中高含水期油藏剩余油潛力定量化評價新方法及其應(yīng)用

丁帥偉，姜漢橋，周代余，趙 冀，曠曦域，王 倩，王 平

(1.中國石油大學(xué)(北京)石油工程教育部重點(diǎn)實驗室，北京 102249；2.中國石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 庫爾勒 841000)

中高含水期油藏剩余油潛力定量化評價新方法及其應(yīng)用

丁帥偉1，姜漢橋1，周代余2，趙 冀2，曠曦域2，王 倩2，王 平2

(1.中國石油大學(xué)(北京)石油工程教育部重點(diǎn)實驗室，北京 102249；2.中國石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 庫爾勒 841000)

針對目前中高含水期剩余油定量化表征存在的問題，基于三維精細(xì)數(shù)值模擬模型，提出了利用優(yōu)勢生產(chǎn)潛力定量化表征中高含水期剩余油分布潛力的方法。該方法計算簡單，且考慮了油藏儲量豐度、油藏壓力、地層滲透性、距邊界距離和油氣水關(guān)系位置對產(chǎn)能的影響。實例計算表明，相對于剩余油儲量豐度法和剩余油優(yōu)勢潛力豐度法，使用該方法能夠較為準(zhǔn)確地找到剩余油優(yōu)勢潛力部位，制定較好的剩余油調(diào)整挖潛方案。

中高含水期 剩余油潛力 儲量豐度 優(yōu)勢潛力豐度 優(yōu)勢生產(chǎn)潛力

注水開發(fā)油藏在經(jīng)歷長期注水開發(fā)之后，受油藏地質(zhì)條件和開發(fā)方式的影響，進(jìn)入中高含水期后地下剩余油的潛力巨大，針對不同剩余油潛力，開展相應(yīng)的調(diào)整挖潛措施對于提高油田采收率具有重要意義。由剩余油分布研究可知，剩余油富集區(qū)在油田范圍內(nèi)呈不規(guī)則分布，部署調(diào)整井是完善井網(wǎng)緩解油藏非均質(zhì)性提高井網(wǎng)控制區(qū)可動用地質(zhì)儲量的重要對策[1]。但如何選擇最優(yōu)的調(diào)整井井位和射孔層位是油藏工程師需要解決的決策難題。

明確剩余油的潛力分布是油田開發(fā)后期井網(wǎng)綜合調(diào)整挖潛的關(guān)鍵所在，以往油田開發(fā)研究人員對剩余油的描述主要用剩余油地質(zhì)儲量、含油飽和度和剩余油儲量豐度等指標(biāo)來衡量[2-7]。耿站立[8]考慮到剩余油分流能力與含水飽和度之間存在顯著的非線性關(guān)系，提出了利用優(yōu)勢潛力豐度來定量化表征高含水期油藏的剩余油潛力分布。該方法需要依賴相滲曲線計算其中的關(guān)鍵參數(shù)，對于存在多條相滲曲線的油藏使用不是很方便，另外當(dāng)含油飽和度位于相滲曲線的端點(diǎn)位置時會導(dǎo)致計算結(jié)果不準(zhǔn)確。

基于上述研究現(xiàn)狀和剩余油調(diào)整挖潛的重要性，本文考慮油藏靜態(tài)地質(zhì)條件和動態(tài)開發(fā)指標(biāo)，提出中高含水期油藏剩余油潛力定量化評價新方法——優(yōu)勢生產(chǎn)潛力，并進(jìn)行了實例應(yīng)用。

1 剩余油潛力分布的常規(guī)定量化表征方法

1.1 剩余油儲量豐度法

在中高含水期，常規(guī)表征剩余油分布潛力的方法是計算剩余油儲量豐度或剩余油可采儲量豐度。剩余油儲量豐度克服了網(wǎng)格面積大小的富集分布，在一定程度上可以準(zhǔn)確地反映地下剩余油的分布，其數(shù)學(xué)表達(dá)式分別為[8]：

(1)

(2)

式中，Jo1為剩余油儲量豐度，104t/km2；Jo2為剩余油可采儲量豐度，104t/km2；h為儲層有效厚度，m；φ為儲層孔隙度；So為剩余油飽和度；ρo為地面原油密度，t/m3；Bo為原油體積系數(shù)，m3/m3；Sor為殘余油飽和度。

儲量豐度雖然綜合考慮了有效厚度、孔隙度、含油飽和度、原油密度、原油體積系數(shù)等參數(shù)的影響，但剩余油儲量豐度僅僅反映了單位面積上的剩余油儲量，剩余油可采儲量豐度也只是簡單地不考慮束縛油時單位面積上的剩余油可采儲量，并不能準(zhǔn)確表征中高含水期油藏復(fù)雜的油水分布規(guī)律。

1.2 油藏優(yōu)勢潛力豐度法

針對剩余油儲量豐度和剩余油可采儲量豐度描述中高含水期油藏剩余油優(yōu)勢潛力分布的不足，耿站立[8]引入優(yōu)勢潛力豐度來表征高含水期油藏某個部位是否為剩余油優(yōu)勢富集區(qū)。該方法主要是通過考慮到剩余油分流能力與含水飽和度之間顯著的非線性關(guān)系提出的，優(yōu)勢潛力豐度的表達(dá)式如下：

(3)

(4)

式中，Jo3為剩余油優(yōu)勢潛力豐度，104t/km2；Kro為油相相對滲透率；Krw為水相相對滲透率；a和b分別為lg(Kro/Krw)與Sw關(guān)系曲線的截距和斜率；Sw為含水飽和度；μw為地層水粘度，mPa·s；μo為地層原油粘度，mPa·s。

其研究結(jié)果證明，優(yōu)勢潛力豐度比剩余油儲量豐度和剩余油可采儲量豐度更能準(zhǔn)確地反映地下真實的剩余油優(yōu)勢場，既能表示剩余油可采儲量的大小，又能表示高含水期儲層內(nèi)油水分流能力的差別。

但是函數(shù)關(guān)系式(4)在油藏工程計算工作中，通常近似地表示為指數(shù)函數(shù)關(guān)系，或半對數(shù)直線關(guān)系。盡管這一函數(shù)的近似表示法，能夠代表實際資料中間的數(shù)據(jù)點(diǎn)，但

在兩端卻存在明顯的偏差。因此，在應(yīng)用這一函數(shù)的近似關(guān)系時，實際上是會影響到預(yù)測結(jié)果的可靠性[9]。

2 高含水期油藏優(yōu)勢生產(chǎn)潛力的提出

隨著三維地震分辨率的提高和多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)等關(guān)鍵技術(shù)的不斷進(jìn)步，油藏地質(zhì)精細(xì)建模的可靠性得到較大提高。在油藏數(shù)值模擬模型的基礎(chǔ)上可以得到油藏不同開發(fā)階段各點(diǎn)的靜態(tài)屬性數(shù)據(jù)和動態(tài)開發(fā)參數(shù)?；谖镔|(zhì)平衡原理和達(dá)西定律，Liu[10]提出了生產(chǎn)潛力的概念，公式中考慮油藏可動油飽和度、油藏壓力、地層滲透性和距邊界的距離，具體如下：

Ji,j,k(t)=[So,i,j,k(t)-Sor]

[Po,i,j,k(t)-Pmin]LnKi,j,kLnri,j,k

(5)

但上述油藏生產(chǎn)潛力計算方法中，并未考慮油藏的儲量概念，而根據(jù)剩余油潛力分布的常規(guī)定量化表征方法，儲量是影響油藏生產(chǎn)潛力的重要因素。另外公式(5)也并未考慮氣頂、邊底水對油藏生產(chǎn)潛力的影響。而實際油藏開發(fā)中由于受到氣頂?shù)挠绊?，在開發(fā)方案設(shè)計過程中往往會考慮一定的避射厚度，減小氣侵的影響。在實際開發(fā)方案設(shè)計中，也會考慮到邊底水的影響。為此需要考慮孔隙度，油藏距離油水界面和油氣界面的距離等因素。

因此，在上述公式的基礎(chǔ)上，本文提出油藏優(yōu)勢生產(chǎn)潛力的概念，考慮油藏儲量豐度、油藏壓力、地層滲透性、距邊界距離和油氣水關(guān)系位置對產(chǎn)能的影響，表征儲層蘊(yùn)藏的物質(zhì)和能量所具有的潛在油氣資源剩余生產(chǎn)能力。油藏生產(chǎn)潛力評價模型最后表述如下：

Ji,j,k(t)=[So,i,j,k(t)-Sor]

[Po,i,j,k(t)-Pmin]LnKi,j,kLnri,j,khwoc,i,j,kφwoc,i,j,khgoc,i,j,k

(6)

式中，Ji,j,k(t)為網(wǎng)格(i,j,k)在t時刻的生產(chǎn)潛力，So,i,j,k(t)為網(wǎng)格(i,j,k)在t時刻的原始油飽和度；Sor為殘余油飽和度；Po,i,j,k為網(wǎng)格(i,j,k)在t時刻的油相壓力；Pmin為最小的井底壓力；Ki,j,k為網(wǎng)格(i,j,k)的滲透率；ri,j,k為網(wǎng)格(i,j,k)距最近油藏構(gòu)造邊界的距離；φi,j,k為網(wǎng)格(i,j,k)的孔隙度；hgoc,i,j,k為計算潛力圖時網(wǎng)格(i,j,k)到目前氣水界面的距離；hwoc,i,j,k為計算潛力圖時網(wǎng)格(i,j,k)到目前油水界面的距離。

公式(6)適用的油藏類型較為廣泛，當(dāng)油藏同時存在氣頂又存在邊底水時，直接使用公式(6)即可；當(dāng)油藏為氣頂油藏，不存在邊底水時，令hwoc,i,j,k=1；當(dāng)油藏為邊底水油藏，不存在氣頂時，令hgoc,i,j,k=1；當(dāng)油藏不存在氣頂也不存在邊底水時，令hwoc,i,j,k=1和hgoc,i,j,k=1。

3 實例應(yīng)用

塔里木東河塘油藏為水驅(qū)開發(fā)油藏，油藏類型為塊狀底水中低滲碎屑砂巖油藏。經(jīng)過20多年的注水開發(fā)，該油藏已經(jīng)進(jìn)入中高含水階段，急需明確剩余油分布潛力，制定后續(xù)調(diào)整挖潛策略。本次選取其中的DH1-4-7井組作為實例應(yīng)用井組，該井組包含3口生產(chǎn)井DH1-5-7、DH1-5-9和DH1-5-5。油藏井組模型的三維屬性分布如圖1所示。模型網(wǎng)格數(shù)為18×24×55，其中縱向上細(xì)分為17小層(C01，C02，C11，C12，C13，C21，C22，C31，C32，C4，C51，C52，C53，C6，C7，C8和C9)，其中C01～6為含油層，C7～9為底水層。

(a)滲透率分布 (b)含油飽和度分布

圖1 DH1-4-7井組三維模型

在油藏三維數(shù)值模擬模型的基礎(chǔ)上，本文利用剩余油儲量豐度法，剩余可采儲量豐度法，剩余油優(yōu)勢潛力豐度和剩余油優(yōu)勢生產(chǎn)潛力法四種方法，經(jīng)過縱向疊合，分別得到油藏的平面剩余油潛力疊合分布圖，如圖2所示。

由圖2可以看出，油藏的A點(diǎn)和C點(diǎn)是四種方法都計算出來的優(yōu)勢潛力區(qū)域，B點(diǎn)是剩余油儲量豐度法(圖2a)、剩余可采儲量豐度法(圖2b)和剩余油優(yōu)勢潛力豐度法(圖2c)計算出來的優(yōu)勢潛力區(qū)域，而D點(diǎn)和E點(diǎn)則是剩余油儲量豐度法(圖2a)、剩余可采儲量豐度法(圖2b)和剩余油優(yōu)勢生產(chǎn)潛力法(圖2d)計算出來的優(yōu)勢潛力區(qū)域。

為了證明新方法的準(zhǔn)確性和優(yōu)勢，本文主要對比利用不同潛力圖來進(jìn)行后續(xù)調(diào)整井的井位選擇和射孔層位的選擇。雖然B點(diǎn)是前三種方法都計算出來的優(yōu)勢潛力區(qū)，但是考慮到B點(diǎn)附近有生產(chǎn)井DH1-5-9井，且位于油藏的邊角部位，從單井控制儲量角度不適合部署調(diào)整井，從這一點(diǎn)來看剩余油優(yōu)勢生產(chǎn)潛力法相對于前三種方法更加可靠。

下面重點(diǎn)研究在A，C，D和E點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行調(diào)整井的井位選擇。根據(jù)公式(6)可以得到類似于圖2的分層油藏優(yōu)勢潛力生產(chǎn)圖，根據(jù)分層潛力分布圖，制定了如下的調(diào)整井井位部署和射孔方案，如表1所示。其中井位的選擇是根據(jù)優(yōu)勢潛力生產(chǎn)圖中的最高生產(chǎn)潛力值所在的網(wǎng)格坐標(biāo)確定的，而縱向射孔層位則選擇平面優(yōu)勢生產(chǎn)潛力整體較高的層位。為方便后續(xù)表達(dá)，剩余油儲量豐度法、剩余可采儲量豐度法、剩余油優(yōu)勢潛力豐度法和剩余油優(yōu)勢生產(chǎn)潛力法分別簡稱為方法1、方法2、方法3和方法4。

(a)剩余油儲量豐度圖，(b)剩余可采儲量豐度圖，(c)剩余油優(yōu)勢潛力豐度圖，(d)剩余油優(yōu)勢生產(chǎn)潛力圖

圖3 不同區(qū)域不同方案下的采出程度

圖3為不同方法在不同區(qū)域部署一口調(diào)整井的采出程度對比直方圖，由圖3可以看出，在不同區(qū)域，根據(jù)方法3和方法4制定的調(diào)整井方案都能夠獲得最高的采出程度，但是方法4要好于方法3，分別是48.89%和48.8%，其次是方法2的48.02%，最后是方法1的47.68%。另外，從不同區(qū)域各種方法取得的平均采出程度可以看出，A>D>E>C，也就是說A點(diǎn)的剩余油潛力最高，其次是D點(diǎn)，E點(diǎn)和C點(diǎn)，但方法3計算出來的D點(diǎn)卻并不是高潛力區(qū)域，但實際的方案結(jié)果卻是高潛力區(qū)域，因此綜合考慮方法4要優(yōu)于方法3，更重要的是方法4的計算過程相對于方法3更加簡便，不需要相滲曲線的歸一化和擬合等。

綜合表1和圖3可以看出，相同的平面井位和不同的縱向射孔層位組合可以導(dǎo)致不同的開發(fā)效果，縱向射孔層位越靠儲層上部，開發(fā)效果越好。例如A點(diǎn)，雖然方法1～3確定的平面布井位置是一致的，但方法3由于縱向射孔層位少且都靠近儲層上部反而取得了較好的效果，主要是由于油藏為底水油藏，在開發(fā)中后期，下部的開發(fā)層位水淹較為嚴(yán)重，調(diào)整井射開下部的層位并一定是明智的選擇。其他區(qū)域也可以得到類似的結(jié)論。因此，在中高含水期，考慮到有些層位已經(jīng)發(fā)育優(yōu)勢竄流通道或者是高水淹區(qū)域，調(diào)整井射孔層位選擇是比較重要的。

4 結(jié)論

(1)針對高含水期油藏后續(xù)剩余油分布潛力和挖潛的重要性，本文提出了高含水期油藏剩余油優(yōu)勢潛力評價的新方法——優(yōu)勢生產(chǎn)潛力，實例證明該方法計算簡單且較為準(zhǔn)確，且避開了使用相滲曲線擬合在端點(diǎn)處存在的偏差問題。

(2)實例對比研究結(jié)果表明，調(diào)整布井方案最終效果優(yōu)勢生產(chǎn)潛力新方法好于剩余油優(yōu)勢潛力豐度法和儲量豐度法，并且中高含水期油藏調(diào)整井平面布井位置和縱向射孔層位的合理選擇是油藏工程師需要考慮的問題。

[1] 鄭旭，趙春明，王世民.海上油田高含水期剩余油分布及調(diào)整挖潛技術(shù)研究[J].天津科技，2009，36(5)：53-54.

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[3] 楊承林，許春娥，石書燦.應(yīng)用數(shù)值模擬法研究復(fù)雜斷塊油藏剩余油分布[J].斷塊油氣田，2007，14(2)：36-38.

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[10] Liu N，Jalali Y.Closing the loop between reservoir modeling and well placement and positioning[C].SPE 98198.

(編輯 王建年)

江蘇油田北斗衛(wèi)星示范應(yīng)用項目通過國家驗收

日前，吉林省發(fā)改委代表國家發(fā)改委在江蘇油田揚(yáng)州基地組織國家驗收委員會對“油田勘探開發(fā)生產(chǎn)衛(wèi)星技術(shù)綜合應(yīng)用示范項目”進(jìn)行了驗收。

通過現(xiàn)場查驗和評議討論，專家一致認(rèn)為，項目依托江蘇油田良好的信息化基礎(chǔ)，結(jié)合中國石化EPBP平臺，自主開發(fā)了油田勘探開發(fā)生產(chǎn)衛(wèi)星技術(shù)綜合應(yīng)用平臺軟件系統(tǒng)，建成了1個一級中心平臺、5個二級分中心平臺、1套便攜式衛(wèi)星通信系統(tǒng)，研制了6大類野外衛(wèi)星多模終端，并在江蘇油田開展了7大類示范應(yīng)用；平臺實現(xiàn)了北斗油井工況監(jiān)控、管網(wǎng)風(fēng)險分析、油田生產(chǎn)應(yīng)急指揮、油田遙感專題信息提取、油氣勘查開采監(jiān)測、油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控、北斗授時服務(wù)和系統(tǒng)管理等功能，完成了江蘇油田2 000 km2國產(chǎn)遙感數(shù)據(jù)解譯與專題信息提取，研發(fā)的北斗終端水平定位精度優(yōu)于10 m，集成的衛(wèi)星通信系統(tǒng)具備2 Mbps雙向數(shù)據(jù)傳輸能力；該項目已按發(fā)改委批復(fù)內(nèi)容超額完成建設(shè)任務(wù)，達(dá)到指標(biāo)要求，資金使用合理，項目驗收合格。

“油田勘探開發(fā)生產(chǎn)衛(wèi)星技術(shù)綜合應(yīng)用示范項目”由國家發(fā)改委、財政部于2013年10月正式批準(zhǔn)，江蘇油田是我國石油勘探開發(fā)領(lǐng)域唯一北斗衛(wèi)星技術(shù)的示范應(yīng)用單位。北斗衛(wèi)星在江蘇油田的示范應(yīng)用，必將進(jìn)一步提升信息技術(shù)支撐勘探開發(fā)生產(chǎn)業(yè)務(wù)和精細(xì)管理水平，也必將進(jìn)一步推進(jìn)數(shù)字油田建設(shè)和“兩化”深度融合工作再上新水平。

(蘇油)

A new method for quantitatively evaluating the remaining oil potentialof reservoir at medium-high water-cut stage and its application

Ding Shuaiwei1，Jiang Hanqiao1，Zhou Daiyu2，Zhao Ji2，Kuang Xiyu2，Wang Qian2，Wang Ping2

(1.KeyLaboratoryforPetroleumEngineeringoftheMinistryofEducation，ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249，China;2.ResearchInstituteofExplorationandDevelopment，TarimOilfieldCompany，CNPC，Korla841000，China)

Aiming at the problems existing in the quantitative characterization of remaining oil at the medium-high water-cut stage，it is put forward the predominant production potential to quantitatively characterize the potential of the remaining oil distribution at the medium-high water-cut stage based on the 3D fine numerical simulation model.The method is not only simple，but also considers the effect of the reservoir reserves abundance，the reservoir pressure，the formation permeability，the distance to boundary，and the location among oil，gas and water on productivity.The calculation example shows that compared with the methods of remaining oil reserves abundance and abundance of predominant potential，this method can more accurately find the areas of predominant remaining oil potential and make better schedule in adjustment and exploitation of remaining oil.

medium-high water cut stage；remaining oil potential；reserve abundance；abundance of predominant potential；predominant production potential

2015-09-11；改回日期：2015-10-12。

丁帥偉(1987—)，博士研究生，主要從事油藏工程與油藏數(shù)值模擬方面的研究，電話：010-89732163，E-mail：shwding@126.com。

“十二五”國家科技重大專項“西非深水油氣田注采優(yōu)化及高效開發(fā)模式研究”(2011ZX05030-005-05)資助。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2016.01.009

TE327

A