閆 坤，韓培慧 ，，曹瑞波，佟 卉

（1.東北石油大學石油工程學院，黑龍江大慶163000；2.中國石油大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶163712）

經(jīng)過長期注水開發(fā)的非均質(zhì)油藏開展聚合物驅(qū)后，油層層間、層內(nèi)矛盾在水驅(qū)基礎上進一步加劇，油層孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化，造成滲透率增大，孔隙喉道半徑增大，從而在油層中發(fā)展成以高滲透性和低殘余油飽和度為特征的優(yōu)勢滲流通道[1-6]。沿此通道形成明顯的優(yōu)勢滲流，導致注入液低效無效循環(huán)[7-12]，為進一步開展聚驅(qū)后油層開發(fā)帶來了挑戰(zhàn)。因此，準確識別、高效封堵聚驅(qū)后油層優(yōu)勢滲流通道至關(guān)重要。對于優(yōu)勢滲流通道的識別技術(shù)，國內(nèi)學者開展了大量的研究。曾流芳等首次將大孔道的形成與地層出砂結(jié)合進行研究，用灰色關(guān)聯(lián)和常規(guī)動態(tài)的資料對大孔道識別進行描述[13]。趙永強等應用放射性同位素示蹤劑技術(shù)研究油水井間高滲透層，根據(jù)分析結(jié)果繪制出示蹤劑的產(chǎn)出曲線，對曲線進行分析，解釋測試井區(qū)儲層的非均質(zhì)情況，達到識別優(yōu)勢滲流通道的目的[14]。李科星認為利用大量的取心資料可以描述儲層非均質(zhì)情況，提出通過觀察巖心的巖性、顏色、含油性可以識別優(yōu)勢滲流通道[15]?？傮w來說，上述研究均處于定性研究階段，且測試或取心費用高昂。為了克服上述常規(guī)識別方法存在的問題，創(chuàng)新應用流線數(shù)值模擬技術(shù)[16]，建立了優(yōu)勢滲流通道綜合識別指數(shù)數(shù)學模型，可實現(xiàn)優(yōu)勢滲流通道快速、準確識別，且費用低廉。

1 流線數(shù)值模擬識別方法的建立

1.1 精細地質(zhì)模型的建立

以大慶油田北二西東塊聚驅(qū)開發(fā)區(qū)為研究平臺，該區(qū)塊為流線數(shù)值模擬識別方法的建立提供基礎數(shù)據(jù)。為了精準描述油層滲流場，建立了北二西東塊地質(zhì)模型。區(qū)塊面積7.63 km2，目的層油水井143口，地質(zhì)模型網(wǎng)格劃分為245×125×18=551 250個網(wǎng)格節(jié)點，采用了該區(qū)塊已有的979口井的地質(zhì)資料，地質(zhì)模型將PI組6個自然沉積單元進一步細分為18個模擬層，平面網(wǎng)格步長由常規(guī)模擬的50 m左右縮小為20 m，以確保滿足精細刻畫平面和縱向優(yōu)勢滲流通道分布的要求。

1.2 滲透率時變模型的建立

取心井數(shù)據(jù)分析表明（圖1），聚驅(qū)后滲透率較聚驅(qū)前明顯增加，在粒度中值為0.1 mm到0.15 mm的區(qū)間內(nèi)，聚驅(qū)前后滲透率的增加幅度最大，當粒度中值越大（大于0.15 mm）和粒度中值越?。ㄐ∮?.1 mm）時，滲透率也在增加，但增加的幅度向兩側(cè)呈現(xiàn)減小趨勢。

滲透率時變模型建立的基本思想就是建立多孔介質(zhì)的孔隙度與滲透率在不同時間段的對應關(guān)系，或者是建立多孔介質(zhì)的喉道半徑與滲透率在不同時間段的對應關(guān)系。依據(jù)取心井數(shù)據(jù)分析結(jié)果，建立了研究區(qū)塊細分5個級別的滲透率時變關(guān)系圖版，在數(shù)值模擬歷史擬合過程按照這一關(guān)系圖版修正油藏滲透率。

依據(jù)滲透率與喉道半徑關(guān)系理論結(jié)合取心井資料，建立了滲透率時變模型。從微觀孔隙到微觀滲透率，建立滲透率與喉道半徑的關(guān)系式：

式中：R為喉道水力半徑，為喉道半徑的1/2，μm；f1'(s為)喉道無量綱因子；f2('s為)孔隙度因子。

式中：K1為原始滲透率場，μm2；r1為原始喉道半徑，μm。

式中：K2為某一時刻的滲透率場，μm2；r2為改變后某一時刻喉道半徑，μm；r2＞r1，r2是時間的函數(shù)。

平均滲透率增加：

1.3 利用流線數(shù)值模擬器進行歷史擬合

依據(jù)滲透率時變關(guān)系，利用流線數(shù)值模擬器準確擬合了北二西東塊聚驅(qū)開發(fā)歷史，為優(yōu)勢滲流通道量化提供了基礎數(shù)據(jù)。通過全區(qū)開發(fā)歷史擬合曲線對比表明（圖2），考慮了滲透率時變模型的聚驅(qū)開發(fā)歷史擬合效果更好，單井符合率85%以上。同時，流線數(shù)值模擬器計算的含油飽和度與密閉取心井實測含油飽和度對比變化趨勢基本一致，表明流線數(shù)值模擬方法比較準確刻畫了水驅(qū)和聚驅(qū)流體動態(tài)變化規(guī)律。

圖2 全區(qū)開發(fā)歷史擬合結(jié)果對比Fig.2 Comparison of development history fitting results in whole region

1.4 優(yōu)勢滲流通道綜合識別指數(shù)數(shù)學模型的建立

由于優(yōu)勢滲流通道的形成是長期對油藏改造的結(jié)果，因此，優(yōu)勢滲流通道定量表征參數(shù)應具有可累積，可量化的屬性，能從動靜時空方面量化識別優(yōu)勢滲流通道。選取了井間過水倍數(shù)、滲透率變化值、注水效率和含水飽和度作為關(guān)鍵參數(shù)。井間過水倍數(shù)體現(xiàn)了注入水體流動的方向性，滲透率變化值表示了儲層物性內(nèi)在變化性，注水效率代表注入流體油藏波及性，含油飽和度表示了變化發(fā)生時間和程度。上述關(guān)鍵參數(shù)反映了流體在油藏中滲流特征，從動靜時空方面綜合描述了優(yōu)勢滲流通道性質(zhì)。

針對研究區(qū)塊五點法井網(wǎng)每個存在受效關(guān)系注采井對，為每個油層定義綜合識別指數(shù)，描述優(yōu)勢滲流通道發(fā)育程度，第i個井對第j層綜合識別指數(shù)是井間過水倍數(shù)、滲透率變化值、注水效率和含水飽和度函數(shù)，建立優(yōu)勢滲流通道綜合識別指數(shù)數(shù)學模型為：

式中：dk，ij為第i個井對第j層k個關(guān)鍵參數(shù)標準化值，無因次；λk，ij為第i個井對第j層第k個關(guān)鍵參數(shù)權(quán)重系數(shù)，無因次；Eij為第i個井對第j層綜合識別指數(shù)，無因次。

根據(jù)初值迭代方法結(jié)合專家經(jīng)驗給出了關(guān)鍵參數(shù)權(quán)重，關(guān)鍵參數(shù)權(quán)重確定見表1。通過綜合識別指數(shù)數(shù)學模型計算得出研究區(qū)塊第i個井對第j層綜合識別指數(shù)，作為考慮多因素綜合影響后優(yōu)勢滲流通道識別指標，按照綜合識別指數(shù)大小，對北二西東塊聚驅(qū)開發(fā)區(qū)所有注井對包含的油層確定劃分了4個優(yōu)勢滲流通道級別（表2）。

表1 關(guān)鍵參數(shù)確定Table1 Determination of key parameters

表2 優(yōu)勢滲流通道劃分級別Table2 Rank of preferential seepage channels

2 應用實例

為了驗證基于流線數(shù)值模擬技術(shù)的優(yōu)勢滲流通道綜合識別指數(shù)數(shù)學模型的準確性，應用該方法計算了北二西東塊不同開發(fā)階段優(yōu)勢滲流通道綜合識別指數(shù)，并與實際吸水剖面測試資料進行對比（圖3）。對比結(jié)果表明，新方法計算值與實測結(jié)果高度吻合，如1996年，計算的PI222和PI312、PI32單元綜合識別指數(shù)處于強優(yōu)勢滲流通道范圍（＞0.6），而吸水剖面測試曲線顯示在上述層位吸水量明顯增大，表明建立的方法能夠準確識別聚驅(qū)后優(yōu)勢滲流通道分布部位。

通過該方法計算了北二西東塊不同開發(fā)階段優(yōu)勢滲流通道綜合識別指數(shù)量化演變過程。計算結(jié)果繪制柵狀圖（圖4）。從圖4可以看出，1994年注聚前，由于經(jīng)歷了近30年的水驅(qū)開發(fā)，油藏局部存在優(yōu)勢滲流通道，形成低效、無效循環(huán)。該區(qū)塊1996年注聚合物，2001年聚驅(qū)處于含水低值期，由于聚合物增加水相黏度和滯留引起油層滲透率下降產(chǎn)生的剖面調(diào)整作用，與注聚前相比，綜合識別指數(shù)總體處于小于0.3的范圍，優(yōu)勢滲流通道得到明顯控制。2003年處于注聚后期，由于產(chǎn)油高峰期已過，油水相對流動能力發(fā)生了改變，局部區(qū)域出現(xiàn)優(yōu)勢滲流通道，需要采取調(diào)剖控水措施。2013年已進行后續(xù)水驅(qū)10年，強優(yōu)勢滲流通道大面積發(fā)育，經(jīng)統(tǒng)計，全區(qū)共1 286個井對層，其中優(yōu)勢滲流通道井對層356個，所占比例27.7%，優(yōu)勢滲流通道厚度比例占總厚度的18.5%。

圖3 B2-5-P36井不同時期優(yōu)勢滲流通道與實際剖面測試結(jié)果對比Fig.3 Comparison of dominant seepage channels with actual profile test results in different stages of well B2-5-P36

圖4 北二西東塊不同開發(fā)階段優(yōu)勢滲流通道綜合識別指數(shù)空間分布Fig.4 Composite identification index distribution of dominant seepage channels in B2D block at different development stages

典型區(qū)塊研究結(jié)果表明，建立的新方法可準確識別和量化優(yōu)勢滲流通道的時空演化過程，該方法克服了常規(guī)方法需要連續(xù)測試資料、耗費高的問題，具有快速、準確、價格低廉的優(yōu)點。

3 結(jié)論

1）聚驅(qū)后優(yōu)勢滲流通道高度發(fā)育，致使低效、無效循環(huán)嚴重，是制約聚驅(qū)后進一步提高采收率的技術(shù)瓶頸之一。

2）依據(jù)典型聚驅(qū)區(qū)塊開發(fā)數(shù)據(jù)，建立地質(zhì)模型，篩選了描述優(yōu)勢滲流通道的關(guān)鍵參數(shù)，建立了滲透率時變模型和綜合識別指數(shù)數(shù)學模型，建立了基于流線數(shù)值模擬技術(shù)的優(yōu)勢滲流通道識別方法，為快速識別優(yōu)勢滲流通道提供了工具。

3）典型區(qū)塊計算結(jié)果表明，基于流線數(shù)值模擬技術(shù)的優(yōu)勢滲流通道識別方法與實測數(shù)據(jù)高度吻合。