水驅(qū)油田含水上升率主要影響因素研究與應用

別夢君，張宏友，繆飛飛，張言輝，段 宇

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

運用陸上水驅(qū)油田含水上升率標準評價[1]來評價海上水驅(qū)油田的含水上升率時，海上油田的含水上升率普遍為三類指標，開發(fā)效果普遍差。這是因為與陸上油田開發(fā)不同的是，海上油田一般是高速開發(fā)，含水上升相對較快，所以該套標準不適應于海上油田。另外該標準缺乏理論依據(jù)。針對此問題，海上油田建立了含水上升率評價新方法即通過對比實際含水上升率值與理論值之間的比值α即含水上升率評價系數(shù)的大小來定量評價水驅(qū)砂巖油藏的開發(fā)效果，首次與理論含水規(guī)律相結(jié)合，建立了評價標準[2]：當α≤1.2%，為一類水平；當1.2%＜α≤2.0%，為二類水平；當α>2.0%，為三類水平。該評價標準在渤海油田中運用取得了較好效果。為了更好地分析油田開發(fā)效果好壞的原因，進而開展含水上升率主要影響因素分析，以更好地指導油田生產(chǎn)。考慮到影響因素諸多，比如非均質(zhì)性、層間干擾、井網(wǎng)不完善、井網(wǎng)類型等，礦場上常用的分流量方程無法進行研究，本次運用數(shù)值模擬技術，開展水驅(qū)油田含水上升率主要影響因素研究。

1 含水上升率評價系數(shù)α求取

含水上升率評價系數(shù)α計算見公式（1）。通過研究理論與實際含水上升率計算方法即可求取。

理論上升率采用經(jīng)典的分流量方程開展研究[3-5]。

1.1 實際含水上升率計算

實際含水率數(shù)據(jù)有一定的波動性，以A油田實際數(shù)據(jù)為例（見圖1），按月計算出的含水上升率波動太大，無規(guī)律。為此需要篩選出代表含水上升規(guī)律的數(shù)據(jù)點進行實際含水上升率的計算。

1.2 選點原則

含水率代表數(shù)據(jù)點篩選原則如下：

（1）熟悉油田生產(chǎn)歷史，不同生產(chǎn)階段含水上升規(guī)律不同；

（2）選取的數(shù)據(jù)點具有一定的代表性，能夠反映該階段的含水上升變化趨勢；

（3）選取的數(shù)據(jù)點分布要均勻，能夠反映該小階段內(nèi)含水率的平均水平，例如采出程度每增加1.0%左右，選擇一個數(shù)據(jù)點；

（4）參考含水率與采出程度理論關系曲線變化趨勢，篩選實際含水率數(shù)據(jù)點；

不是所有上呼吸道感染都會演變成肺炎。普通感冒不會輕易轉(zhuǎn)成肺炎，那些免疫系統(tǒng)功能或呼吸系統(tǒng)功能被其他疾病削弱的，如先天性心臟病等患兒才有較高的風險。

（5）在增產(chǎn)措施實施前后（尤其是大型增產(chǎn)或調(diào)整措施）不能選擇數(shù)據(jù)點計算含水上升率。

圖1 A油田實際含水上升率

圖2 A油田選點后含水上升規(guī)律

按照此選點原則，對A油田實際數(shù)據(jù)篩選后，再根據(jù)篩選的點計算實際含水上升率（見圖2），可以看出實際含水上升率隨著含水率增加逐漸變小，表現(xiàn)出很強的規(guī)律性。

2 含水上升率影響因素研究

通過α評價油田開發(fā)效果好壞后，為分析開發(fā)效果好壞的原因，開展含水上升率影響因素研究?？紤]到影響因素多，并且要求操作方便，所以本次研究以數(shù)值模擬法為手段開展研究。

2.1 理想模型

根據(jù)渤海油田的開發(fā)特點，設計典型的反九點均質(zhì)理想模型，并以此作為對比基礎。該理想模型為單層均質(zhì)模型；井網(wǎng)為規(guī)則反九點井網(wǎng)，井網(wǎng)完善；所有開發(fā)井一次性投產(chǎn)，即投即注；注采平衡，保持地層壓力；井底無污染等。網(wǎng)格大小為20 m×20 m×4 m，共設計了9個井組，49口開發(fā)井，其中注水井9口，生產(chǎn)井40口，單井控制儲量為 40×104m3，原油黏度為 80 mPa·s，定壓差生產(chǎn)。數(shù)值模擬結(jié)果（見圖3）。

在定壓差生產(chǎn)條件下：隨著采出程度的增加，含水率先快速升高后緩慢增加，表現(xiàn)出凸型曲線特征；隨著含水率的升高，含水上升率呈現(xiàn)出先快速增大后緩慢減小的變化趨勢[6，7]，表現(xiàn)出左偏型曲線特征，與分流量方程得出的理論含水上升規(guī)律一致。

2.2 實際模型

實際油田的特點往往是：非均質(zhì)性，多層合采時存在層間干擾；井網(wǎng)不完善；分批投產(chǎn)；不同類型的井網(wǎng)；后期完善井網(wǎng)等特點，與理想模型存在較大差異。因此，下面研究這些差異如何影響含水上升率。

從圖4中可以看出，當多層合采時，實際非均質(zhì)模型含水上升率要大于理論含水上升規(guī)律。這是因為注水開發(fā)時，注入水在高滲透層滲流速度快，注入水大量地進入高滲透層，導致油田見水快，無水采油期短，而中低滲透層注水受效差，總體注入效率低。非均質(zhì)性越強，注入水在高滲透層中相對滲流速度越快，突進越嚴重，層間干擾越嚴重，含水上升也越快[8]。

2.2.2 井網(wǎng)不完善 其他條件相同情況下，在理想模型基礎上，只在模型中部部署井網(wǎng)（4、5、6井組），數(shù)模結(jié)果（見圖5）。從圖5中可以看出，在其他條件相同的情況下，由于井網(wǎng)不完善，其含水上升率比理論含水上升率大。結(jié)合含水上升率的計算公式（2）說明。

圖3 理想模型含水上升規(guī)律

圖4 非均質(zhì)儲層含水上升規(guī)律

從公式（2）中可以看出，含水上升率與含水率和采出程度有關。對于均質(zhì)模型，由油水兩相滲流規(guī)律可知，每口井的含水規(guī)律是相同的，即含水率隨時間變化相同。所以主要與采出程度有關，由于不完善井網(wǎng)只動用了模型中部的地質(zhì)儲量，故其采出程度低，進而含水上升率變大。

2.2.3 分批投產(chǎn) 假設油田分3批投產(chǎn)時，1、2、3井組第1批投產(chǎn)，4、5、6井組第2批投產(chǎn)，其余井第3批投產(chǎn)；假設油田分6批投產(chǎn)時，1、2井組第1批投產(chǎn)，3井組第2批投產(chǎn)，4、5井組第3批投產(chǎn)，6井組第4批投產(chǎn)，7、8井組第5批投產(chǎn)，9井組第6批投產(chǎn)，共分6批投產(chǎn)。在其他條件相同的情況下，數(shù)模結(jié)果（見圖 6）。

圖5 井網(wǎng)不完善含水上升規(guī)律

圖6 分批投產(chǎn)油田含水上升規(guī)律

從圖6可以看出，產(chǎn)能建產(chǎn)期，實際含水上升率大于理論含水上升率；當所有批次井全部投產(chǎn)完畢后，實際含水上升率逐漸接近理論含水上升率。分批投產(chǎn)實際是由井網(wǎng)不完善到井網(wǎng)完善的過程[9]。

2.2.4 井網(wǎng)類型 在理論模型的基礎上，部署了五點井網(wǎng)（反九點法去掉邊井）、直線井網(wǎng)、交錯井網(wǎng)，數(shù)模結(jié)果（見圖7）。

從圖7中可以看出，不同井網(wǎng)類型含水上升率曲線，五點、直線行列、交錯行列井網(wǎng)相對較高，反九點井網(wǎng)相對較低，但含水上升率變化形態(tài)基本一致。由均質(zhì)模型油水兩相滲流規(guī)律可知[10]，不同類型井網(wǎng)單井的含水上升規(guī)律一致，五點、直線行列、交錯行列井網(wǎng)中，注水井到采油井距離一致，故整體含水上升規(guī)律基本一致。而反九點井網(wǎng)，由于注水井到邊井的距離比到角井的距離遠，故角井先見水，且含水比邊井含水高，平均后，反九點法的整體含水上升要相對慢，所以含水上升率要低。

2.2.5 后期井網(wǎng)完善 初期在理想模型的中部部署井網(wǎng)，高含水期再在理想模型上全部部署井，數(shù)模結(jié)果（見圖8）。從圖8中可以看出，開發(fā)初期井網(wǎng)不完善導致實際含水上升率大于理論含水上升率，開發(fā)中后期由于井網(wǎng)完善，實際含水上升率逐漸接近理論含水上升率。

3 實例應用

選擇B油田進行實例應用。該油田生產(chǎn)階段分為產(chǎn)能建設階段和綜合調(diào)整階段。首先通過分流量方程計算理論含水上升率，再按照選點原則選擇數(shù)據(jù)點，并計算實際含水上升率，從而可以得到各階段的含水上升率評價系數(shù)α值。結(jié)果（見圖9）。

圖7 不同類型井網(wǎng)含水上升規(guī)律

圖8 井網(wǎng)后期完善含水上升規(guī)律

圖9 B油田含水上升規(guī)律

從圖9中可以看出，在產(chǎn)能建設階段，實際含水上升率大于理論含水上升率；當所有批次井全部投產(chǎn)完畢后，α值平均為1.3；綜合調(diào)整階段，α平均1.0。從前面影響因素分析可知，分批投產(chǎn)時，產(chǎn)能建設階段，實際含水上升率大于理論含水上升率，所有批次井全部投產(chǎn)完畢后，實際含水上升率接近理論含水上升率，但是這里卻比理論含水上升率大，原因是因為B油田還有部分儲量未動用，即井網(wǎng)不完善導致的。針對這個問題，在綜合調(diào)整階段，逐漸動用未動用儲量，井網(wǎng)逐漸趨于完善，實際含水上升率最后接近理論含水上升率，油田目前開發(fā)效果較好。

4 結(jié)論

（1）提出了實際數(shù)據(jù)篩選原則，篩選數(shù)據(jù)點后，計算的實際含水上升率具有規(guī)律性。

（2）通過數(shù)值模擬法研究含水上升率影響因素，結(jié)果表明：儲層非均質(zhì)性較強時，多層合采時，含水上升率較大；當井網(wǎng)不完善時，含水上升率較大，而當井網(wǎng)后期變完善時，含水上升率又接近于理論含水上升率；井網(wǎng)類型不同，含水上升率也不同。

（3）通過研究含水上升率的影響因素，有助于分析實際含水上升率與理論含水上升率差異即油田開發(fā)效果好壞的原因，進而針對性地指導油田開發(fā)。