利用動(dòng)態(tài)資料計(jì)算水驅(qū)波及系數(shù)方法研究

張順康

(中國(guó)石化江蘇油田勘探開(kāi)發(fā)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009)

對(duì)于水驅(qū)油田來(lái)說(shuō)，水驅(qū)波及系數(shù)是評(píng)價(jià)水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果和水驅(qū)采收率的重要依據(jù)，對(duì)制定下步調(diào)整方向及調(diào)整策略具有重要意義。目前計(jì)算水驅(qū)波及系數(shù)的方法主要有室內(nèi)測(cè)試、油藏?cái)?shù)值模擬和水驅(qū)曲線法[1-8]。室內(nèi)測(cè)試方法由于所用巖心受平面位置和縱向?qū)佣蔚挠绊?，存在?shí)驗(yàn)結(jié)果能否反映整個(gè)油藏水驅(qū)規(guī)律的問(wèn)題；油藏?cái)?shù)值模擬方法需花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行數(shù)模計(jì)算才能反映實(shí)際油藏的水驅(qū)規(guī)律；水驅(qū)曲線法主要是利用特定水驅(qū)曲線直接計(jì)算水驅(qū)波及系數(shù)，該方法相對(duì)比較簡(jiǎn)單、實(shí)用，但目前存在一定的爭(zhēng)議[9-10]。本文利用乙型水驅(qū)曲線與相滲曲線的關(guān)系來(lái)求解相關(guān)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步結(jié)合Welge方程計(jì)算水驅(qū)波及系數(shù)。

1 基本原理

含水率的表達(dá)式為:

(1)

式中，fw為含水率，f；μw為地層水粘度，mPa·s;μo為地層原油粘度，mPa·s;kro為油相相對(duì)滲透率，f；krw為水相相對(duì)滲透率，f。

在油水兩相滲流條件下，油水兩相的相對(duì)滲透率比與出口端含水飽和度應(yīng)滿(mǎn)足關(guān)系式

(2)

式中，A、B分別為油水相對(duì)滲透率比常數(shù)；Swe為出口端含水飽和度，f。

由式(1)、(2)可得

(3)

式中，fw′為含水率導(dǎo)數(shù)，f。

地下水油比WOR1可以表示為:

(4)

根據(jù)式(2)、(4)，式(3)可以改寫(xiě)為:

(5)

對(duì)于儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)，含水率與采出程度曲線為凸型的油藏，可用乙型水驅(qū)曲線進(jìn)行回歸，其關(guān)系式為

lgWOR=a+bR

(6)

式中，WOR為地面水油比，R為采出程度，f，而：

式中，Swi為原始含水飽和度，f。

由式(2)、(6)得：

(7)

由Welge方程可知，在油井見(jiàn)水以后，地層內(nèi)的水驅(qū)波及區(qū)平均含水飽和度Sw與出口端含水飽和度Swe之間存在如下關(guān)系：

(8)

將式(1)、(5)、(7)代入到公式(8)中，便可計(jì)算出地層內(nèi)水驅(qū)波及區(qū)的平均含水飽和度。

水驅(qū)波及部分驅(qū)油效率Ed可參考室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法進(jìn)行計(jì)算：

(9)

水驅(qū)波及系數(shù)Ev為：

(10)

此外，陳元千曾提出用丙型水驅(qū)曲線計(jì)算水驅(qū)波及系數(shù)的方法[3]，水驅(qū)波及系數(shù)Ev為：

(11)

式中，α為丙型水驅(qū)曲線回歸系數(shù)。

可以看出，由于丙型水驅(qū)曲線需要進(jìn)行回歸統(tǒng)計(jì)，因而計(jì)算出的水驅(qū)波及系數(shù)與含水率之間存在著嚴(yán)格的數(shù)學(xué)關(guān)系，其數(shù)值不能反映措施調(diào)整對(duì)于水驅(qū)波及狀況的影響。而本文方法建立在直接計(jì)算水驅(qū)波及區(qū)平均含水飽和度的基礎(chǔ)上，計(jì)算得到的水驅(qū)波及系數(shù)能夠更加真實(shí)地反映水驅(qū)波及狀況的變化規(guī)律。

2 應(yīng)用實(shí)例

選取江蘇油田某區(qū)塊資料，利用本文提出的方法計(jì)算該區(qū)塊的水驅(qū)波及系數(shù)，該區(qū)塊的含油面積為0.7 km2，地質(zhì)儲(chǔ)量362×104t，原油地層體積系數(shù)1.06，地面原油密度0.926 g/cm3，殘余油飽和度0.33。該區(qū)塊1997年投入開(kāi)發(fā)，截止到2016年底，綜合含水88.5%，采出程度20.33%。

首先，根據(jù)區(qū)塊動(dòng)態(tài)資料繪制乙型水驅(qū)曲線，見(jiàn)圖1。根據(jù)圖中回歸數(shù)據(jù)，得斜率為5.063 2，截距為-0.220 6，再結(jié)合區(qū)塊動(dòng)態(tài)和式(7)～(10)計(jì)算水驅(qū)波及系數(shù)，相關(guān)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

圖1 乙型水驅(qū)曲線

利用陳元千提出的丙型水驅(qū)曲線方法(式(11))，在求取回歸系數(shù)(如圖2所示)以后，計(jì)算不同含水時(shí)的水驅(qū)波及系數(shù)，并將結(jié)果與本文提出的方法進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果如圖3所示。從圖中可以看到，丙型水驅(qū)曲線法計(jì)算出的波及系數(shù)與含水率之間存在很好的數(shù)學(xué)關(guān)系，因而其數(shù)值可以作為不同含水率條件下的參考值或者預(yù)測(cè)值，但是不能作為實(shí)際值來(lái)處理。因?yàn)樵趯?shí)際水驅(qū)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于受到油田調(diào)整措施的影響，水驅(qū)波及系數(shù)與含水率之間往往不會(huì)嚴(yán)格遵循某種數(shù)學(xué)規(guī)律，而利用本文方法的計(jì)算結(jié)果卻能很好地反映水驅(qū)開(kāi)發(fā)過(guò)程中調(diào)整措施對(duì)波及系數(shù)的影響。以2014年和2016年為例，這兩年該區(qū)塊在保持現(xiàn)有井網(wǎng)和層系的基礎(chǔ)上大幅度提高注水量，局部區(qū)域形成優(yōu)勢(shì)通道，含水快速上升。此時(shí)水驅(qū)驅(qū)油效率大幅度增加，導(dǎo)致水驅(qū)波及系數(shù)沒(méi)有明顯變化，甚至有所降低。

表1 相關(guān)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果

圖2 丙型水驅(qū)曲線

圖3 不同方法計(jì)算的波及系數(shù)對(duì)比

在相同含水條件下，利用本文方法計(jì)算的水驅(qū)波及系數(shù)比丙型水驅(qū)曲線法計(jì)算結(jié)果偏大。因?yàn)樵谟帽退?qū)曲線法計(jì)算波及系數(shù)時(shí)，其假定條件是水驅(qū)驅(qū)油效率為常數(shù)(可動(dòng)油飽和度與原始含油飽和度之比)[3，10]，并且在數(shù)值上等于水驅(qū)油過(guò)程中的驅(qū)油效率最大值[9]。在實(shí)際水驅(qū)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，驅(qū)油效率是不斷變化的[11]，不可能一直按照最大驅(qū)油效率進(jìn)行驅(qū)替，隨著驅(qū)替的不斷進(jìn)行，驅(qū)油效率逐漸逼近最大值。因而在相同采出程度下，利用丙型水驅(qū)曲線法計(jì)算的水驅(qū)波及系數(shù)比實(shí)際數(shù)值小。從計(jì)算方法來(lái)看，丙型水驅(qū)曲線法計(jì)算的水驅(qū)波及系數(shù)本身就是通過(guò)回歸計(jì)算的，并不是油藏真實(shí)的水驅(qū)波及系數(shù)，因而兩者之間存在差異不可避免。

3 結(jié)論

(1)本文基于乙型水驅(qū)特征曲線、Welge方程中油水兩相區(qū)間平均含水飽和度與出口端含水飽和度的理論關(guān)系，根據(jù)水驅(qū)驅(qū)油效率表達(dá)式，提出了水驅(qū)波及系數(shù)計(jì)算方法。

(2)應(yīng)用實(shí)例表明，根據(jù)本文方法計(jì)算出的水驅(qū)波及系數(shù)能較好地反映水驅(qū)開(kāi)發(fā)過(guò)程中調(diào)整措施對(duì)波及系數(shù)的影響，因而在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)于分析及評(píng)價(jià)水驅(qū)開(kāi)發(fā)調(diào)整措施具有很好的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 杜利,陳清華,戴勝群.應(yīng)用油水相對(duì)滲透率曲線和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)確定水驅(qū)波及狀況[J].油氣地質(zhì)與采收率,2003,10(4):45-46.

[2] 王博,左松林,劉浪,等.預(yù)測(cè)水驅(qū)油田體積波及系數(shù)的新方法[J].新疆石油地質(zhì),2011,32(4):387-389.

[3] 陳元千，王惠芝.丙型水驅(qū)曲線的擴(kuò)展推導(dǎo)及其在埕北油田的應(yīng)用[J].中國(guó)海上油氣，2004，16(6)：392-394．

[4] 陳元千，鄒存友，張楓.水驅(qū)曲線法在油田開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].斷塊油氣田，2011，18(6)：769-771．

[5] 陳元千，郭二鵬.預(yù)測(cè)水驅(qū)油田體積波及系數(shù)和可采儲(chǔ)量的方法[J].中國(guó)海上油氣，2007，19(6)：387-389．

[6] 陳元千.水驅(qū)體積波及系數(shù)變化關(guān)系的研究[J].油氣地質(zhì)與采收率，2001，8(6)：49-51．

[7] 張利紅,李濤,蔡蓉,等.注水油田驅(qū)油效率和波及系數(shù)研究[J].內(nèi)蒙古石油化工,2004,30(1):135-137.

[8] 谷建偉,秦國(guó)鯤,張永軍.利用數(shù)值模擬結(jié)果計(jì)算油藏水驅(qū)波及指標(biāo)[J].河南石油,2004,18(4):35-36.

[9] 胡罡.計(jì)算水驅(qū)油藏體積波及系數(shù)的新方法[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2013，40(1)：103-106．

[10] 陳元千，鄒存友，張楓，等.預(yù)測(cè)水驅(qū)體積波及系數(shù)方法的推導(dǎo)、對(duì)比與應(yīng)用——兼評(píng)胡罡的“新方法”[J].新疆石油地質(zhì)，2014，35(3)：293-298．

[11] 紀(jì)淑紅,田昌炳,石成方,等.高含水階段重新認(rèn)識(shí)水驅(qū)油效率[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2012,39(3):338-345.