一種基于液油比的含水率預(yù)測(cè)方法研究與應(yīng)用

葉 鋒

中國(guó)石油遼河油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，遼寧 盤錦 124010

0 前言

目前， 國(guó)內(nèi)已開(kāi)發(fā)水驅(qū)油藏中除低滲透油藏外，大多已進(jìn)入“雙高”階段，以喇薩杏為代表的中高滲透砂巖油藏綜合含水己超過(guò)90%， 以任丘為代表的裂縫性碳酸鹽巖油藏綜合含水、 可采儲(chǔ)量采出程度都達(dá)90% 左右，主力油藏均已進(jìn)入開(kāi)發(fā)后期［1-2］。隨著越來(lái)越多的油藏進(jìn)入特高含水期， 準(zhǔn)確預(yù)測(cè)含水率變化對(duì)制定油藏調(diào)整政策、改善開(kāi)發(fā)效果、提升整體經(jīng)濟(jì)效益顯得越來(lái)越重要［3］。

含水率預(yù)測(cè)方法目前主要分為數(shù)值模擬法、水驅(qū)特征曲線法、模型預(yù)測(cè)法等［4-9］。 但對(duì)特高含水期油藏，許多含水率預(yù)測(cè)方法適應(yīng)性差，例如甲型和乙型水驅(qū)特征曲線在含水率超過(guò)90% 后開(kāi)始上翹， 使預(yù)測(cè)精度大大降低［10］。 本文從油藏滲流規(guī)律出發(fā)，分析了無(wú)因次采油、采液指數(shù)變化規(guī)律，并且利用丙型水驅(qū)特征曲線，建立了基于液油比的含水率預(yù)測(cè)理論公式。

1 采液/采油指數(shù)變化規(guī)律分析

采液/采油指數(shù)是衡量油井生產(chǎn)能力的重要指標(biāo)，也是油田進(jìn)行產(chǎn)能預(yù)測(cè)和抽油機(jī)選型的重要依據(jù)之一。 某一含水率下的無(wú)因次采液指數(shù)是實(shí)際采液指數(shù)與含水為零時(shí)的采液指數(shù)之比，是評(píng)價(jià)不同含水條件下油井采液能力的指標(biāo)， 它只與儲(chǔ)層類型和油藏流體性質(zhì)有關(guān)。無(wú)因次采液指數(shù)與相對(duì)滲透率的關(guān)系為［11］：

式中：fw為綜合含水率，%；μo，μw分別為地層原油黏度和地層水黏度，mPa·s；JOD為無(wú)因次采油指數(shù)；JOL為無(wú)因次采液指數(shù)；kro(Sw)為油相滲透率；kro(Swi)為初始含水飽和度的油相滲透率；krw(Sw)為水相滲透率；krw(Swi)為初始含水飽和度的水相滲透率。

實(shí)驗(yàn)及礦場(chǎng)分析表明，油藏進(jìn)入特高含水階段后儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率、潤(rùn)濕性等均發(fā)生了顯著變化，而這些也是影響相對(duì)滲透率的主要因素［12-14］。

以遼河油區(qū)歡喜嶺油田錦16 塊中高滲透油藏為例，利用計(jì)算公式以及相對(duì)滲透率曲線的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，求出無(wú)因次采液/采油指數(shù)，并繪制曲線（見(jiàn)圖1）。

由圖1 可知，錦16 塊隨著含水率的上升，無(wú)因次采液指數(shù)逐漸升高，無(wú)因次采油指數(shù)逐漸降低，呈現(xiàn)3 個(gè)變化階段：在中含水期（含水率20%～60%）以前，采液/采油指數(shù)變化幅度不大；高含水期（含水率60%～90%），采油指數(shù)大幅度下降，采液指數(shù)開(kāi)始快速上升；特高含水期（含水率大于90%）， 無(wú)因次采液指數(shù)出現(xiàn)上升拐點(diǎn)后急劇上升，無(wú)因次采油指數(shù)下降幅度進(jìn)一步變大。

圖1 含水率和無(wú)因次采液/采油指數(shù)的關(guān)系曲線

對(duì)比各含水階段采液/采油指數(shù)與含水率的關(guān)系曲線，隨著油田所處含水階段不同，無(wú)因次采液/采油指數(shù)變化幅度均呈上升趨勢(shì)， 尤其是進(jìn)入特高含水階段以后， 無(wú)因次采液指數(shù)變化幅度明顯高于無(wú)因次采油指數(shù)，即油田進(jìn)入特高含水期后，對(duì)含水率變化敏感的液油比這項(xiàng)指標(biāo)更能反映這一時(shí)期的指標(biāo)變化趨勢(shì)。 因次，建立液油比與產(chǎn)液量關(guān)系模型預(yù)測(cè)含水率變化具有重要意義。

2 液油比預(yù)測(cè)模型的理論推導(dǎo)

基于油田常用的西帕切夫水驅(qū)特征曲線，通過(guò)累積產(chǎn)油量和累積產(chǎn)液量等指標(biāo)對(duì)時(shí)間求導(dǎo)數(shù)，得到年產(chǎn)油量、年產(chǎn)液量等指標(biāo)，再根據(jù)液油比的定義推導(dǎo)出相關(guān)數(shù)學(xué)模型。

西帕切夫水驅(qū)特征曲線形式為：

式中：Lp為累積產(chǎn)液量，104t；Np為累積產(chǎn)油量，104t；a，b分別為丙型水驅(qū)特征曲線的截距與斜率。

將式（4）變形得：

將式（5）等號(hào)兩邊對(duì)時(shí)間t 求導(dǎo)數(shù)得：

式中：QO為年產(chǎn)油量，104t；QL為年產(chǎn)液量，104t。

由式（6）可知：

由式（8）可知，液油比與累積產(chǎn)液量呈二項(xiàng)式關(guān)系。

根據(jù)含水率與液油比關(guān)系可知：

將式（8）代入式（9）得含水率與累積產(chǎn)液量的關(guān)系式：

式（10）即為本次建立的基于液油比的含水率預(yù)測(cè)模型，是一個(gè)單調(diào)遞減的函數(shù)，隨著累積產(chǎn)液量的增加，含水上升速度逐漸減緩，符合進(jìn)入穩(wěn)定水驅(qū)油藏中后期含水率變化規(guī)律。

3 實(shí)例應(yīng)用

錦16 塊構(gòu)造上位于遼河盆地西部凹陷西斜坡歡喜嶺油田中部，開(kāi)發(fā)目的層為沙河街組興隆臺(tái)油層，是一個(gè)層狀砂巖邊底水稀油油藏。斷塊于1979 年4 月開(kāi)始注水開(kāi)發(fā)，1992 年含水率達(dá)到83%，1999 年進(jìn)入特高含水開(kāi)發(fā)階段。

利用丙型水驅(qū)曲線含水率預(yù)測(cè)方法［15］及本文提出的含水率預(yù)測(cè)方法對(duì)比，選取1992～2004 年穩(wěn)定水驅(qū)階段數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行擬合，再用2005～2010 年數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。

根據(jù)式（4）和丙型水驅(qū)曲線（見(jiàn)圖2），得到錦16 塊丙型水驅(qū)曲線特征公式為：

由陳元千等人［15］得到含水率預(yù)測(cè)公式為：

圖2 錦16 塊丙型水驅(qū)特征曲線圖

根據(jù)式（8）繪制液油比與累積產(chǎn)液量關(guān)系曲線（見(jiàn)圖3），得到錦16 塊液油比與累積產(chǎn)液量二項(xiàng)關(guān)系式為：

圖3 錦16 塊液油比與累積產(chǎn)液量關(guān)系曲線圖

則由式（10）得到含水率預(yù)測(cè)公式為：

根據(jù)錦16 塊2005～2010 年實(shí)際累積產(chǎn)油和累積產(chǎn)液量，利用式（12）、（14）兩種模型，分別預(yù)測(cè)含水率變化情況（見(jiàn)表1）。

表1 兩種方法預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際值對(duì)比

由表1 可見(jiàn)，本文建立的基于液油比的含水率預(yù)測(cè)方法得到的預(yù)測(cè)結(jié)果相對(duì)誤差在0.8%以內(nèi)，而基于丙型水驅(qū)特征曲線的傳統(tǒng)含水率預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)結(jié)果相對(duì)誤差在2.4%～3.9%，與實(shí)際值偏差較大，說(shuō)明本文建立的新模型在特高含水期含水率預(yù)測(cè)上具有更強(qiáng)適應(yīng)性。

4 結(jié)論

a）高/特高含水期油藏， 由于累積產(chǎn)油/產(chǎn)液量等參數(shù)已經(jīng)很大，含水率對(duì)累積量的細(xì)微變化不敏感，傳統(tǒng)預(yù)測(cè)公式預(yù)測(cè)的含水率與實(shí)際偏差較大。

b） 新建立的基于液油比含水率預(yù)測(cè)模型更加符合油藏生產(chǎn)實(shí)際，具有較大的推廣意義。

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