渤海油田水驅(qū)油藏含水率與采出程度關(guān)系曲線圖版建立及其應(yīng)用

張宏友，王美楠，陳曉祺，別夢(mèng)君，肖 波

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300459）

含水率與采出程度關(guān)系曲線是表征水驅(qū)油藏含水上升規(guī)律最重要的一項(xiàng)指標(biāo)，其變化規(guī)律決定了油田未來(lái)開(kāi)發(fā)指標(biāo)變化趨勢(shì)。將實(shí)際曲線與關(guān)系圖版進(jìn)行對(duì)比，可以評(píng)價(jià)水驅(qū)油藏不同開(kāi)發(fā)階段的狀況，為油田調(diào)整挖潛提供依據(jù)，因此圖版的建立至關(guān)重要。目前，表征含水率與采出程度關(guān)系圖版主要有理論圖版[1-3]（包括流管法和相滲曲線法）和童氏圖版，童氏圖版是基于陸上油田中高滲水驅(qū)油藏開(kāi)發(fā)中、后期含水率與采出程度關(guān)系曲線統(tǒng)計(jì)得到的，通常用來(lái)評(píng)價(jià)水驅(qū)油藏開(kāi)發(fā)效果、指導(dǎo)含水率預(yù)測(cè)，因此得到廣泛應(yīng)用。理論研究和開(kāi)發(fā)實(shí)踐表明，水驅(qū)油藏含水上升規(guī)律主要受油水黏度比的控制[4-7]，如低黏油藏的曲線呈“S”型，稠油油藏的曲線呈“凸”型，兩者差異大，童氏圖版無(wú)法反映不同油藏類(lèi)型引起的含水上升規(guī)律差異，在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。

根據(jù)地層原油黏度，將渤海油田水驅(qū)油藏劃分為低黏油、中高黏油、普通稠油（I-1級(jí)）和普通稠油（I-2級(jí)）4種類(lèi)型。利用萬(wàn)吉業(yè)水驅(qū)曲線，建立了不同類(lèi)型水驅(qū)油藏含水率與采出程度關(guān)系曲線圖版，更好地反映不同類(lèi)型水驅(qū)油藏含水上升規(guī)律的差異，從而更加科學(xué)地指導(dǎo)油田開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)以及潛力分析。

1 含水率與采出程度關(guān)系圖版建立

1.1 典型開(kāi)發(fā)單元選取

根據(jù)渤海油田油藏特點(diǎn)及開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，為更好體現(xiàn)不同類(lèi)型水驅(qū)油藏實(shí)際含水上升規(guī)律，選取典型開(kāi)發(fā)單元進(jìn)行分析，開(kāi)發(fā)單元遵循以下原則：

（1）選擇注采井網(wǎng)較完善、注水井實(shí)施分層配注、開(kāi)發(fā)方式不變的開(kāi)發(fā)單元。

（2）選擇生產(chǎn)形勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定、水驅(qū)規(guī)律明顯的開(kāi)發(fā)單元。

（3）選擇的開(kāi)發(fā)單元不宜過(guò)大或過(guò)小。如果開(kāi)發(fā)單元過(guò)小，則受到臨時(shí)性因素影響的開(kāi)發(fā)指標(biāo)波動(dòng)大，水驅(qū)規(guī)律相對(duì)較差；開(kāi)發(fā)單元越大，水驅(qū)規(guī)律相對(duì)較好，但有時(shí)無(wú)法體現(xiàn)油藏的個(gè)體差異性。

（4）不選擇井網(wǎng)加密、細(xì)分層系、注聚、籠統(tǒng)注水轉(zhuǎn)變?yōu)榉謱幼⑺让黠@改變水驅(qū)規(guī)律的大型綜合調(diào)整措施的開(kāi)發(fā)單元。

（5）不選擇嚴(yán)重偏離同一類(lèi)型油藏水驅(qū)規(guī)律的開(kāi)發(fā)單元。

按照上述原則，選取渤海18油田34個(gè)水驅(qū)油藏典型開(kāi)發(fā)單元（表1），動(dòng)用儲(chǔ)量6.73×108m3，占水驅(qū)油藏總動(dòng)用儲(chǔ)量50%，且均進(jìn)入了高含水期（含水率＞60%），因此能夠代表渤海油田不同類(lèi)型水驅(qū)油藏總體開(kāi)發(fā)水平。

1.2 含水率與采出程度關(guān)系實(shí)際曲線

針對(duì)34個(gè)水驅(qū)油藏典型開(kāi)發(fā)單元，以月度為單位，按照低黏油、中高黏油、普通稠油（I-1級(jí)）、普通稠油（I-2級(jí)）油藏，分別統(tǒng)計(jì)含水率與采出程度關(guān)系實(shí)際曲線（圖 1）。可以看出，同一類(lèi)型油藏，不同開(kāi)發(fā)單元含水率與采出程度關(guān)系曲線分布較為集中，變化趨勢(shì)基本一致。低黏油藏整體呈“S型”含水上升規(guī)律，即含水上升相對(duì)較慢，中低含水期采出程度較高；不同類(lèi)型水驅(qū)油藏，隨著地層原油黏度增加，含水上升規(guī)律由“S型”逐漸過(guò)渡到“凸-S型”、“凸型”，含水上升速度加快，中低含水期采出程度較低，大部分可采儲(chǔ)量需要在高含水期采出。結(jié)果表明，地層原油黏度是影響渤海油田水驅(qū)油藏含水上升規(guī)律的關(guān)鍵因素。

表1 典型開(kāi)發(fā)單元相關(guān)參數(shù)

1.3 歸一化處理

圖1 不同類(lèi)型油藏含水率與采出程度關(guān)系實(shí)際曲線

對(duì)含水率與采出程度關(guān)系實(shí)際曲線進(jìn)行歸一化處理，分別得到低黏油、中高黏油、普通稠油（I-1級(jí)）、普通稠油（I-2級(jí)）油藏歸一化曲線。

（1）采用拉格朗日插值法[8]，得到每個(gè)開(kāi)發(fā)單元在采出程度R分別為0.1%、0.2%、0.3%、…、maxR時(shí)對(duì)應(yīng)的含水率，公式為：

式中：ijR、wijfR（）為第j個(gè)開(kāi)發(fā)單元的采出程度和含水率原始數(shù)據(jù)，%；wjfR（）為第j個(gè)開(kāi)發(fā)單元在采出程度為R的含水率， %；R為地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度（0.1%、0.2%、0.3%、…、maxR ），%；i為原始數(shù)據(jù)序號(hào)，最大值為m；j為開(kāi)發(fā)單元序號(hào)，最大值為n。

（2）在同一采出程度下，對(duì)含水率進(jìn)行求和，得到每個(gè)開(kāi)發(fā)單元含水率和采出程度歸一化曲線：

中高黏油藏按照上述步驟處理后，得到含水率與采出程度關(guān)系歸一化曲線（圖2）。

圖2 中高黏油藏含水率與采出程度歸一化曲線

1.4 定量化擬合

根據(jù)油水黏度比、巖石潤(rùn)濕性不同，萬(wàn)吉業(yè)水驅(qū)曲線將水驅(qū)油藏含水上升規(guī)律劃分為凸型、凸-S型、S型、S-凹型和凹型5種，并給出了這5種類(lèi)型水驅(qū)曲線的含水率與采出程度關(guān)系式[9-10]。

以中高黏油藏為例，介紹萬(wàn)吉業(yè)水驅(qū)曲線定量化擬合過(guò)程。首先，根據(jù)不同類(lèi)型水驅(qū)曲線的油水黏度比適用范圍以及含水率與采出程度歸一化曲線實(shí)際形態(tài)，選擇“凸-S型”水驅(qū)曲線進(jìn)行定量化擬合。其次，在直角坐標(biāo)系中，繪制 ln (1 - R )與ln(1-!")關(guān)系曲線(圖3)，發(fā)現(xiàn)兩者呈很好的線性關(guān)系，經(jīng)線性回歸，求得直線截距A為-0.021 7，斜率B為0.157 6，相關(guān)系數(shù)為0.985 7。最后，得到中高黏油藏含水率與采出程度關(guān)系公式：

根據(jù)式（4）繪制中高黏油藏含水率與采出程度關(guān)系擬合曲線，并與歸一化曲線進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者基本重合，表明萬(wàn)吉業(yè)“凸-S型”水驅(qū)曲線能夠很好表征中高黏水驅(qū)油藏含水上升規(guī)律。

同樣，利用萬(wàn)吉業(yè)水驅(qū)曲線分別對(duì)低黏油、中高黏油、普通稠油（I-1級(jí)）、普通稠油（I-2級(jí)）油藏含水率與采出程度關(guān)系歸一化曲線進(jìn)行定量化擬合，得到不同類(lèi)型水驅(qū)油藏含水率與采出程度關(guān)系擬合公式（表2）。

圖3 中高黏油藏ln（1-R）與ln（1-fw）關(guān)系曲線

表2 不同類(lèi)型油藏含水率與采出程度關(guān)系擬合公式

1.5 曲線圖版建立

在直角坐標(biāo)系中，根據(jù)表2中擬合公式，分別作出低黏油、中高黏油、普通稠油（I-1級(jí)）、普通稠油（I-2級(jí)）油藏含水率與采出程度關(guān)系曲線，得到不同類(lèi)型水驅(qū)油藏含水率與采出程度關(guān)系曲線圖版（圖4）。圖版中每條曲線代表不同類(lèi)型油藏平均含水上升規(guī)律，即不同類(lèi)型水驅(qū)油藏平均開(kāi)發(fā)水平；不同的曲線也客觀反映了不同類(lèi)型水驅(qū)油藏含水上升規(guī)律的差異。因此，該圖版可以用來(lái)指導(dǎo)不同類(lèi)型水驅(qū)油藏開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)及潛力分析。

2 實(shí)例應(yīng)用

根據(jù)油田地層原油黏度，從表2中選擇對(duì)應(yīng)的擬合公式，繪制含水率與采出程度關(guān)系曲線圖版，并將油田實(shí)際含水率與采出程度關(guān)系曲線繪制在同一直角坐標(biāo)系中，用來(lái)評(píng)價(jià)油田實(shí)際開(kāi)發(fā)效果。在相同采出程度下，如果實(shí)際曲線低于圖版平均曲線，表示該油田含水上升速度低于同一類(lèi)型油藏平均開(kāi)發(fā)水平，開(kāi)發(fā)效果相對(duì)較好；如果實(shí)際曲線接近圖版平均曲線，表明開(kāi)發(fā)效果一般；如果實(shí)際曲線高于圖版平均曲線，表明開(kāi)發(fā)效果相對(duì)較差。該圖版已成功應(yīng)用于渤海油田近 50個(gè)水驅(qū)油藏開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果客觀、準(zhǔn)確，能真實(shí)反映油田實(shí)際開(kāi)發(fā)水平。本文以LD-A油田2號(hào)塊為例，說(shuō)明圖版應(yīng)用情況。

圖4 不同類(lèi)型油藏含水率與采出程度關(guān)系曲線圖版

LD-A油田2號(hào)塊含油層位為三角洲前緣亞相沉積東營(yíng)組東二下段，為高孔高滲、層狀構(gòu)造油藏，地層原油黏度26 mPa·s，探明儲(chǔ)量 1 299.71×108m3。截至2017年12月，有生產(chǎn)井13口，注水井5口，日產(chǎn)油680 m3，綜合含水率74.5%，采出程度30.5%。根據(jù)表2中公式，建立中高黏油藏含水率與采出程度關(guān)系曲線圖版，并將其與實(shí)際曲線繪制在同一直角坐標(biāo)系中（圖5）。由圖5可以看出，實(shí)際曲線與圖版平均曲線變化趨勢(shì)基本一致，且實(shí)際曲線低于圖版平均曲線。在采出程度30.5%時(shí)，同一類(lèi)型油藏其他油田平均含水率約為90%，遠(yuǎn)高于該區(qū)塊含水率，說(shuō)明該區(qū)塊開(kāi)發(fā)效果好。實(shí)際上，目前該區(qū)塊標(biāo)定采收率達(dá)45%以上。

圖5 LD-A油田2號(hào)塊含水率與采出程度關(guān)系曲線

3 結(jié)論

（1）渤海油田水驅(qū)油藏含水上升規(guī)律主要呈“S型”、“凸-S型”“凸型”3種類(lèi)型，地層原油黏度是影響含水上升規(guī)律的關(guān)鍵因素。

（2）利用萬(wàn)吉業(yè)水驅(qū)曲線，建立了渤海油田不同類(lèi)型水驅(qū)油藏含水率與采出程度關(guān)系曲線圖版。實(shí)例應(yīng)用表明，該圖版能夠指導(dǎo)實(shí)際油田開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)以及潛力分析。