裂縫性底水油藏基質(zhì)儲(chǔ)量動(dòng)用程度研究

韓春林 （中石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南 南陽473132）

羅登宇 （西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院，四川 成都610500）

1 滲流機(jī)理

裂縫性底水油藏的儲(chǔ)層類型為雙重孔隙介質(zhì)，可以分為裂縫系統(tǒng)和基質(zhì)系統(tǒng)兩部分，原油儲(chǔ)集在基質(zhì)孔隙和裂縫中，但基質(zhì)巖塊中的原油不具有流動(dòng)性。裂縫系統(tǒng)的水驅(qū)過程主要靠驅(qū)動(dòng)壓差的作用進(jìn)行，水驅(qū)油過程接近活塞式推進(jìn)，水驅(qū)效率可以達(dá)到95%以上，屬于高滲高產(chǎn)高效滲流系統(tǒng)?；|(zhì)系統(tǒng)中的原油通過滲吸作用進(jìn)入裂縫，自吸排油效率一般為10%左右，屬于低滲低產(chǎn)低效滲流系統(tǒng)。裂縫系統(tǒng)不僅是自身系統(tǒng)的流動(dòng)通道，而且是基質(zhì)系統(tǒng)的自吸排油通道。

基質(zhì)系統(tǒng)的水驅(qū)油機(jī)理表現(xiàn)為如下兩種關(guān)系：驅(qū)動(dòng)壓力與毛細(xì)管壓力的關(guān)系；重力與毛細(xì)管壓力的關(guān)系。

1）驅(qū)動(dòng)壓力與毛細(xì)管壓力的關(guān)系。在油田開發(fā)的實(shí)際情況下，裂縫系統(tǒng)水驅(qū)過程所需要的壓力梯度很小，而基質(zhì)系統(tǒng)所需要的壓力梯度則大得多，在兩者共存、裂縫系統(tǒng)處于主導(dǎo)地位的情況下，基質(zhì)系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)壓力梯度作用下的水驅(qū)過程是難以發(fā)生的，它主要是以毛細(xì)管力的滲吸作用排油。因此，依靠毛細(xì)管力作用的滲吸排油是裂縫性油藏基質(zhì)在水驅(qū)開發(fā)條件下的主要驅(qū)油機(jī)理。微裂縫越發(fā)育，基質(zhì)系統(tǒng)巖塊越小，基質(zhì)系統(tǒng)巖塊與裂縫的接觸面越大，滲吸排油作用越強(qiáng)。

2）重力與毛細(xì)管壓力的關(guān)系。在水驅(qū)過程中，基質(zhì)系統(tǒng)巖塊主要依靠毛細(xì)管力作用還是重力作用，取決于基質(zhì)系統(tǒng)巖塊的高度，基質(zhì)系統(tǒng)巖塊高度大，重力作用控制驅(qū)替過程；基質(zhì)系統(tǒng)巖塊高度小，毛細(xì)管力滲吸作用控制驅(qū)替過程。影響滲吸采油作用機(jī)理的因素很多，如基質(zhì)系統(tǒng)巖塊大小、基質(zhì)系統(tǒng)巖塊的物性 （孔隙度、滲透率）、流體物性 （密度、黏度和界面張力）、潤(rùn)濕性、初始飽和度以及邊界條件等。

2 物質(zhì)平衡方程式的建立

在裂縫性底水油藏中，由于存在基質(zhì)和裂縫兩個(gè)滲流特征不同的系統(tǒng)，將基質(zhì)和裂縫分成兩個(gè)儲(chǔ)罐來進(jìn)行討論，兩個(gè)儲(chǔ)罐的交換量見圖1。

在建立裂縫性底水油藏物質(zhì)平衡模型之前，先作如下假設(shè)：①油藏的儲(chǔ)層物性和流體物性在基質(zhì)系統(tǒng)或者裂縫系統(tǒng)內(nèi)是均勻分布的；②相同時(shí)間內(nèi)油藏裂縫各點(diǎn)內(nèi)的地層壓力都處于平衡狀態(tài)，即各點(diǎn)處的折算壓力相等；相同時(shí)間內(nèi)油藏基質(zhì)系統(tǒng)各點(diǎn)內(nèi)的地層壓力都處于平衡狀態(tài)，即各點(diǎn)處的折算壓力相等；③整個(gè)開發(fā)過程中，油藏保持熱動(dòng)力學(xué)平衡，即地層溫度保持不變；④不考慮油藏裂縫系統(tǒng)內(nèi)毛細(xì)管力和重力的影響；⑤基質(zhì)系統(tǒng)置換到裂縫系統(tǒng)內(nèi)的原油優(yōu)先采出。

圖1 水侵火山巖未飽和油藏簡(jiǎn)易模型

在基質(zhì)系統(tǒng)中，可以認(rèn)為原油采出量為Nmf，水侵量為Wmf，根據(jù)水驅(qū)油藏的物質(zhì)平衡方程[1]，可知在基質(zhì)系統(tǒng)壓力為pm時(shí)，有：

式中：Nm為基質(zhì)系統(tǒng)原油采出量，m3；Bom為基質(zhì)系統(tǒng)原油體積因數(shù)，1；Nmi為基質(zhì)系統(tǒng)原始地質(zhì)儲(chǔ)量，m3；Boi為原始狀態(tài)下原油體積因數(shù)，1；cpm為基質(zhì)系統(tǒng)巖石的壓縮系數(shù)，MPa－1；Swcm為基質(zhì)系統(tǒng)巖石的束縛水飽和度，1；Δpm為基質(zhì)系統(tǒng)的壓差，MPa；cw為地層水的壓縮系數(shù)，MPa－1；Wmf為基質(zhì)系統(tǒng)的水侵量，m3。

同理可得到壓力為pf時(shí)裂縫系統(tǒng)的物質(zhì)平衡方程[2]：

式中：Np為基質(zhì)系統(tǒng)和裂縫系統(tǒng)總的原油采出量，m3；Bof為裂縫系統(tǒng)的原油體積因數(shù)，1；Nfi為裂縫系統(tǒng)原始地質(zhì)儲(chǔ)量，m3；cpf為裂縫系統(tǒng)巖石的壓縮系數(shù)，MPa－1；Swcf為裂縫系統(tǒng)巖石的束縛水飽和度，1；Δpf為裂縫系統(tǒng)的壓差，MPa；We為油藏水侵量，m3；Wp為累積產(chǎn)水量，m3；Bw為水的體積因數(shù)，1。將式（1）和式（2）左右兩邊分別相加，則可得到裂縫性底水油藏物質(zhì)平衡方程式：

將式（4）經(jīng)過整理，可以得到裂縫性底水油藏水侵量的計(jì)算公式：

3 基質(zhì)系統(tǒng)和裂縫系統(tǒng)采出程度計(jì)算

基質(zhì)系統(tǒng)的采出程度（Rm）和裂縫系統(tǒng)的采出程度（Rf）計(jì)算公式如下：

在此根據(jù)裂縫系統(tǒng)的滲流特點(diǎn)，將儲(chǔ)量靜態(tài)法和質(zhì)量守恒定律結(jié)合[3]，通過Leverett函數(shù)，求解累積竄流量Nmf。在開發(fā)過程的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，壓力為pf時(shí)，相對(duì)于裂縫系統(tǒng)，原油遵循質(zhì)量守恒定律。即裂縫系統(tǒng)原始油量＋基質(zhì)系統(tǒng)流入油量＝裂縫系統(tǒng)目前油量＋裂縫系統(tǒng)流出量，表達(dá)式為：

式中：Nmf為基質(zhì)系統(tǒng)流入裂縫基質(zhì)系統(tǒng)的油量，m3；Nf為裂縫系統(tǒng)目前油量，m3。由靜態(tài)法可知，裂縫系統(tǒng)原始儲(chǔ)油量為：

式中：Vpf為裂縫系統(tǒng)孔隙體積，m3；Swfi為裂縫系統(tǒng)原始含水飽和度，1。同理可得目前裂縫系統(tǒng)剩余油量為：

式中：V′pf為裂縫系統(tǒng)目前的孔隙體積為裂縫系統(tǒng)目前含水飽和度，1。其中：

有：

式（11）中，除Swf外，其他的都是已知量。對(duì)于底水塊狀油藏的裂縫系統(tǒng)，可以認(rèn)為Swf＝Swf，底水自下而上驅(qū)替原油，由于不考慮重力和毛細(xì)管力，可以認(rèn)為它是一維均質(zhì)地層。對(duì)于特定的驅(qū)替系統(tǒng)[4]，油水黏度比為一常數(shù)，但是相對(duì)滲透率Kro和Krw都是飽和度Swf的函數(shù)，詳見Leverett函數(shù)

則Swf可由含水率fw表示：

式中：Swf為裂縫系統(tǒng)的含水飽和度，1；Kro，Krw分別為油、水相對(duì)滲透率，1；fw為含水率，%。

將式（11）、（12）代入式（8），即可得到Nmf的表達(dá)式：

4 實(shí)例計(jì)算

4.1 某裂縫性底水油藏

已知某裂縫性底水油藏[5]的參數(shù)有：Af＝48.8km2；hf＝42.7m；f＝0.04%；Sofi＝0.9；ρo＝0.809g/cm3；Boi＝1.641；μo＝0.43mPa·s；μw＝0.41mPa·s。

其余參數(shù)如Bof、cpf等經(jīng)過相應(yīng)的公式計(jì)算得到，最后通過模型的求解得到基質(zhì)系統(tǒng)和裂縫系統(tǒng)的采出程度，繪制出年采出程度曲線（圖2）。

分析基質(zhì)系統(tǒng)到裂縫系統(tǒng)的竄流量與裂縫系統(tǒng)采出量之間的關(guān)系（圖3），可以看出，在2001年之后，兩個(gè)系統(tǒng)的采出量呈線性關(guān)系：

圖2 基質(zhì)系統(tǒng)和裂縫系統(tǒng)采出程度變化曲線

該油藏標(biāo)定的可采儲(chǔ)量為500.7×104t，由式 （14）可知，裂縫系統(tǒng)最終采出量為282.84×104t，基質(zhì)系統(tǒng)最終采出量為217.88×104t，分別占裂縫系統(tǒng)和基質(zhì)系統(tǒng)地質(zhì)儲(chǔ)量的76.5%和6.3%，即為裂縫系統(tǒng)和基質(zhì)系統(tǒng)的最終采出程度。

4.2 同類油藏對(duì)比

查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，一般都是對(duì)整個(gè)油藏區(qū)塊的采出程度進(jìn)行研究[6]，對(duì)裂縫性油藏裂縫系統(tǒng)和基質(zhì)系統(tǒng)采出程度分別研究的資料極少，在國(guó)內(nèi)熟知的油藏中，用數(shù)值模擬研究棗35區(qū)塊裂縫性稠油油藏時(shí)有涉及[7]。

圖3 基質(zhì)系統(tǒng)到裂縫系統(tǒng)的竄流量和裂縫系統(tǒng)采出量關(guān)系曲線

表1 棗35區(qū)塊基質(zhì)、裂縫的原油采出量與采出程度

從表1可以看出，棗35區(qū)塊在開采7.5a后，基質(zhì)系統(tǒng)采出程度僅2.32%，裂縫系統(tǒng)采出程度10.63%。而該裂縫性底水油藏在開采13a后，基質(zhì)系統(tǒng)采出程度為3.9%，和棗35區(qū)塊相對(duì)比，基質(zhì)系統(tǒng)采油速度相仿。兩個(gè)油藏的差別在于裂縫系統(tǒng)的采出程度，棗35區(qū)塊無邊底水，裂縫系統(tǒng)和基質(zhì)系統(tǒng)一樣前期為彈性能量采油，注水開采后為彈性水驅(qū)，故采出程度較低，僅為10.63%；而該裂縫性底水油藏由于強(qiáng)底水的存在，裂縫系統(tǒng)的原油靠彈性能量和底水采油，底水驅(qū)動(dòng)方向與裂縫方向一致，故裂縫系統(tǒng)采出程度較高，為55.9%。

5 結(jié)論

1）在前人工作的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)建立了雙重介質(zhì)儲(chǔ)層的物質(zhì)平衡方程。

2）建立了裂縫性底水油藏裂縫系統(tǒng)和基質(zhì)系統(tǒng)采出程度的計(jì)算方法。

3）結(jié)合某裂縫性底水油藏的實(shí)例計(jì)算表明，該方法能夠反映裂縫系統(tǒng)和基質(zhì)系統(tǒng)的開采動(dòng)態(tài)。

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