利用相滲曲線判斷低滲油田水淹級別
——以丘陵油田三間房組油藏為例

高文君，韓繼凡葛新超，段菊梅，馬金蘭（中國石油吐哈油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆哈密839009）

利用相滲曲線判斷低滲油田水淹級別
——以丘陵油田三間房組油藏為例

低滲油田無因次采液指數(shù)和采油指數(shù)的變化特征與高滲油田相比有很大差別，因此，高滲油田水淹層的界定標(biāo)準(zhǔn)不能應(yīng)用于低滲油田，否則，將影響到不同級別水淹層產(chǎn)能預(yù)測和合理挖潛措施的制定。為了減少水淹級別與含水開發(fā)階段因劃分界限不同而產(chǎn)生相互交錯，使不同類型油藏或同一油藏不同儲集層之間具有可對比性，提出了按含水開發(fā)階段進(jìn)行水淹級別劃分，并利用相滲曲線建立了水淹級別識別、產(chǎn)能預(yù)測和剩余油潛力評價等方法。經(jīng)丘陵油田實際應(yīng)用，不同水淹層試油產(chǎn)水率與預(yù)測結(jié)果一致，可為其他油田提供借鑒。

丘陵油田；相滲曲線；水淹級別；劃分標(biāo)準(zhǔn)；低滲油藏；產(chǎn)能預(yù)測；剩余油潛力評價

tion;productivity prediction;remaining oilpotentialevaluation

注水開發(fā)油田進(jìn)入加密調(diào)整階段后，如何準(zhǔn)確判斷新鉆井水淹層的級別是開發(fā)工作者面臨的主要問題之一，其解釋精度關(guān)系到儲集層射孔方案的制定及投產(chǎn)效果。目前，吐哈低滲主體油田已進(jìn)入高含水期低速穩(wěn)產(chǎn)開采階段，剩余油高度分散，常規(guī)措施效果差，老井遞減產(chǎn)量基本依靠調(diào)整井來彌補(bǔ)。而調(diào)整井中儲集層的水淹狀況差異很大，由于一直沿用大慶油田水淹層的劃分標(biāo)準(zhǔn)，造成解釋的弱水淹層往往投產(chǎn)后產(chǎn)油量很低，強(qiáng)水淹層幾乎無產(chǎn)油量，這與大慶油田相同水淹級別所表現(xiàn)的產(chǎn)量特征有明顯的差異?？梢?，建立低滲油田不同儲集層水淹層劃分標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確評價不同水淹級別儲集層產(chǎn)能及潛力，對優(yōu)化射孔方案、制定挖潛措施以及確保調(diào)整井獲得最大產(chǎn)能具有重要意義。

1　存在問題

按國內(nèi)劃分水淹層標(biāo)準(zhǔn)，fw≤10%時，低滲油田產(chǎn)油指數(shù)下降幅度很大，產(chǎn)能相對下降也很快，而高滲油田產(chǎn)油指數(shù)下降幅度較小，產(chǎn)能相對下降較慢；在特高含水期（fw＞90%），高滲油田產(chǎn)油指數(shù)下降幅度增大，產(chǎn)能相對下降較快，而低滲油田產(chǎn)油指數(shù)非常小，產(chǎn)能相對下降較慢。因此，將大慶油田的水淹層劃分標(biāo)準(zhǔn)沿用到低滲油田，不同級別水淹層所表現(xiàn)出來的產(chǎn)能變化規(guī)律與高滲油田存在明顯差異。

圖1　兩種油藏?zé)o因次采液指數(shù)與含水率變化關(guān)系曲線

中原油田曾提出視驅(qū)油效率法對水淹層進(jìn)行分級劃分[2]，該劃分標(biāo)準(zhǔn)是水淹級別越高，視驅(qū)油效率越低，量化確定方法主要利用測井解釋含水飽和度直接代入驅(qū)油效率公式計算，但因未能表明分級含水率大小而一直未得到廣泛應(yīng)用。

2　水淹層劃分標(biāo)準(zhǔn)改進(jìn)

在注水油田開發(fā)中，國內(nèi)用含水率將注水開發(fā)油田劃分為不同開發(fā)階段（圖1），即無水期fw≤2%；低含水期2%＜fw≤20%；中含水期20%＜fw≤60%；中高含水期60%＜fw≤80%；高含水期80%＜fw≤90%；特高含水期fw＞90%.這一劃分方法最大優(yōu)點是：無論哪類油田，產(chǎn)能下降幅度最大通常在油田剛剛開始見水之時，含水率一般很低；進(jìn)入低含水期產(chǎn)能下降幅度明顯減緩；中含水期、中高含水期產(chǎn)能呈線性下降，下降幅度較??；在高含水期和特高含水期，產(chǎn)能再次出現(xiàn)較大幅度下降，產(chǎn)液能力迅速增大。若將這一標(biāo)準(zhǔn)移植到水淹層劃分標(biāo)準(zhǔn)上，既能反映不同級別水淹層產(chǎn)能大小及變化規(guī)律，又能減少開發(fā)概念間劃分界限的相互交錯。因此，按含水階段可將水淹層對應(yīng)劃分為：未水淹層fw≤2%；弱水淹層2%＜fw≤20%；中低水淹層20%＜fw≤60%；中水淹層60%＜fw≤80%；中強(qiáng)水淹層80%＜fw≤90%；強(qiáng)水淹層fw＞90%（圖2）。

圖2　丘陵油田Ⅱ類儲集層含水率與含水飽和度曲線

3　確定水淹層級別的方法

（1）含水飽和度法礦場上對于水淹級別并非利用含水率（或產(chǎn)水率）來直接確定，而是利用各種測井解釋數(shù)據(jù)組合進(jìn)行解釋或用單獨數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)估，其中含水飽和度法比較常見[3-5]。具體過程是先建立含水率與含水飽和度變化關(guān)系，再按照水淹層劃分標(biāo)準(zhǔn)，確定水淹級別。在進(jìn)行含油（水）飽和度轉(zhuǎn)化為含水率時，以往常常采用油水相對滲透率比值為指數(shù)式進(jìn)行，但該方法擬合時在低含水飽和度或高含水飽和度偏差較大[6]。若將文獻(xiàn)［7］中油相相對滲透率公式與水相對滲透率公式相比，并取油、水相滲指數(shù)均為Swd的一次線性函數(shù)，可得到一種精度較高的新型油水相對滲透率比值關(guān)系式：

式中Swd=(Swe-Swi)/(1-Swi-Sor).

將（1）式代入分流量方程，得

利用（2）式，可以預(yù)測儲集層投產(chǎn)初期的含水率大小。當(dāng)然也可將水淹層劃定的含水率界限轉(zhuǎn)化為含水飽和度界限，與測井解釋含水飽和度進(jìn)行對比，直接確定出水淹級別（圖2）。

（2）視驅(qū)油效率法視驅(qū)油效率法其實質(zhì)也是含水飽和度識別的另一種表現(xiàn)形式，即用測井解釋含水飽和度代替驅(qū)油效率定義式中的油層平均含水飽和度，計算得到：

與含水飽和度法相比，視驅(qū)油效率法最大的特點是視驅(qū)油效率界限數(shù)值區(qū)間更大，易于識別，其不同水淹級別界限的確定仍需通過相滲曲線計算，即按含水率界限，通過（2）式，反求含水飽和度，然后再計算出視驅(qū)油效率界限，否則無法與含水率建立聯(lián)系，顯示出劃分標(biāo)準(zhǔn)較隨意而缺乏理論支持。

4　預(yù)測水淹層產(chǎn)能和剩余油的方法

水淹層分級確定后，礦場上要進(jìn)行新鉆井射孔優(yōu)化方案編制，這時需要提供各層的產(chǎn)能預(yù)測及剩余油潛力評價，以便于油藏工程人員進(jìn)行選擇。

（1）預(yù)測產(chǎn)油（液）指數(shù)一般油田產(chǎn)油（液）指數(shù)評估采用相滲曲線法，即先利用相滲曲線，建立無因次采油指數(shù)與含水飽和度的對應(yīng)關(guān)系：

再結(jié)合分流量方程（2）式，以含水飽和度作為中間變量，從而建立無因次采油指數(shù)與含水率的對應(yīng)關(guān)系[8]。

再由驅(qū)油效率定義式確定不同水淹級別驅(qū)油效率

對（2）式求導(dǎo)，并結(jié)合（5）式和（6）式，可得驅(qū)油效率與含水飽和度的解析式：

（6）式與（3）式最大的差別在于，（6）式為計算油層見水后整個儲集層的平均驅(qū)油效率，而（3）式計算的驅(qū)油效率只是油井出口端的驅(qū)油效率，其值往往低于前者然而，由于含水飽和度分布函數(shù)（或稱含水率導(dǎo)數(shù)）不是含水飽和度的單調(diào)函數(shù)，利用（6）式的解析式（7）式，只能計算出高含水飽和度下的驅(qū)油效率（或含水飽和度分布函數(shù)右半部分），因此，還需對高含水飽和度下驅(qū)油效率數(shù)據(jù)進(jìn)行線性或Logistic函數(shù)回歸[11]（表1），再計算出低含水飽和度下驅(qū)油效率（圖3）。

利用以上方法，建立了丘陵油田分類儲集層水淹級別的識別、產(chǎn)能預(yù)測和潛力評價標(biāo)準(zhǔn)（表2）。從結(jié)果來看，Ⅰ類和Ⅱ類油層進(jìn)入中水淹后，含水飽和度識別界限基本相近；中水淹前，兩者識別界限出現(xiàn)差別，而視驅(qū)油效率識別與含水飽和度識別情況正好相反，很好地擴(kuò)大了中水淹后各水淹級別界限間的差別；Ⅲ類油層無論是含水飽和度識別還是視驅(qū)油效率識別，其界限與Ⅰ類和Ⅱ類油層差別較明顯。但從不同水淹階段采出可采儲量指標(biāo)對比（表3），Ⅰ類油層無水期可采儲量采出程度為57.27%，弱水淹階段和中低水淹階段為次要采油期，階段可采儲量采出程度分別為13.61%和10.82%，油層進(jìn)入較高水淹階段后，可采儲量采出程度相對較低，若繼續(xù)開采，需要考慮經(jīng)濟(jì)成本和采油速度，因為在此階段，無因次采油指數(shù)已降到油層開發(fā)初期的4.90%以下，商業(yè)性開發(fā)已很困難；Ⅱ類油層無水期可采儲量采出程度可達(dá)67.44%，弱水淹階段和中低水淹階段為次要采油期，階段可采儲量采出程度分別為11.13%和8.51%，油層繼續(xù)注水進(jìn)入水淹級別較高階段后，同樣面臨比Ⅰ類油層更加嚴(yán)峻的問題；Ⅲ類油層無水期可采儲量采出程度很高，達(dá)到91.15%，油層進(jìn)入水淹級別較高階段后，階段可采儲量采出程度很少，因此，Ⅲ類油層一旦見水，需尋求其他驅(qū)替方式采油。

表1　丘陵油田分類油層見水后油層平均含水率與出口端含水飽和度關(guān)系擬合結(jié)果

圖3　丘陵油田三間房組油藏分類儲集層驅(qū)油效率與含水飽和度關(guān)系曲線

5　實例分析

陵檢13-211井是丘陵油田三間房組油藏2001年6月中旬完鉆的一口水洗檢查井，該井位于油藏構(gòu)造軸部水淹程度嚴(yán)重的陵二中區(qū)，目的層是中侏羅統(tǒng)三間房組，鉆遇2個油層（小層和小層）10.6m，6個水淹層（小層小層小層小層小層和小層）59.3m.同年6月29日到9月28日依次對6個水淹層進(jìn)行試油（表4）。試油結(jié)束后，單采小層，投產(chǎn)初期日產(chǎn)液13.12m3，地面含水率15%，折算地層含水率為8.97%.

表2　丘陵油田三間房組油藏分類油層水淹級別識別標(biāo)準(zhǔn)

表3　丘陵油田三間房組油藏不同水淹級別可采儲量采出程度對比%

利用測井資料含水飽和度和本文的計算方法確定出各小層的含水率，并與試油結(jié)果對比等5個小層計算含水率與實際含水率基本一致，而小層計算含水率與實際含水率差異較大，但仍在中低水淹級別范圍之內(nèi)。分析其產(chǎn)生的原因，小層試油時，只射單砂層底部物性較好部位，該段水淹狀況相比上部嚴(yán)重，而測井提供數(shù)據(jù)為整個單砂層平均含水飽和度，數(shù)值低于下部射孔段含水飽和度，從而導(dǎo)致試油結(jié)論值略高于理論計算值[12-16]。

表4　陵檢13-211井試油結(jié)果與測井資料識別結(jié)果對比

6　結(jié)論及建議

（1）本文給出了低滲油田水淹級別劃分標(biāo)準(zhǔn)，可將水淹層劃分為未水淹層、弱水淹層、中低水淹層、中水淹層、中強(qiáng)水淹層、強(qiáng)水淹層等6個級別。

（2）結(jié)合相滲曲線，給出了利用測井?dāng)?shù)據(jù)可以進(jìn)行水淹級別識別、產(chǎn)能預(yù)測和潛力評價方法。

（3）丘陵油田分類儲集層水淹層產(chǎn)能預(yù)測和潛力評價結(jié)果表明，Ⅰ類和Ⅱ類儲集層為中水淹或更高水淹級別，Ⅲ類儲集層為弱水淹或更高水淹級別，水驅(qū)剩余油潛力很小，產(chǎn)油能力也很低，需尋求其他驅(qū)替方式提高采收率。

（4）通過實例應(yīng)用，本文水淹級別識別方法與現(xiàn)場試油結(jié)果基本一致。

（5）測井解釋含水飽和度是本文水淹級別識別方法的基礎(chǔ)參數(shù)，其精度關(guān)系到水淹級別的準(zhǔn)確定位。因此，吐哈低滲油田需加強(qiáng)分類儲集層精細(xì)測井解釋研究工作，為儲集層分段水淹狀況分析提供可靠數(shù)據(jù)。

符號注釋

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Using Relative Permeability Curves to Identify Sanjianfang Low Permeability Reservoirs Flooded Level in Qiuling Oilfield

Low permeability oilfields dimensionlessfluid productivity and productivity indexes variation characteristicshave very big dif?ference comparedwith high permeability oilfieldso high permeability oilfield waterflooded layers defined standards cannotbe applied to low permeability oil field.Otherwiseitwill affect the productivity prediction ofdifferent levels ofwaterflooded layers and the develop?mentofreasonablemeasures for tapping potential.In order to reduce themutual crisscrossbetween waterflooded leveland water?cutdevel?opmentstagewith differentboundariesandmake different types ofreservoirs or the same reservoirbe comparative between themthis pa?perproposesmethods fordetermination ofwaterflooded level limit in terms ofthewater?cutdevelopmentstageidentification ofthe flood?ed levelsprediction ofproductivity and evaluation ofremaining oilpotentials bymeans ofrelative permeability curves.The case study in?dicates thatby differentwaterflooded layers testingthewaterproduction rate is consistentwith the prediction resultsbeingworthy ofref?erence forotheroilfields.

Qiuling oilfield;relative permeability curve;waterflooded level;classification standard;low permeability reservoir;identifica

TE 331.1；P631.84

A

1001-3873（2015）05-0592-05

10.7657/XJPG20150518

2015-03-31

2015-06-01

高文君（1971-），男，陜西乾縣人，高級工程師，油氣田開發(fā)，（Tel）0902-2765308（E-mail）gaowj7132@petrochina.com.cn.