),基于實(shí)際動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確確定了氣驅(qū)井組總動(dòng)用儲(chǔ)量。

2) 針對縫洞型油藏不同巖溶背景井網(wǎng)的差異性,建立了暗河和斷溶體“線性井網(wǎng)”平面波及系數(shù)計(jì)算方法和風(fēng)化殼“類面積井網(wǎng)”平面波及系數(shù)計(jì)算方法,并利用不規(guī)則井網(wǎng)的形狀因子對其進(jìn)行了修正,從而使平面波及系數(shù)的計(jì)算更為準(zhǔn)確合理。

圖5 塔河油田W-1氣驅(qū)井組實(shí)際井網(wǎng)(a)及等效井網(wǎng)模式(b)Fig.5 Actual well pattern(a)and equivalent well pattern model(b)of W-1 gas drive group in the Tahe oilfielda.實(shí)際井網(wǎng)分布圖； b.等效井網(wǎng)模式

圖6 塔河油田W-1氣驅(qū)井組基于地震能量體數(shù)據(jù)的縫洞三維分布Fig.6 3D distribution of fractured-vuggy reservoirs revealed by seismic cube energy attribute around W-1 gas drive groupa.地震能量體刻畫三維縫洞體；b.能量體數(shù)據(jù)連井剖面

3) 基于常規(guī)碎屑巖油藏縱向動(dòng)用程度概念分析,提出了縫洞型這類非均質(zhì)性塊狀油藏縱向動(dòng)用程度的定義,并建立了一套基于地震能量體屬性三維縫洞體分布的縱向動(dòng)用程度計(jì)算方法,能夠從三維立體角度確定縱向動(dòng)用程度,提高了縱向動(dòng)用程度計(jì)算的準(zhǔn)確性。

4) 通過分析常規(guī)油藏動(dòng)用儲(chǔ)量的概念,提出了縫洞型油藏井組氣驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量的定義,并形成了不同巖溶背景下不同井網(wǎng)的基于井組總動(dòng)用儲(chǔ)量、注氣前累產(chǎn)油量、平面波及系數(shù)、不規(guī)則井網(wǎng)形狀因子修正系數(shù)和縱向動(dòng)用程度的井組氣驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量計(jì)算方法,為塔河油田縫洞型油藏現(xiàn)場注氣潛力評價(jià)及注氣井優(yōu)選提供了重要的理論基礎(chǔ)。