天然水驅(qū)海相砂巖油田井控儲(chǔ)量與采收率關(guān)系

耿站立，安桂榮，周文勝

張偉，鄧九果 （海洋石油高效開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；中海油研究總院，北京100027）

我國南海東部海域海相砂巖油田具有儲(chǔ)層連續(xù)性好、地層原油黏度低、天然水體能量充足等特點(diǎn)，采用天然水驅(qū)方式高速開發(fā)。由于該海域油田海水較深，開發(fā)成本高，單井控制儲(chǔ)量較大，因此，采用有限的油井逐層側(cè)鉆開采，形成了 “少井高產(chǎn)、層間接替”的開發(fā)模式，取得了較好的開發(fā)效果，大部分油田水驅(qū)采收率達(dá)到40%～70%。同時(shí)，這些油田采液速度高、采液強(qiáng)度大，特別是進(jìn)入高含水期以后，油藏儲(chǔ)層經(jīng)過大量的邊水或底水沖刷，殘余油飽和度變?。?］，因此可采儲(chǔ)量往往大于預(yù)期，采收率普遍高于陸相砂巖油田［2］，這給該類油田采收率預(yù)測尤其是加密調(diào)整潛力預(yù)測帶來較大的難度。國內(nèi)外針對(duì)陸相砂巖油田建立了一系列的井網(wǎng)密度與采收率關(guān)系式［3］，具有廣泛的指導(dǎo)作用，但未檢索到針對(duì)天然水驅(qū)海相砂巖油田開展類似的研究。筆者從分析影響天然水驅(qū)海相砂巖油田開發(fā)效果的主控因素出發(fā)，建立了各主控因素的影響模型，進(jìn)而建立了天然水驅(qū)海相砂巖油田井控儲(chǔ)量與采收率關(guān)系，最后利用6個(gè)同類型油田進(jìn)行了驗(yàn)證。

1 天然水驅(qū)海相砂巖油田開發(fā)的主控因素及影響規(guī)律

我國南海東部海域海相砂巖油田30多年的開發(fā)動(dòng)態(tài)分析表明，該類油田之所以能實(shí)現(xiàn)高速高效開發(fā)，主要得益于其穩(wěn)定的儲(chǔ)層分布、較低的地層原油黏度、充足的天然水體能量，更得益于對(duì)天然水驅(qū)開發(fā)規(guī)律的深刻認(rèn)識(shí)與科學(xué)利用。影響天然水驅(qū)海相砂巖油田開發(fā)效果的主控因素及其影響模型如下。

1）地層原油黏度 地層原油黏度越小，開發(fā)效果越好；按照各儲(chǔ)量計(jì)算單元地層原油黏度進(jìn)行處理加權(quán)計(jì)算某個(gè)油田的平均值。

2）滲透率 滲透率越大，開發(fā)效果越好；對(duì)各儲(chǔ)量計(jì)算單元儲(chǔ)層滲透率進(jìn)行儲(chǔ)量加權(quán)計(jì)算某個(gè)油田的平均值。

3）井控儲(chǔ)量 井控儲(chǔ)量越小，天然水驅(qū)采收率越高。由于該海域油田海水較深，開發(fā)成本高，大多采用有限的油井逐層側(cè)鉆開采，形成了 “少井高產(chǎn)、層間接替”的開發(fā)模式，因此計(jì)算井控儲(chǔ)量時(shí)采用虛擬井?dāng)?shù)計(jì)算得到虛擬井控儲(chǔ)量。虛擬井?dāng)?shù)即側(cè)鉆一次相當(dāng)于增加一口新井，從而在原井?dāng)?shù)基礎(chǔ)上對(duì)側(cè)鉆次數(shù)進(jìn)行疊加計(jì)算。

4）含油面積 針對(duì)相同的地質(zhì)儲(chǔ)量，含油面積越大，天然水驅(qū)開發(fā)效果越好。這與注水開發(fā)陸相砂巖油田開發(fā)規(guī)律正好相反。主要是因?yàn)樵擃惡Ｏ嗌皫r主要依靠天然邊水或底水水驅(qū)開發(fā)，天然能量充足，如果含油面積越大，邊水或底水前緣距離生產(chǎn)井井筒越遠(yuǎn)，如此可以有效緩解邊水或底水前緣的突破，從而有利于改善天然水驅(qū)開發(fā)效果。

5）天然水體能量 能量充足的邊水和底水是海相砂巖油田水驅(qū)開發(fā)的天然有利條件，由于底水易于錐進(jìn)，邊水驅(qū)效果好于底水驅(qū)效果［4］。因此，在下一步研究過程中將邊水和底水對(duì)開發(fā)效果的影響區(qū)別開來，因此，筆者建立了如下模型 （圖1），在區(qū)分邊水和底水作用的基礎(chǔ)上定量化描述天然水體能量的大小，即邊水和底水的綜合影響。圖1表示了水體能量綜合指數(shù)與邊水、底水能量之間的相互關(guān)系。

式中：d為水體能量綜合指數(shù)，1；α為底水油藏儲(chǔ)量比例，1；m為水體能量視指數(shù)，1；n為底水能量視指數(shù)，1。

也就是說，m表示將底水能量視為邊水能量時(shí)的全部水體能量指數(shù)，n為將底水能量視為等量邊水能量時(shí)的底水能量指數(shù)，nα表示底水能量比等量的邊水能量在對(duì)開發(fā)效果的影響程度上的差值。

圖1 水體能量綜合指數(shù)示意圖

2 虛擬井控儲(chǔ)量與采收率關(guān)系的建立

首先計(jì)算實(shí)際油田不同虛擬井控儲(chǔ)量下的采收率，進(jìn)而建立二者之間的定量關(guān)系。

2．1 不同虛擬井控儲(chǔ)量下的采收率

目前在生產(chǎn)的天然水驅(qū)海相砂巖油田有26個(gè)，為了從實(shí)際的井控儲(chǔ)量與采收率關(guān)系中找到采收率與儲(chǔ)層滲透率、地層原油黏度、含油面積、水體能量的類型和能量、單井控制地質(zhì)儲(chǔ)量等之間的定量化關(guān)系，選取了9個(gè)實(shí)施調(diào)整井或側(cè)鉆井輪次3次以上的油田，采用水驅(qū)特征曲線等方法預(yù)測了不同虛擬井控儲(chǔ)量時(shí)的水驅(qū)開發(fā)采收率，結(jié)果見圖2。由圖2可見，該類油田的虛擬井控儲(chǔ)量與采收率滿足較好的線性關(guān)系，但不同油田差別很大，目前最大采收率在30%到75%之間分布、虛擬井控儲(chǔ)量在（80～300）×104m3之間分布。

圖2 9個(gè)天然水驅(qū)海相砂巖油田不同井控儲(chǔ)量時(shí)的水驅(qū)采收率

2．2 虛擬井控儲(chǔ)量與采收率之間的定量關(guān)系

采用上述方法計(jì)算出了每個(gè)油田的儲(chǔ)層平均滲透率、平均地層原油黏度，同時(shí)計(jì)算出了每個(gè)油田底水儲(chǔ)量所占的比例，從而可以根據(jù)式 （1）表示出每個(gè)油田水體能量綜合指數(shù)，但其中的m、n仍為未知數(shù)。下面令為自變量、E為變量，結(jié)合表1中每個(gè)油田的相關(guān)參數(shù)將圖1所示的虛擬井控儲(chǔ)R量與采收率關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換并繪制在直角坐標(biāo)系中 （圖3）。圖3中與E滿足較好的自然對(duì)數(shù)R關(guān)系，當(dāng)m＝3．5、n＝1．0時(shí)，二者相關(guān)系數(shù)（R）最大，即：

式中：Ka為空氣滲透率，mD；μo為地下原油黏度，mPa·s；A為含油面積，km2；d為水體能量綜合指數(shù)，取值范圍為［2．5，3．5］；Nw為井控儲(chǔ)量，104m3；ER為采收率，%。

表1 9個(gè)樣本油田基礎(chǔ)參數(shù)表

3 井控儲(chǔ)量與采收率關(guān)系的檢驗(yàn)

選取南海其他6個(gè)天然水驅(qū)海相砂巖油田的數(shù)據(jù)對(duì)式 （2）所示的虛擬井控儲(chǔ)量與采收率關(guān)系進(jìn)行檢驗(yàn)。表2列出了每個(gè)油田的基本參數(shù)，進(jìn)而計(jì)算了不同虛擬井控儲(chǔ)量下的采收率預(yù)測值，并與當(dāng)前標(biāo)定值進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果見表2。表2所示南海6個(gè)天然水驅(qū)海相砂巖油田當(dāng)前采收率預(yù)測對(duì)比結(jié)果表明，油田10、12、14、15當(dāng)前采收率預(yù)測相對(duì)誤差在－1．2%～2．0%之間，而油田11和油田13當(dāng)前采收率預(yù)測值與標(biāo)定值相對(duì)誤差分別為36．0%和171．5%，主要是因?yàn)檫@2個(gè)油田雖然為邊水或底水油藏，但天然水體能力明顯較弱。因此，式 （2）可以用于天然水體能量充足的海相砂巖水驅(qū)采收率預(yù)測。

圖3 與E關(guān)系圖R

表2 南海6個(gè)天然水驅(qū)海相砂巖油田當(dāng)前采收率預(yù)測對(duì)比

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

南海東部海域海相砂巖油田的地質(zhì)油藏特征及特殊的開發(fā)環(huán)境決定了大多采用有限的油井逐層側(cè)鉆開采，并形成了 “少井高產(chǎn)、層間接替”的開發(fā)模式，研究認(rèn)為：

1）天然水驅(qū)海相砂巖油田開發(fā)實(shí)踐表明，儲(chǔ)層滲透率、地層原油黏度、含油面積、水體能量的類型和能量、單井控制地質(zhì)儲(chǔ)量是決定其采收率大小的主控因素，而且邊水開發(fā)的貢獻(xiàn)大于底水。

2）天然水驅(qū)海相砂巖油田虛擬井控儲(chǔ)量與采收率關(guān)系滿足良好的自然對(duì)數(shù)關(guān)系，在此基礎(chǔ)上可結(jié)合經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法深入研究該類油田的經(jīng)濟(jì)水驅(qū)采收率。

3）同類型油田預(yù)測結(jié)果表明，當(dāng)天然水體能力充足時(shí)，所建立的關(guān)系式可以比較準(zhǔn)確地描述天然水驅(qū)海相砂巖井控儲(chǔ)量與采收率的關(guān)系。

［1］張鳳久 ．南海海相砂巖油田高速高效開發(fā)理論與實(shí)踐 ［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2011．

［2］宋萬超 ．高含水期油田開發(fā)技術(shù)和方法 ［M］．北京：地質(zhì)出版社，2003．

［3］李道品 ．低滲透油田高效開發(fā)決策論 ［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2003．

［4］周守為 ．中國近海典型油田開發(fā)實(shí)踐 ［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2009．