韻律對(duì)底水油藏剩余油分布及驅(qū)油效率影響研究

朱定軍 （中海石油 （中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東 湛江524057）

劉沖 （中海油能源發(fā)展鉆采工程研究院湛江實(shí)驗(yàn)中心，廣東 湛江524057）

李文紅，雷霄，李英蕾，劉雙琪 （中海石油 （中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東 湛江524057）

在巖體或巖層內(nèi)部，其組成成分、粒級(jí)結(jié)構(gòu)及顏色等在垂向上有規(guī)律的重復(fù)變化，這種現(xiàn)象叫韻律[1]。該次研究的韻律對(duì)象僅限于儲(chǔ)層內(nèi)部，包括正韻律、反韻律、復(fù)合正反韻律、復(fù)合反正韻律、復(fù)合正韻律及復(fù)合反韻律[2]對(duì)油藏開發(fā)過(guò)程中的剩余油分布及驅(qū)油效率的影響。研究方法主要是建立底水油藏的機(jī)理模型，通過(guò)不同韻律模型在油水產(chǎn)出過(guò)程中的剩余油變化及最終可采儲(chǔ)量對(duì)比分析來(lái)客觀認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層沉積特征對(duì)油氣田開發(fā)的影響。

1 機(jī)理模型建立

機(jī)理模型以某實(shí)際底水油藏為例，采用角點(diǎn)網(wǎng)格系統(tǒng)，平面上網(wǎng)格劃分為27×31＝837，縱向劃分為40個(gè)網(wǎng)格，其中水層部位9個(gè)層，油層部位31個(gè)層。模型滲透率分布在0.001～10240mD區(qū)間，主峰320～2560mD，平均552.1mD，屬中～高孔、中～高滲儲(chǔ)層。該主力油組的油區(qū)內(nèi)砂體為有利的儲(chǔ)集體，井點(diǎn)鉆遇油層厚度在一定范圍內(nèi)比較穩(wěn)定，儲(chǔ)層段毛厚度在22m左右，具有儲(chǔ)層砂體厚度大（一般在55.1～84.3m），儲(chǔ)層物性好 （孔隙度24.0%～29.7%），分布廣泛而穩(wěn)定的特點(diǎn)，油藏壓力因數(shù)在1.016～1.080，油層壓力為12MPa。原始油藏含油飽和度、儲(chǔ)層孔隙度及滲透率分布三維網(wǎng)格系統(tǒng)各屬性場(chǎng)見圖1。

圖1 機(jī)理模型原始油藏含油飽和度、儲(chǔ)層孔隙度及滲透率分布三維網(wǎng)格系統(tǒng)屬性場(chǎng)

實(shí)際油藏偏親水性，模型所采用的油水和油氣相滲曲線如圖2和圖3所示。

圖2 油水相對(duì)滲透率曲線

圖3 油氣相對(duì)滲透率曲線

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室油水毛細(xì)管壓力及地層流體PVT分析，模型采用的油水毛細(xì)管壓力（pc）曲線數(shù)據(jù)見表1，地層原油和溶解氣的PVT數(shù)據(jù)見表2和表3。實(shí)際油藏具有溶解氣油比高，飽和壓力高，地飽壓差小的特點(diǎn)。

表1 油水毛細(xì)管壓力表

表2 原油高壓物性數(shù)據(jù)表

表3 溶解氣高壓物性數(shù)據(jù)表

2 韻律層劃分

根據(jù)對(duì)實(shí)際底水油藏所在區(qū)域儲(chǔ)層地質(zhì)的研究結(jié)果顯示，儲(chǔ)層在縱向上存在復(fù)雜的韻律分布?；趯?duì)儲(chǔ)層的認(rèn)識(shí)清楚，在機(jī)理模型中考慮7種不同的儲(chǔ)層韻律分布，以此來(lái)研究不同韻律對(duì)底水油藏剩余油分布和驅(qū)油效率的影響[3～8]。首先，設(shè)計(jì)均質(zhì)地層模型縱向上40個(gè)網(wǎng)格的滲透率均為265.6mD；考慮到對(duì)比分析的特殊性，其余6個(gè)方案的模型設(shè)計(jì)堅(jiān)持縱向上網(wǎng)格滲透率之和、縱向上網(wǎng)格平均滲透率與均質(zhì)地層模型相近的原則，分別設(shè)計(jì)出正韻律地層、反韻律地層、復(fù)合正反韻律地層、復(fù)合反正韻律地層、復(fù)合正韻律地層、復(fù)合反韻律地層。形成的反映縱向滲透率變化的機(jī)理模型見圖4。

通過(guò)以上方案設(shè)計(jì)，圖4中基本能反映出均質(zhì)儲(chǔ)層縱向上各層的滲透率相等；正韻律儲(chǔ)層的滲透率由上到下逐漸變好；反韻律儲(chǔ)層的滲透率由上到下逐漸變差；復(fù)合正韻律儲(chǔ)層是兩套正韻律滲透率縱向上的疊加；復(fù)合反韻律儲(chǔ)層是兩套反韻律滲透率縱向上的疊加；復(fù)合正反韻律儲(chǔ)層及復(fù)合反正韻律儲(chǔ)層是一套正韻律儲(chǔ)層和一套反韻律儲(chǔ)層在縱向上滲透率的疊加。

3 水平井生產(chǎn)工作制度設(shè)計(jì)

在對(duì)該區(qū)塊做底水油藏剩余油分布機(jī)理研究時(shí)，水平井位于油藏頂部，射開層位在模擬層的1～10層，其生產(chǎn)工作制度為：模型采用定日產(chǎn)油生產(chǎn)，配產(chǎn)油量為90m3/d，控制單井的最小井底流壓為5MPa，經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)油量為5m3/d，經(jīng)濟(jì)極限含水率為0.98。

圖4 不同韻律地層滲透率分布圖

4 韻律對(duì)剩余油分布的影響

采用Eclipse軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，不同韻律地層條件下剩余油飽和度的分布如圖5所示。觀察剩余油分布圖認(rèn)為，油藏原始含油飽和度為0.55，而目前不同韻律地層條件下的油藏含油飽和度均低于0.55，水驅(qū)后殘留剩余油飽和度約為0.28，表明各類型油藏原油被全部動(dòng)用到。但各類型油藏網(wǎng)格的含油飽和度動(dòng)用程度不同，油藏剩余油殘留由多到少依次為正韻律、復(fù)合正韻律、復(fù)合反正韻律、均質(zhì)、復(fù)合正反韻律、復(fù)合反韻律、反韻律。

結(jié)合不同韻律地層的滲透率分布特征認(rèn)為，正韻律地層下部滲透性好，越靠近上部滲透性越差，在底水驅(qū)動(dòng)條件下易形成底水錐進(jìn)，水平井高滲帶較早水淹，油層動(dòng)用不均勻，油層邊部及頂部大量剩余油無(wú)法驅(qū)替采出。均質(zhì)油藏受底水均勻推進(jìn)影響，動(dòng)態(tài)油水界面隨生產(chǎn)不斷抬升，且抬升速度較快，動(dòng)態(tài)油水界面周邊及油層頂部剩余油不能及時(shí)被驅(qū)替采出，導(dǎo)致仍有部分剩余油殘留。反韻律地層的底水層滲透率偏低，底水驅(qū)替速度平緩，有利于動(dòng)態(tài)油水界面的均勻抬升；油層部分向上滲透性逐漸變好；且平面滲透率大于縱向滲透率，油層孔隙流體的平面流動(dòng)優(yōu)先于縱向流動(dòng)，油層原油驅(qū)替均勻；如此反復(fù)驅(qū)替，剩余油殘留大幅減少。

圖5 不同韻律地層剩余油分布圖

5 韻律對(duì)驅(qū)油效率影響

通過(guò)數(shù)值模擬軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，隨生產(chǎn)時(shí)間的不同韻律地層的采出程度模擬分析見圖6，不同韻律地層的采出程度與含水率關(guān)系見圖7。對(duì)于水平井開采底水油藏，其無(wú)水產(chǎn)油期比定向井要長(zhǎng)，開發(fā)效果相對(duì)較好，但是不同韻律地層條件下的采出程度依然呈現(xiàn)出較大的差別。

從整體上看，不同韻律地層條件下的油藏采出程度由好到差的順序依次反韻律、復(fù)合反韻律、復(fù)合正反韻律、均質(zhì)、復(fù)合反正韻律、復(fù)合正韻律、正韻律；當(dāng)含水率為98%時(shí)，它們的累計(jì)采出程度依次為35%、33%、28%、19%、18%、13%、8%。由于各類機(jī)理模型的網(wǎng)格全部被動(dòng)用到，因此考慮各油藏的底水波及范圍均為100%，則不同韻律地層條件下的油藏采出程度即為它們的驅(qū)油效率值。據(jù)此，驅(qū)油效率由高到低的韻律地層為反韻律、復(fù)合反韻律、復(fù)合正反韻律、均質(zhì)、復(fù)合反正韻律、復(fù)合正韻律、正韻律。

圖6 不同方案采出程度對(duì)比曲線

圖7 采出程度與含水率關(guān)系曲線

進(jìn)一步分析認(rèn)為正韻律類地層底水錐進(jìn)明顯，在剩余油分布圖上形成明顯的代帽檐的剩余油帽，只有中間少部分油被驅(qū)替出來(lái)。底水的快速上升，直接導(dǎo)致井筒見水快，水平井生產(chǎn)見水早；而一旦井筒發(fā)生水淹，且相滲曲線顯示為水濕油層，原油將更難被驅(qū)替產(chǎn)出，井筒中產(chǎn)水越來(lái)越多，含水率迅速上升。反韻律類地層條件下，底水的上升速度受到抑制，為油水界面均勻抬升創(chuàng)造了條件，這樣既有利于將低部位的殘余油驅(qū)替得更干凈，也有利于將構(gòu)造高部位的原油更多地驅(qū)替出來(lái)。雖然為水濕環(huán)境，水平井將有很長(zhǎng)一段時(shí)間處于無(wú)水產(chǎn)油期和低含水采油期，以含水率為98%為上限，該類型油藏的產(chǎn)出程度明顯增加。

6 結(jié) 論

通過(guò)韻律對(duì)底水油藏剩余油分布及驅(qū)油效率帶來(lái)的不同影響得出以下兩點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

1）對(duì)于底水油藏，反韻律地層的剩余油殘留少，驅(qū)油效率最高，開發(fā)效果最好，復(fù)合韻律地層的開發(fā)較略差于反韻律。正韻律地層的開發(fā)最差，在開發(fā)時(shí)易出現(xiàn)水錐現(xiàn)象，剩余油主要分布在油層頂部及帽檐帶，生產(chǎn)井含水上升很快，采出程度低。

2）在運(yùn)用機(jī)理模型研究地層韻律時(shí)將水驅(qū)油波及范圍考慮成理想情況下百分之百的波及系數(shù)時(shí)，最高的驅(qū)油效率僅為35%；即使實(shí)際油藏整體呈反韻律的趨勢(shì)，在生產(chǎn)過(guò)程中的波及系數(shù)將低于百分之百，這意味著油藏的采出程度將低于35%，開發(fā)效果不僅理想，應(yīng)及早考慮后期油藏調(diào)整挖潛措施，以提高油藏的最終采收率。

[1]葉慶全，袁敏 .油氣田開發(fā)常用名詞解釋 [M].北京：石油工業(yè)出版社，2009.

[2]李芳，李春蘭，劉偉新，等 .滲透率韻律性儲(chǔ)層剩余油分布特征及挖潛策略 [J].油氣田地面工程，2010，29（12）：15～16.

[3]劉文超 .碼頭莊油田儲(chǔ)層非均質(zhì)性及其與剩余油分布的關(guān)系 [J].巖性油氣藏，2012，24（2）：111～115.

[4]施尚明，張博，朱賀，等 .大慶杏北地區(qū)剩余油分布影響因素研究 [J].科學(xué)技術(shù)與工程，2012，12（1）：168～171.

[5]齊陸寧，楊少春，林博，等 .河流相儲(chǔ)層構(gòu)型要素組合對(duì)剩余油分布影響 [J].新疆地質(zhì)，2010，28（1）：69～72.

[6]曲偉 .剩余油分布研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向 [J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版），2010，7（2）：240～242.

[7]束青林 .正韻律厚油層剩余油分布模式及水平井挖潛 [J].油氣地質(zhì)與采收率，2004，11（6）：34～38.

[8]丁增勇，李微，劉建華，等 .局部網(wǎng)格加密數(shù)模技術(shù)研究剩余油分布 [J].油氣地質(zhì)與采收率，2001，8（2）：43～46.