文昌海相水驅(qū)砂巖油藏驅(qū)油效率新認識

葉 青，查玉強，李鳳穎，雷 霄，孫 雷

（1. 中海石油（中國）有限公司湛江分公司研究院，廣東湛江 524057；2. 西南石油大學(xué)國家重點實驗室，四川成都 610500）

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文昌海相水驅(qū)砂巖油藏驅(qū)油效率新認識

葉 青1，查玉強1，李鳳穎1，雷 霄1，孫 雷2

（1. 中海石油（中國）有限公司湛江分公司研究院，廣東湛江 524057；2. 西南石油大學(xué)國家重點實驗室，四川成都 610500）

摘 要：驅(qū)油效率是表征油藏驅(qū)油能力的重要參數(shù)，傳統(tǒng)方法是利用短巖心驅(qū)替實驗結(jié)果來標定油藏的驅(qū)油效率，并進一步評價油藏的開發(fā)潛力，文昌13-2油田Ⅱ油組目前采出程度為56.8%，已經(jīng)遠大于早期短巖心測試水驅(qū)油效率47.08%。這表明傳統(tǒng)標定方法存在不合理性，必須重新研究文昌13-2油田的水驅(qū)油效率。此文利用分形維動態(tài)相滲、RPM飽和度測井、密閉取心飽和度測試及長巖心水驅(qū)油實驗方法對Ⅱ油組水驅(qū)油效率進行了綜合研究。分析表明長巖心驅(qū)替實驗結(jié)果更適合標定文昌海相水驅(qū)砂巖油藏的驅(qū)油效率，最終標定文昌13-2油田Ⅱ油組驅(qū)油效率為84.27%。這在水驅(qū)油效率研究方面有了顛覆性的認識。通過將水驅(qū)油效率研究成果應(yīng)用到油藏數(shù)值模擬研究中，提高了油田剩余油認識精度，能更好地指導(dǎo)油田后期調(diào)整挖潛工作的開展。

關(guān)鍵詞：水驅(qū)砂巖油藏；水驅(qū)油效率；飽和度測試；長巖心驅(qū)替；動態(tài)相滲；油藏數(shù)值模擬

文昌13-2油田位于珠江口盆地珠三拗陷瓊海凸起中部，主力油藏Ⅱ油組主要為潮道、砂坪沉積的水驅(qū)砂巖油藏，為高孔高滲儲層，平均孔隙度28.2%，平均滲透率為427.3×10-3μm2，砂巖厚度多大于20 m，全區(qū)穩(wěn)定分布，地面原油密度和黏度低，為輕質(zhì)油，地層能量充足，依靠天然水驅(qū)開發(fā)。目前油田生產(chǎn)過程中存在的最大問題是驅(qū)油效率認識不清，根據(jù)探井在1999年所取巖心開展的短巖心相滲測試表明Ⅱ油組水驅(qū)油效率為47.08%，但該油藏從2002年投產(chǎn)至今，開發(fā)效果較好，截止2013年底采出程度已經(jīng)達到了56.8%，目前該油藏的日產(chǎn)油量仍高達822 m3/d，數(shù)值模擬和密閉取心飽和度測試研究均表明Ⅱ油組還存在著大量的剩余油，因此，在油藏實際采出程度遠高于巖心驅(qū)油效率，且生產(chǎn)情況良好的情況下，有必要對文昌海相砂巖油藏的水驅(qū)油效率進行重新認識，準確評價油藏的開發(fā)潛力，指導(dǎo)油田剩余油挖潛工作的開展。

1 文昌13-2油田水驅(qū)油效率研究

針對文昌13-2油田Ⅱ油組采出程度高于短巖心驅(qū)油效率的問題，早期短巖心驅(qū)油效率測試值已經(jīng)不能滿足文昌13-2油田海相水驅(qū)砂巖油藏驅(qū)油效率的標定。本文將從油藏工程方法、生產(chǎn)測井方法及實驗測試三大方面，利用分形維動態(tài)相滲、RPM飽和度測井、密閉取心飽和度測試及長巖心水驅(qū)油實驗方法研究文昌海相砂巖油藏的水驅(qū)油效率。

1.1 分形維油水動態(tài)相滲曲線

1941年，Leverett成功推導(dǎo)了分流量方程 （公式1），在此基礎(chǔ)上進一步推出了分形維動態(tài)相滲曲線計算的公式（公式2 ～ 5），利用油井生產(chǎn)的動態(tài)數(shù)據(jù)，主要是日產(chǎn)量數(shù)據(jù)，進一步根據(jù)相關(guān)計算公式，就可以求得分形維動態(tài)相滲曲線［1-3］。

式中：fw為含水率；vw、vt分別為水相和液量的流速；p為毛細管壓力；x為線性長度；Δρ為油水兩相密度差；g為重力加速度；α為流體流動方向與水平方向的夾角；y為分形函數(shù)； Ko、Kw分別為油、水滲透率；Kro、Krw分別為油、水相對滲透率；SD為含水飽和度；Df為分形維；μw、μo為水、油相黏度。

本文利用文昌13-2油田Ⅱ油組實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)計算了相應(yīng)的分形維動態(tài)相滲曲線，并利用長巖心水驅(qū)油束縛水含水飽和度45.62%進行端點標定后，得到了Ⅱ油組的動態(tài)相滲曲線（圖1），對比短巖心測試相滲曲線可以看出，動態(tài)相滲曲線的油相相對滲透率曲線更高，兩相共滲點更靠右，表現(xiàn)出的油藏親水性更強，最終殘余油飽和度端點更靠右，水驅(qū)效果更好。通過計算動態(tài)相滲曲線的驅(qū)油效率為81.73%，遠大于短巖心驅(qū)油效率測試值47.08%，與油藏目前的采出程度56.8%相比較更加合理。

圖1 文昌13-2油田Ⅱ油組分形維動態(tài)相滲曲線

1.2 生產(chǎn)測井解釋

RPM飽和度測井能較好的解釋采油井生產(chǎn)層位的當前含油飽和度值，進而可以計算各層位在井點處的水洗程度，判斷儲層的水淹規(guī)律，認識縱向上剩余油分布規(guī)律，同時也能夠反映油藏水驅(qū)油效率的下限值。Ⅱ油組構(gòu)造高部位采油井A1井從2002年投產(chǎn)至今已累產(chǎn)油88×104m3，目前的日產(chǎn)量為90 m3/d，含水率82%，生產(chǎn)情況較好。2013年9月，對該井進行了RPM測量，共計進行了5趟RPM-C/O模式測量和3趟RPM-PNC模式測量，各趟測量重復(fù)性較好，質(zhì)量良好，飽和度測井解釋采用COPROC程序，在關(guān)井狀態(tài)下對Ⅱ油組的RPM-C/O資料進行處理和解釋，解釋結(jié)果（圖2）顯示，A1井在油藏頂部存在較多剩余油，在中下部1 302 ～ 1 309 m水淹程度很高，平均含水飽和度達到84.0%，對比初始束縛水飽和度31.0%，折算水洗程度為76.81%，水驅(qū)效果較好。因此，Ⅱ油組RPM飽和度測井解釋結(jié)果表明，油藏驅(qū)油效率大于等于76.81%，同樣遠大于短巖心相滲測試驅(qū)油效率值47.08%［4-6］。

圖2 文13-2-A1井RPM測試綜合圖

1.3 密閉取心飽和度測試

密閉取心飽和度測試結(jié)果能夠真實地反映油藏的飽和度值，描述剩余油的分布規(guī)律，計算儲層的水洗程度，反映油藏水驅(qū)油效率的下限值。2011年，A4P1井在文昌13-2油田Ⅱ油組進行了密閉取心，心長25.6 m，收獲率和密閉率均達到100%。在室內(nèi)對密閉取心進行了飽和度測試，并對測試值進行了準確的校正，實驗結(jié)果（圖3）表明，Ⅱ油組巖心飽和度測試結(jié)果平均含油飽和度37.9%，與測井解釋平均含油飽和度36.2%吻合性較高，可見密閉取心飽和度測試可靠程度高。在水洗程度方面，Ⅱ油組在油藏頂部及隔夾層阻擋下部水洗程度較低，存在較多剩余油，而在油層下部深度段1 367 m以下處水淹程度較高，平均含水飽和度90%，根據(jù)Ⅱ油組平均束縛水含水飽和度45.62%折算，該深度段水洗程度達到了81.61%，水驅(qū)油效果較好。因此，Ⅱ油組密閉取心飽和度測試結(jié)果表明，油藏驅(qū)油效率大于等于81.61%，遠大于短巖心相滲測試驅(qū)油效率值［7-12］。

圖3 文13-2-A4P1井密閉取心飽和度實驗綜合圖

1.4 長巖心水驅(qū)油實驗

分形維動態(tài)相滲、RPM飽和度測井和密閉取心飽和度測試研究結(jié)果均表明Ⅱ油組可以達到很高的水驅(qū)油效率，考慮到短巖心因長度短使得地層代表性較差，其測試驅(qū)油效率結(jié)果不能準確反映油藏水驅(qū)油效率，因此本次利用A4P1井在Ⅱ油組所取短巖心組成了84.86 cm的長巖心，長巖心平均滲透率為450.21×10-3μm2，接近油藏平均滲透率為427.3 ×10-3μm2，并利用地層流體樣品配制成溶解氣油比11 m3/m3的活油，在地層溫度78.7 ℃和地層壓力12.99 MPa條件下開展了單管長巖心水驅(qū)油驅(qū)替實驗，以精確評價Ⅱ油組的水驅(qū)油效率。

按照實驗內(nèi)容及標準流程開展了水驅(qū)油實驗。實驗結(jié)果顯示，Ⅱ油組的水驅(qū)油效率為84.27%，遠大于短巖心驅(qū)油效率測試值47.08%。在長巖心和短巖心驅(qū)油效率差異性方面，通過對比長短巖心水驅(qū)采出曲線（圖4）可以看出，兩者無水采出程度均為37.5%，但短巖心見水后含水率很快上升至95%以上，油水同采期采出程度貢獻僅9.58%，而長巖心見水后油水同采階段更長，采出程度貢獻達到了44.81%，可見長巖心見水后水洗能力更強，使得其水驅(qū)油效率遠大于短巖心。長巖心水驅(qū)油效率值與分形維動態(tài)相滲、RPM飽和度測井、密閉取心飽和度測試研究結(jié)果吻合度更高，與實際生產(chǎn)情況相比較也更具有合理性，因此，長巖心水驅(qū)油實驗更適合標定文昌海相水驅(qū)砂巖油藏的驅(qū)油效率［13-15］。

圖4 文昌13-2油田Ⅱ油組長巖心和短巖心水驅(qū)采出曲線

針對早期短巖心驅(qū)油效率47.08%存在的不合理性，結(jié)合動態(tài)相滲、RPM飽和度測井、密閉取心飽和度測試及長巖心水驅(qū)油實驗研究結(jié)果（表1），表明Ⅱ油組水驅(qū)油效率可以達到80%。由于動態(tài)相滲曲線計算的驅(qū)油效率會受生產(chǎn)制度及生產(chǎn)數(shù)據(jù)的影響，結(jié)果存在一定偏差；密閉取心飽和度測試和生產(chǎn)測井資料反映的是油藏目前水洗程度，并不能直接測試水驅(qū)油效率；而長巖心水驅(qū)油實驗是在地層壓力溫度條件下完成的驅(qū)替實驗，與短巖心相比較更具有代表性，其測試結(jié)果可靠性較高，更適合標定文昌海相水驅(qū)砂巖油藏的驅(qū)油效率，因此本次標定文昌13-2油田Ⅱ油組水驅(qū)油效率為84.27%，這表明文昌海相水驅(qū)砂巖油藏驅(qū)油效率較高，可以取得較好的天然水驅(qū)開發(fā)效果。

表1 文昌海相水驅(qū)砂巖油藏驅(qū)油效率研究成果

2 成果應(yīng)用

本次將Ⅱ油組長巖心水驅(qū)油實驗相滲曲線應(yīng)用到油藏數(shù)值模型中，在各口井生產(chǎn)數(shù)據(jù)歷史擬合效果較好的情況下，與早期建立的油藏數(shù)值模型對比剩余儲量豐度圖（圖5），可以看出，新模型在油藏構(gòu)造高部位剩余油更加富集，存在未動用純油區(qū)，該剩余油分布規(guī)律與密閉取心飽和度測試成果一致（圖5），近期投產(chǎn)的油藏高部位調(diào)整井A4H1井初期產(chǎn)純油，進一步驗證了最新數(shù)值模擬模型剩余油認識的準確性。在采收率認識方面，最新模型在現(xiàn)有井網(wǎng)下預(yù)測Ⅱ油組采收率比早期模型高5%。最新數(shù)值模擬研究成果表明Ⅱ油組在油藏高部位還具有較大的調(diào)整挖潛價值，未來初步考慮規(guī)劃2 ～ 3口調(diào)整井挖掘剩余油，數(shù)值模擬預(yù)測調(diào)整后提高油藏采收率3.2%。因此，通過將長巖心水驅(qū)油效率研究成果應(yīng)用到油藏數(shù)值模擬中，得到了新的剩余油分布認識，能更準確地認識油田挖掘潛力。

圖5 早期模型和最新模型的目前剩余儲量豐度圖

3 結(jié)論

（1） 文昌13-2油田Ⅱ油組目前采出程度56.8%，已遠大于早期短巖心測試水驅(qū)油效率47.08%，存在不合理性，而分形維動態(tài)相滲、RPM飽和度測井、密閉取心飽和度測試及長巖心水驅(qū)油實驗結(jié)果均表明油藏水驅(qū)油效率可以達到80%。

（2）與油藏實際采出程度比較，長巖心比短巖心更適合標定文昌海相水驅(qū)砂巖油藏的驅(qū)油效率，標定文昌13-2油田Ⅱ油組驅(qū)油效率為84.27%。

（3）通過將長巖心水驅(qū)油效率研究成果應(yīng)用到油藏數(shù)值模擬研究中，提高了剩余油認識精度，能更準確評價油田挖掘潛力，能更好指導(dǎo)油田后期調(diào)整挖潛。

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中圖分類號：TE341

文獻標識碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.02.041

文章編號：1008-2336（2016）02-0041-05

收稿日期：2016-01-22；改回日期：2016-03-07

第一作者簡介：葉青，男，1983年生，碩士，2007年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（北京），從事油氣田開發(fā)地質(zhì)研究工作。E-mail：yeqing@cnooc.com.cn。

New Understanding of Water Displacement Effciency in Water Flooded Sandstone Reservoirs of Wenchang Oilfeld

YE Qing1， ZHA Yuqiang1， LI Fengying1， LEI Xiao1， SUN Lei2
（1. Institute of Zhangjiang Branch， CNOOC Ltd.， Zhanjiang Guangdong 524057， China；2. The State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir， Southwest Petroleum University， Chendu Sichuan 610500， China）

Abstract：The water displacement effciency is an important parameter for characterization of reservoir displacement capability. Traditionally， short core is used in the displacement experiment to calibrate the water displacement effciency， and further evaluate the reservoir development potential. However， this method is not suitable in Wenchang 13-2 Oilfeld because the present reserve recovery of 56.8% in the second oil zones of this feld has exceeded the displacement effciency of 47.08% previously calculated by the experiment with short core in the early years. This indicates that the traditional calibration method is not reasonable for Wenchang 13-2 Oilfeld， and it is necessary to re-determine the water displacement effciency of Wenchang 13-2 Oilfeld. Based on the fractal dimension relative permeability curve， production log， and saturation test and water displacement effciency with long core experiment， the authors conducted the study of the water displacement effciency in the second oil zones of this feld. It indicates that the parameter of displacement experiment with long core is more suitable for calibrating the water displacement effciency of water fooded sandstone reservoir of Wenchang 13-2 Oilfeld. The update water displacement effciency 84.27%， brought a new understanding about the water displacement effciency. Also， its application in the numerical reservoir simulation results in great improving in the estimation of the residual oil， and can be used to guide the adjustment and tapping potentials of the oil feld in later stage.

Keywords：Water fooded sandstone reservoir； water displacement effciency； saturability test； displacement with long-core； relative permeability curve； numerical reservoir simulation