謝明英，閆正和，衛(wèi)喜輝，吳劉磊，張宇

（1.中海石油（中國(guó)）有限公司 深圳分公司，廣東 深圳 518000；2.中海油田服務(wù)股份有限公司 油田生產(chǎn)事業(yè)部，天津 300459）

中國(guó)南海東部E 稠油油藏具油層薄、構(gòu)造平緩、原油黏度高和受邊水影響較大的特征[1]，在彈性開(kāi)采過(guò)程中以邊水驅(qū)動(dòng)為主。由于高速開(kāi)發(fā)，E 油藏高部位壓力傳導(dǎo)距離遠(yuǎn)，邊水能量供應(yīng)不及時(shí)，導(dǎo)致能量不足，無(wú)法滿(mǎn)足高速開(kāi)發(fā)的需要，準(zhǔn)確確定天然能量供應(yīng)充足范圍，對(duì)不同區(qū)域的開(kāi)發(fā)方式選擇具有重要意義。

目前，關(guān)于邊水油藏的天然能量評(píng)價(jià)主要集中在研究邊水活躍程度、天然能量強(qiáng)弱、能量分區(qū)評(píng)價(jià)等方面[2-7]。天然能量評(píng)價(jià)有物質(zhì)平衡法[8-9]、指標(biāo)評(píng)價(jià)法[10-11]、數(shù)值模擬法[12-14]、物模實(shí)驗(yàn)法[15]等方法，但這些方法對(duì)天然能量分區(qū)評(píng)價(jià)乏力。對(duì)于邊水薄層油藏，天然能量傳遞困難，盡管整體評(píng)價(jià)邊水能量充足，但是距離邊水過(guò)遠(yuǎn)的區(qū)域，無(wú)法充分利用邊水能量，嚴(yán)重影響油井產(chǎn)能，因此，有必要確定天然能量供應(yīng)充足與否的分區(qū)界限。

本文以南海東部E 油藏為例，利用數(shù)值模擬方法分析各個(gè)主控因素對(duì)油井產(chǎn)能及壓力變化的影響，研究油井區(qū)域天然能量強(qiáng)弱，確定天然能量分區(qū)界限，并建立適用于類(lèi)似油藏的分區(qū)界限圖版。對(duì)于海上依靠天然能量開(kāi)發(fā)的油田，該方法有助于確定天然能量供應(yīng)充足范圍，判斷油井區(qū)域天然能量強(qiáng)弱，對(duì)開(kāi)發(fā)初期不同區(qū)域的開(kāi)發(fā)方式選擇具有指導(dǎo)意義，同時(shí)也為同類(lèi)型油藏的開(kāi)發(fā)提供借鑒。

1 油藏概況

E 油藏油層埋深為1 600 m，油層薄，平均厚度為5 m，探明含油面積為11 km2，油藏構(gòu)造平緩，地層傾角為1°；儲(chǔ)集層為長(zhǎng)石石英砂巖，孔隙度為26%，滲透率為360 mD；油層溫度為75 ℃，地層壓力系數(shù)為1，屬于正常溫壓油藏。油藏北部低部位有較為活躍的邊水，油層為邊水驅(qū)動(dòng)彈性開(kāi)采。地層原油黏度為110 mPa·s，地面脫氣原油密度為0.9 g/cm3，屬于典型的邊水薄層稠油油藏。

E 油藏構(gòu)造平緩，平面邊水推進(jìn)不均勻，天然能量供應(yīng)存在差異，邊水波及不到的區(qū)域產(chǎn)能低，嚴(yán)重影響油藏的開(kāi)發(fā)效果。隨著油田逐步開(kāi)發(fā)，高部位油井整體產(chǎn)量遞減快，井底流壓下降迅速。因此，需要研究油藏邊水能量供應(yīng)情況，進(jìn)而制定相應(yīng)的開(kāi)發(fā)方案，實(shí)現(xiàn)油藏高效開(kāi)發(fā)。

2 主控因素選取及數(shù)值模型建立

為充分利用天然能量，實(shí)現(xiàn)油田高效開(kāi)發(fā)，綜合考慮油藏特征和油井生產(chǎn)制度，分析影響天然能量供應(yīng)能力的主控因素，主要包括油井到邊水距離、水體能量、油層厚度、原油流度及采液速度[16-20]。

結(jié)合E 油藏地質(zhì)特征，利用油藏相滲資料及流體高壓物性，建立與該油藏構(gòu)造特征相似的物理模型，模型為角點(diǎn)網(wǎng)格，網(wǎng)格尺寸為50 m×50 m×1 m。通過(guò)數(shù)值模擬方法研究主控因素對(duì)天然能量供應(yīng)能力影響，模型油層厚度分別為2 m、5 m和8 m，模型中布置2口油井，設(shè)油井與邊水距離分別為200 m、600 m和1 000 m，油井分別以60 m3/d、80 m3/d、100 m3/d、120 m3/d 和140 m3/d 定產(chǎn)液量生產(chǎn)，同時(shí)在低部位的解析水體倍數(shù)分別為20、40和60，原油黏度為定值，改變儲(chǔ)集層滲透率來(lái)等效不同流度下生產(chǎn)情況，模擬油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)與油藏壓力變化，研究油藏能量供應(yīng)情況。

3 數(shù)值模擬結(jié)果

利用所建模型，分別計(jì)算不同油藏條件下的分區(qū)界限，選擇原油流度、油層厚度、日產(chǎn)液量及水體倍數(shù)4 個(gè)參數(shù)，對(duì)分區(qū)界限進(jìn)行單因素分析，并采用灰色關(guān)聯(lián)分析，研究4個(gè)主控因素對(duì)天然能量分區(qū)的影響程度。

3.1 天然能量分區(qū)界限

運(yùn)用數(shù)值模擬方法預(yù)測(cè)在不同開(kāi)采位置下油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)與油藏壓力的變化，然后計(jì)算不同開(kāi)采位置采出1%地質(zhì)儲(chǔ)量時(shí)的地層壓力下降值（Dpr），以該值為0.80 MPa作為能量充足與否的界限，當(dāng)Dpr為0.80 MPa時(shí)，油井到邊水的距離為保證油井天然能量充足的極限距離，確定天然能量分區(qū)界限。

油層厚度為2 m，儲(chǔ)集層孔隙度為25%，滲透率為500 mD，邊水水體倍數(shù)為20，原油黏度為110 mPa·s，不同邊水距離的Dpr計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。經(jīng)過(guò)擬合，Dpr為0.80 MPa 時(shí)，滿(mǎn)足天然能量充足的邊水極限距離為532 m，即當(dāng)油井到邊水的距離不超過(guò)532 m 時(shí)，能依靠天然能量維持開(kāi)采；當(dāng)油井到邊水距離大于532 m后，僅依靠天然能量開(kāi)采是不可行的，需要補(bǔ)充能量。

表1 不同邊水距離的Dpr計(jì)算結(jié)果Table 1. Dpr calculation results for different distances to edge water

3.2 單因素分析

以油層厚度5 m、儲(chǔ)集層滲透率500 mD、水體倍數(shù)20 的稠油油藏?cái)?shù)值模擬結(jié)果為基礎(chǔ)方案，開(kāi)展單因素分析。

（1）原油流度 原油黏度一定情況下，設(shè)儲(chǔ)集層滲透率分別為100 mD、500 mD和1 000 mD，分析邊水極限距離隨原油流度變化規(guī)律。結(jié)果表明，當(dāng)儲(chǔ)集層滲透率為100 mD時(shí)，井筒到邊水的極限距離為90 m；當(dāng)滲透率為500 mD 時(shí)，邊水極限距離為1 339 m；當(dāng)滲透率增大到1 000 mD 時(shí)，邊水極限距離則增大到2 704 m?？傊瑑?chǔ)集層滲透率直接影響流體流動(dòng)能力，滲透率越大，流度越大，邊水供給的天然能量越充足，油井到邊水的極限距離越大，邊水極限距離與油藏滲透率呈正相關(guān)。

（2）油層厚度 其他條件一定，設(shè)油層厚度分別為2 m、5 m 和8 m，模擬油井到邊水的極限距離隨油層厚度的變化。結(jié)果表明，油層厚度為2 m 時(shí)，油井到邊水的極限距離為532 m；油層厚度為5 m 時(shí)，邊水極限距離為1 339 m；當(dāng)油層厚度增加到8 m 時(shí)，邊水極限距離增大到2 010 m。因此，相同開(kāi)采條件下，油層厚度越小，地層壓力下降越明顯，油井到邊水的距離要求更小，才能保證邊水供給的天然能量充足。

（3）日產(chǎn)液量 其他條件不變，設(shè)日產(chǎn)液量分別為60 m3、80 m3、100 m3、120 m3和140 m3，分析油井到邊水的極限距離隨油井日產(chǎn)液量變化規(guī)律，油井到邊水的極限距離依次為1 345 m、1 342 m、1 339 m、1 336 m和1 332 m。因此，在其他條件相同條件的情況下，提高油井日產(chǎn)液量，采液速度相應(yīng)提高，地層壓力下降越快，能量充足區(qū)范圍縮小，油井到邊水的極限距離相應(yīng)減??；日產(chǎn)液量由60 m3升到140 m3，油井到邊水的極限距離僅需縮短13 m，因此，日產(chǎn)液量的變化對(duì)油井到邊水的極限距離影響微弱。

（4）水體倍數(shù) 其他條件不變，設(shè)水體倍數(shù)分別為20、40 和60，模擬油井到邊水的極限距離隨水體倍數(shù)的變化。結(jié)果表明，水體倍數(shù)分別為20、40 和60時(shí)，邊水極限距離分別為1 339 m、1 475 m和1 518 m，這表明水體倍數(shù)越大，水體能量越充足，油井到邊水的極限距離越大。

3.3 灰色關(guān)聯(lián)分析

灰色關(guān)聯(lián)分析是指對(duì)一個(gè)系統(tǒng)發(fā)展變化規(guī)律的定量描述和比較的方法，利用關(guān)聯(lián)度來(lái)表征各個(gè)主控因素對(duì)于結(jié)果的影響程度，關(guān)聯(lián)度越高，影響程度越大。運(yùn)用此方法來(lái)分析各個(gè)主控因素對(duì)于能量分區(qū)界限的影響程度。①確定分析數(shù)列，結(jié)合405 套方案的模擬計(jì)算結(jié)果，將油井到邊水的極限距離作為結(jié)果數(shù)據(jù)列x0=x0（k），其中，k=1，2，…，n；影響結(jié)果的4 個(gè)主控因素作為比較數(shù)據(jù)列xi=xi（k），其中，i=1，2，…，m。②由于各主控因素物理意義不同，量綱不一致，采用均值化處理方法使數(shù)據(jù)無(wú)因次化。③逐個(gè)計(jì)算每個(gè)比較數(shù)據(jù)列與結(jié)果數(shù)據(jù)列對(duì)應(yīng)元素的絕對(duì)差值，每個(gè)比較數(shù)據(jù)列與結(jié)果數(shù)據(jù)列對(duì)應(yīng)元素的關(guān)聯(lián)系數(shù)為ωi（k）。④關(guān)聯(lián)系數(shù)是比較數(shù)據(jù)列與結(jié)果數(shù)據(jù)列在各個(gè)時(shí)刻的關(guān)聯(lián)程度值，其數(shù)不止一個(gè)，而信息過(guò)于分散不便于進(jìn)行整體性比較，因此，將各個(gè)時(shí)刻的關(guān)聯(lián)系數(shù)集中為一個(gè)值，即關(guān)聯(lián)度r0i。

式中i、k、m——連續(xù)正整數(shù)；

r0i——第i種主控因素與邊水極限距離數(shù)據(jù)列的關(guān)聯(lián)度；

x0——油井到邊水的極限距離數(shù)據(jù)列，x0=x0（k）；

xi——影響油井到邊水極限距離的第i種主控因素?cái)?shù)據(jù)列，xi=xi（k）；

ωi（k）——比較數(shù)據(jù)列與結(jié)果數(shù)據(jù)列對(duì)應(yīng)元素的關(guān)聯(lián)系數(shù)。

4 個(gè)主控因素對(duì)邊水極限距離的關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果如表2 所示，主控因素重要性排序?yàn)樵土鞫取⒂蛯雍穸?、水體倍數(shù)和日產(chǎn)液量。

表2 主控因素對(duì)邊水極限距離影響程度Table 2.Influences of controlling factors on extreme distance to edge water

3.4 天然能量分區(qū)界限圖版

根據(jù)上述研究可知，邊水極限距離受日產(chǎn)液量影響相對(duì)較小，采用線(xiàn)性插值方法計(jì)算出不同油藏條件下的天然能量分區(qū)界限，建立3 種水體倍數(shù)下分區(qū)界限圖版（圖1）。對(duì)于開(kāi)發(fā)初期的邊水薄層稠油油藏，利用油層厚度、原油流度和水體倍數(shù)，可以快速確定該油藏中供給油井的天然能量充足與否。

圖1 不同水體倍數(shù)下天然能量分區(qū)界限圖版Fig.1.Natural energy charts for different water multiples

4 實(shí)例應(yīng)用

E油藏主力油層厚度約5 m，邊水水體倍數(shù)為20，滲透率為360 mD，平均原油黏度為110 mPa·s，原油流度為3.3 mD/（mPa·s），選擇20 倍水體天然能量分區(qū)界限圖版，確定該油藏油井到邊水的極限距離為922 m。因此，以距邊水922 m 為分界線(xiàn)，將油藏劃分為能量充足區(qū)和能量不足區(qū)（圖2）。

圖2 南海東部E油藏天然能量分區(qū)Fig.2.Natural energy partition of E reservoir in eastern South China Sea

能量不足區(qū)油井投產(chǎn)初期產(chǎn)量較高，投產(chǎn)后產(chǎn)量快速遞減，井底流壓快速下降，2 個(gè)月后產(chǎn)量和井底流壓趨于穩(wěn)定，且產(chǎn)量較低，整體表現(xiàn)出天然能量不足特征，通過(guò)調(diào)整開(kāi)發(fā)方式，E-10井注水后，E-8井產(chǎn)液量上升，地層壓力恢復(fù)。

能量充足區(qū)油井產(chǎn)液量穩(wěn)定，含水上升快，整體表現(xiàn)出天然能量充足的特征。計(jì)算結(jié)果與油田生產(chǎn)動(dòng)態(tài)相符合，驗(yàn)證了該圖版的可靠性。

5 結(jié)論

（1）利用數(shù)值模擬方法研究油藏天然能量充足范圍，提出以采出1%地質(zhì)儲(chǔ)量壓降0.80 MPa 時(shí)，油井到邊水的極限距離作為天然能量充足的界限，建立了不同水體倍數(shù)下的天然能量分區(qū)界限圖版。

（2）影響油井到邊水極限距離的主控因素有原油流度、油層厚度、日產(chǎn)液量和水體倍數(shù)。油藏滲透率越大，油層越厚，邊水越活躍，采液速度越慢，天然能量供應(yīng)充足范圍越大，油井到邊水的極限距離越大；其中原油流度影響最大，其次為油層厚度，日產(chǎn)液量影響最小。

（3）應(yīng)用20 倍水體天然能量分區(qū)界限圖版，確定E 稠油油藏天然能量分區(qū)界線(xiàn)，即油井到邊水的距離為922 m，計(jì)算結(jié)果與區(qū)域油井實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)相符，說(shuō)明該圖版可靠，可供同類(lèi)型油藏借鑒。