塔河油田縫洞型油藏氣驅(qū)動用儲量計算方法

朱桂良,孫建芳,劉中春

(中國石化 石油勘探開發(fā)研究院,北京 100083)

塔河油田縫洞型油藏經(jīng)過多期次構(gòu)造運動,儲集空間類型多樣、尺度差異大、呈非連續(xù)性分布,縫洞體內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,非均質(zhì)性極強。塔河油田初期采用衰竭式開發(fā),后轉(zhuǎn)注水開發(fā)。隨著注水輪次的增加,效果逐漸變差,2012年開始注氮氣開發(fā),并取得較好效果[1-5]。但國內(nèi)外目前尚沒有關(guān)于縫洞型油藏氣驅(qū)動用儲量研究?，F(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)及文獻中定義了水驅(qū)控制程度、動用程度及動用儲量[6-7]。中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“油田開發(fā)主要生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)及計算方法”(SY/T 6366——2005)中定義了水驅(qū)控制程度和動用程度的概念：水驅(qū)控制程度為現(xiàn)有井網(wǎng)條件下,開發(fā)單元內(nèi)與注水井連通的采油井射開有效厚度與總有效厚度之比；油層動用程度為油田在開采過程中,油井中采液厚度或注水井中吸水厚度占射開總厚度的比例[8]?！队吞镒⑺_發(fā)效果評價方法》一書中定義了動用儲量計算的兩種方法。油井分層測試資料的統(tǒng)計分析法為產(chǎn)液(油)層厚度占統(tǒng)計井射開總厚度的比例，注水井吸水剖面資料的統(tǒng)計分析法為吸水層厚度占射開總厚度的比值[9]。但以上關(guān)于控制程度、動用程度及動用儲量概念的定義僅適用于常規(guī)碎屑巖層狀油藏,對縫洞型碳酸鹽巖油藏這類高度離散的塊狀油藏尚沒有水驅(qū)控制程度和動用程度的定義,更沒有對氣驅(qū)的動用程度和氣驅(qū)動用儲量的定義。因此,為了評價縫洞型油藏氣驅(qū)效果和氣驅(qū)潛力,針對縫洞型油藏這種高度離散的塊狀油藏,基于井組動用儲量的計算、平面和縱向波及系數(shù)的計算,提出了一種縫洞型油藏氣驅(qū)動用儲量計算新方法。

1 井組總動用儲量計算方法

井組內(nèi)單井的動用儲量采用PDA(生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析法,Production Data Analysis)進行計算。該方法是一種基于基本流動方程和物質(zhì)守恒理論,將一系列單井產(chǎn)量及壓力等動態(tài)數(shù)據(jù),通過成熟的典型曲線圖版的擬合,選擇合適的理論模型來評價單井動用儲量的方法[10-14]。

圓形封閉地層擬穩(wěn)態(tài)階段的流動方程為：

(1)

引入?yún)?shù)m,b,A,表達式見公式(2),(3),(4),

(2)

(3)

(4)

式中：mvr為相關(guān)系數(shù),無量綱。

結(jié)合公式(1)，(2)，(3)，(4)

井組總動用儲量包括彈性驅(qū)、底水驅(qū)和注水驅(qū)等一系列措施的動用儲量,其值為氣驅(qū)井組內(nèi)注氣井、注氣響應(yīng)井和注氣見效井的動用儲量之和,其表達式為：

(6)

式中：Nt為注氣井組的總動用儲量,t；j為井組中第j口生產(chǎn)井,無量綱;Nj為井組中第j口井的動用儲量,t。

2 氣驅(qū)井組平面波及系數(shù)計算方法

縫洞型油藏不同巖溶背景井網(wǎng)模式不同,風(fēng)化殼類采用面積井網(wǎng),暗河類采用網(wǎng)狀井網(wǎng)、斷溶體類采用線狀井網(wǎng),根據(jù)差異化的注采井網(wǎng),形成了3大巖溶背景下不同井網(wǎng)平面波及系數(shù)的計算方法。

2.1 暗河及斷溶體“線狀井網(wǎng)”平面波及系數(shù)計算方法

塔河油田縫洞型油藏暗河井網(wǎng)(圖1a)和斷溶體井網(wǎng)(圖1b)可以等效為線狀井網(wǎng)(圖1c),其驅(qū)替劑的平面波及系數(shù)計算公式為[15]：

圖1 暗河類井網(wǎng)及其“線狀井網(wǎng)”等效圖Fig.1 A well pattern for the underground river and fault-karst and its linear well pattern equivalenta.暗河類井；b.線狀井網(wǎng)

(7)

式中：Ep為注入劑的面積波及系數(shù),無量綱；d為井排間的距離,m；a為井排上的距離,m；M為驅(qū)替劑與油的流度比,無量綱。

2.2 風(fēng)化殼“類面積井網(wǎng)”平面波及系數(shù)計算方法

2.2.1 規(guī)則一注多采井網(wǎng)平面波及系數(shù)的計算

塔河油田風(fēng)化殼類儲集體的井網(wǎng)可以等效為“類面積井網(wǎng)”(圖2),“類面積井網(wǎng)”可以分為分一注三采(或一注六采)、一注四采和一注八采3種情況,其驅(qū)替過程中平面波及系數(shù)的計算公式分別為：

一注三采(或一注六采)平面波及系數(shù)的計算公式為：

(8)

式中:Ep-3/6為一注三采(或一注六采)井網(wǎng)平面波及系數(shù),無量綱；M為驅(qū)替劑與油的流度比,無量綱。

一注四采平面波及系數(shù)的計算公式為：

(9)

式中：Ep-4為一注四采井網(wǎng)平面波及系數(shù),無量綱；M為驅(qū)替劑與油的流度比,無量綱。

一注八采平面波及系數(shù)的計算公式為：

圖2 風(fēng)化殼類井網(wǎng)等效圖Fig.2 Weathered crust’s pseudo-areal well pattern equivalent

(10)

式中：Ep-8為一注八采井網(wǎng)平面波及系數(shù),無量綱；M為驅(qū)替劑與油的流度比,無量綱。

2.2.2 不規(guī)則井網(wǎng)修正系數(shù)的確定

油田現(xiàn)場井網(wǎng)多數(shù)為不規(guī)則一注多采井網(wǎng),而井網(wǎng)形狀越不規(guī)則,平面波及系數(shù)越小,因此,引入形狀因子作為不規(guī)則井網(wǎng)平面波及系數(shù)的修正系數(shù)。

形狀因子F為：

(11)

式中：F為形狀因子,無量綱；S為井網(wǎng)多邊形的面積,m2；L為井網(wǎng)多邊形的周長,m。

不規(guī)則井網(wǎng)平面波及系數(shù)的修正系數(shù)F′為規(guī)則井網(wǎng)形狀因子與不規(guī)則井網(wǎng)形狀因子之比：

(12)

式中：S為規(guī)則井網(wǎng)多邊形的面積,m2；L為規(guī)則井網(wǎng)多邊形的周長,m；S′為不規(guī)則井網(wǎng)多邊形的面積,m2；L′為不規(guī)則井網(wǎng)多邊形的周長,m。

3 氣驅(qū)井組縱向動用程度計算方法

縫洞型油藏儲集空間類型多樣,包括大型溶洞、斷裂和裂縫、及溶孔。各類儲集空間類型空間上呈非均勻性分布,不同與陸相碎屑巖層狀油藏,屬典型的塊狀油藏。因此,動用程度的定義基于不能單純基于厚度的概念,必須基于三維空間縫洞體的體積。

(13)

4 井組氣驅(qū)動用儲量計算方法

氣驅(qū)動用儲量定義為：注氣井及所有注氣響應(yīng)或見效井動用儲量之和減去氣驅(qū)井組內(nèi)生產(chǎn)井注氣前的累產(chǎn)量的值、與平面波及系數(shù),及縱向動用程度的乘積。其表達式如下：

(14)

式中:Ng為氣驅(qū)動用儲量,t；Nj為井組中第j口井的動用儲量,t；NPj為井組中第j口井注氣前的累產(chǎn)油量,t；Ep為水平波及系數(shù),無量綱;F′為水平波及修正系數(shù),無量綱;Ev為縱向動用程度,無量綱。

圖3 氣驅(qū)井組縱向動用程度剖面示意圖及地震能量體縫洞三維分布Fig.3 Schematic diagram showing the vertical drainage efficiency of gas drive well groups and the 3D distribution of fractured-vuggy reservoirs revealed by seismic cube energy attributea.縱向波及系數(shù)剖面示意圖；b.地震能量體屬性縫洞刻畫三維圖

4.1 暗河和斷溶體“線狀井網(wǎng)”氣驅(qū)井組動用儲量計算方法

根據(jù)定義的縫洞型氣驅(qū)動用儲量計算方法,建立了一注一采或兩采線狀井網(wǎng)氣驅(qū)動用儲量計算公式：

(15)

4.2 風(fēng)化殼“類面積井網(wǎng)”氣驅(qū)動用儲量計算方法

根據(jù)定義的縫洞型氣驅(qū)動用儲量計算方法,建立了風(fēng)化殼類儲集體3類注采井網(wǎng)氣驅(qū)動用儲量計算方法。

一注三采或六采類面積井網(wǎng)氣驅(qū)動用儲量計算公式：

(16)

一注四采類面積井網(wǎng)氣驅(qū)動用儲量計算公式：

(17)

一注八采類面積井網(wǎng)氣驅(qū)動用儲量計算公式：

(18)

5 應(yīng)用實例

W-1井于2015年2月11日開始注氣,截止2018年5月,累積注氣量達1 239.9×104m3,注氣期間共有3口受效井,累積增油5×104t,其中W-2井于2015.3.13受效,累增油2.3×104t,W-3井于2015.6.10受效,累增油1.3×104t,W-4井于2015.7.1受效,累增油1.4×104t。

5.1 W-1井組總動用儲量的計算

5.2 W-1井組平面波及系數(shù)的計算

該氣驅(qū)井組為一注三采形成不規(guī)則三角形井網(wǎng),其井位分布圖見圖5a,等效的類面積井網(wǎng)如圖5b所示。

采用一注三采平面波及系數(shù)的計算公式：

(19)

平面波及系數(shù)修正系數(shù)

(20)

因此,W-1氣驅(qū)井組的平面波及系數(shù)Ep=0.46×0.78=0.36。

5.3 W-1井組縱向動用程度的計算

圖4 塔河油田W-1氣驅(qū)井組內(nèi)4口井流量重整壓力-物質(zhì)平衡時間雙對數(shù)曲線Fig.4 Log-log plot showing the flow reforming pressure and material balance time of the four wells of the W-1 gas drive group in the Tahe oilfielda.W-1井；b.W-2井；c.W-3井；d.W-4井

表1 塔河油田W-1氣驅(qū)井組內(nèi)4口井的生產(chǎn)狀況及動用儲量計算結(jié)果Table 1 Calculation results of developed reserves and production rates of the four wells in the W-1 gas drive group

5.4 W-1井組氣驅(qū)動用儲量的計算

將W-1井組總動用儲量、注氣前累產(chǎn)油量、氣驅(qū)井組平面波及系數(shù)及其修正系數(shù)和氣驅(qū)井組縱向動用程度,代入氣驅(qū)井組動用儲量計算公式,計算得到該井組氣驅(qū)動用儲量為52×104t。

5.5 W-1井組氣驅(qū)動用儲量潛力分析

截止2018年5月,該井組累積注氣1 239×104m3,換算為地下體積為：1 239÷300×104m3=4.13×104m3,氣驅(qū)已波及原油儲量為4.13×104×0.958 6÷0.36=11×104t。氣動用潛力為井組氣驅(qū)動用儲量減去氣驅(qū)已波及儲量,等于42×104t,因此,提出該井組應(yīng)增大注氣量,擴大氣驅(qū)波及原油儲量,從而提高氣驅(qū)井組的采收率。目前,現(xiàn)場已采納該建議,加大了注氣量,取得了很好的增產(chǎn)效果。

6 結(jié)論

1) 基于PDA生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析法,通過流量重整壓力和物質(zhì)平衡時間曲線的擬合,形成了縫洞型油藏氣驅(qū)井組內(nèi)單井動用儲量計算方法,并進一步形成了氣驅(qū)井組總動用儲量的確定方法,該方法充分了利用日常的生產(chǎn)數(shù)據(jù),基于實際動態(tài)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確確定了氣驅(qū)井組總動用儲量。

2) 針對縫洞型油藏不同巖溶背景井網(wǎng)的差異性,建立了暗河和斷溶體“線性井網(wǎng)”平面波及系數(shù)計算方法和風(fēng)化殼“類面積井網(wǎng)”平面波及系數(shù)計算方法,并利用不規(guī)則井網(wǎng)的形狀因子對其進行了修正,從而使平面波及系數(shù)的計算更為準(zhǔn)確合理。

圖5 塔河油田W-1氣驅(qū)井組實際井網(wǎng)(a)及等效井網(wǎng)模式(b)Fig.5 Actual well pattern(a)and equivalent well pattern model(b)of W-1 gas drive group in the Tahe oilfielda.實際井網(wǎng)分布圖； b.等效井網(wǎng)模式

圖6 塔河油田W-1氣驅(qū)井組基于地震能量體數(shù)據(jù)的縫洞三維分布Fig.6 3D distribution of fractured-vuggy reservoirs revealed by seismic cube energy attribute around W-1 gas drive groupa.地震能量體刻畫三維縫洞體；b.能量體數(shù)據(jù)連井剖面

3) 基于常規(guī)碎屑巖油藏縱向動用程度概念分析,提出了縫洞型這類非均質(zhì)性塊狀油藏縱向動用程度的定義,并建立了一套基于地震能量體屬性三維縫洞體分布的縱向動用程度計算方法,能夠從三維立體角度確定縱向動用程度,提高了縱向動用程度計算的準(zhǔn)確性。

4) 通過分析常規(guī)油藏動用儲量的概念,提出了縫洞型油藏井組氣驅(qū)動用儲量的定義,并形成了不同巖溶背景下不同井網(wǎng)的基于井組總動用儲量、注氣前累產(chǎn)油量、平面波及系數(shù)、不規(guī)則井網(wǎng)形狀因子修正系數(shù)和縱向動用程度的井組氣驅(qū)動用儲量計算方法,為塔河油田縫洞型油藏現(xiàn)場注氣潛力評價及注氣井優(yōu)選提供了重要的理論基礎(chǔ)。