水驅(qū)特征曲線在低滲透油藏開發(fā)中的應用

王柏力，馮 喬，江海英，孫秋分，戴傳瑞

(1.中國石油杭州地質(zhì)研究院，浙江 杭州 310000； 2.中國石油吉林油田分公司，吉林 松原 138000)

0 引 言

隨著勘探開發(fā)不斷深入，低滲透油藏已經(jīng)成為油氣開發(fā)建設(shè)的主要目標。由于低滲透儲量發(fā)現(xiàn)和探明時間較晚，大部分油藏都處在開發(fā)初期或中期階段，開發(fā)后期的油藏相對較少，并且現(xiàn)有的含水率預測、采收率計算方法主要為中高滲透油藏資料統(tǒng)計規(guī)律，低滲透油藏資料應用相對較少[1-5]。隨著低滲透油藏儲量開發(fā)規(guī)模的逐步擴大，油氣生產(chǎn)資料的不斷豐富，各種開發(fā)規(guī)律逐漸顯現(xiàn)出來，特別是中石油低滲透類比油藏序列的建立，為低滲透油藏水驅(qū)開發(fā)規(guī)律研究提供了大量的地質(zhì)和開發(fā)資料。在總結(jié)前人成果和分析研究30個低滲透類比油藏資料的基礎(chǔ)上，應用丁型水驅(qū)特征曲線，采用數(shù)理統(tǒng)計和理論推導，建立了低滲透油藏含水率與采出程度關(guān)系新圖版。應用結(jié)果表明，該圖版實用可靠，能夠有效的預測低滲透油藏含水率、采收率等開發(fā)指標。

1 低滲透類比油藏資料分析

在多年研究實踐的基礎(chǔ)上，提出SEC準則下類比油氣藏的建立原則、方法，編制相應的技術(shù)規(guī)范，組織建立中國石油類比油藏序列。針對低滲透油藏地質(zhì)和開發(fā)特點，由不同級別低滲透類比油藏序列中，優(yōu)選出地質(zhì)和開發(fā)資料可靠、具有一定規(guī)模、井網(wǎng)基本完善、注水方式合理、開發(fā)時間較長、水驅(qū)規(guī)律性較好、采收率標定合理的30個油藏(其中12個低滲透油藏，18個特低滲和超低滲油藏)作為低滲透油藏含水率與采出程度關(guān)系新圖版建立的統(tǒng)計資料(表1)。低滲透油藏主要分布在長慶、吉林、大慶、新疆、大港、華北等油區(qū)，油藏滲透率K為0.7～44.6 mD，平均為4.4 mD。表1中的石油地質(zhì)儲量N、可采儲量NR和采收率ER在類比油藏建立時都經(jīng)過了公司相關(guān)專家的審查核實，石油地質(zhì)儲量準確可靠，可采儲量標定依據(jù)充分，結(jié)果合理。

研究表明，低滲透油藏水驅(qū)特征曲線直線段的出現(xiàn)要早于中高滲透油藏，水驅(qū)規(guī)律基本符合丁型水驅(qū)特征曲線類型[6-16]。對30個低滲透油藏資料研究表明：丁型水驅(qū)特征曲線出現(xiàn)的直線段較早，直線段含水率fw最低為15.6%，最高為49.9%，平均在30%左右；標定采收率相對較低，一般為15%～25%，平均為18%左右。表1中a、b的值是由丁型水驅(qū)特征曲線公式結(jié)合可采儲量標定結(jié)果，選取開發(fā)規(guī)律性較好的直線段回歸求得，a一般為1.000 0～2.000 0，平均為1.381 0，b的倒數(shù)B與地質(zhì)儲量N存在4.5倍左右的關(guān)系。

表1 低滲透類比油藏及丁型水驅(qū)特曲線參數(shù)

2 低滲透油藏含水率與采出程度關(guān)系圖版建立

2.1 水驅(qū)控制儲量計算

水驅(qū)控制儲量是研究油藏水驅(qū)開發(fā)規(guī)律的重要參數(shù)[17-22]，是含水率與采出程度關(guān)系圖版建立的基礎(chǔ)，直接影響到油藏采出程度的計算。繪制各油藏斜率倒數(shù)與其相對應地質(zhì)儲量的關(guān)系(圖1)，經(jīng)線性回歸，得到相關(guān)系數(shù)為R2=0.999 4，經(jīng)驗公式為：

N=4.5B

(1)

由圖1可知，地質(zhì)儲量與丁型水驅(qū)特征曲線斜率倒數(shù)B呈很好的正比例線性關(guān)系，回歸精度較高。由表1可知，應用式(1)計算的水驅(qū)控制儲量與石油地質(zhì)儲量對比相對誤差較小，誤差基本在10%以內(nèi)，符合程度較高，可用于開發(fā)中后期低滲透油藏水驅(qū)控制儲量計算。

圖1 N與B關(guān)系曲線

2.2 含水率與采出程度關(guān)系公式推導

丁型水驅(qū)特征曲線是累計液油比與累計產(chǎn)水量之間的關(guān)系曲線，在1972年由前蘇聯(lián)學者納扎洛夫以經(jīng)驗公式形式提出[23-24]，其表達式為：

(2)

累計產(chǎn)油量與含水率的關(guān)系式為：

(3)

最終可采儲量為：

(4)

式中：Wp為累計產(chǎn)水量，104t；Np為累計產(chǎn)油量，104t；Lp為累計產(chǎn)液量，104t；fwo為極限含水率，%。

式(4)減去式(3)整理得：

(5)

又已知NR=NER，Np=NRo，將其代入式(5)可得：

(6)

式中：Ro為采出程度，%。

當極限含水率為98%時，式(6)可變形為：

(7)

將式(1)代入式(7)后變形可得含水率與采出程度關(guān)系式：

(8)

2.3 含水率與采出程度關(guān)系圖版建立

選定7種不同的采收率，利用式(8)計算出不同采出程度下含水率，建立含水率與采出程度關(guān)系圖版(圖2)。其中，a取30個類比油藏平均值1.3810。該圖版是多個低滲透油藏含水率與采出程度統(tǒng)計規(guī)律，代表低滲透油藏開發(fā)總體的水驅(qū)變化情況，反應油藏開發(fā)的平均水平。因此，將油藏開發(fā)的實際采出程度與對應的含水率繪制在該圖版上，可以根據(jù)實際曲線變化趨勢與圖版的擬合情況和指向，確定采收率，預測油藏含水率變化等開發(fā)指標。

圖2 低滲透油藏含水率與采出程度關(guān)系新圖版

3 低滲透油藏含水率與采出程度關(guān)系圖版特征分析

3.1 含水率變化特征分析

建立的含水率與采出程度關(guān)系新圖版，是由丁型水驅(qū)特征曲線公式推導，并結(jié)合30個低滲透類比油藏水驅(qū)參數(shù)綜合取值求得，描述的是一組不同采收率條件下的含水變化規(guī)律曲線，由圖2可知，圖版遵循含水率與采出程度的“凹”型變化規(guī)律。隨著油藏采出程度的不斷提高，含水率上升速度逐漸加快，表現(xiàn)出開發(fā)前期含水上升緩慢、后期快速上升的特點，可采儲量大部分在低含水階段采出。由于新圖版是多個油藏含水率與采出程度統(tǒng)計規(guī)律，因此，與相滲理論曲線推導的含水率變化規(guī)律有一定差異，主要表現(xiàn)在采油初期。油藏初期含水率與實際偏差較大，因為油藏開發(fā)初期沒有形成穩(wěn)定的水驅(qū)規(guī)律，受油藏開發(fā)調(diào)整工作量影響較大。由圖版可知，采收率越低，油藏初期含水率越高，反之，采收率越高，油藏初期含水率越低。

3.2 采收率變化特征分析

由新圖版建立原理可知，預測的水驅(qū)控制儲量(4.5B)是圖版采出程度計算的基礎(chǔ)，直接影響到油藏的最終采收率。由于油藏開發(fā)后儲量動用程度不同，導致水驅(qū)預測的控制儲量與實際計算動用儲量有一定差異。如果水驅(qū)預測的控制儲量小于動用地質(zhì)儲量，說明油藏水驅(qū)控制儲量程度低，新圖版預測的采收率要比實際偏小；反之，預測的水驅(qū)控制儲量大于動用地質(zhì)儲量，新圖版預測的采收率比實際偏大；當水驅(qū)控制儲量與動用儲量吻合時，表明預測的采收率符合油藏實際開發(fā)效果。由圖2可知，油藏初期含水越高，預測采收率越低，隨著初期含水率下降，預測的采收率不斷提高。

3.3 圖版驗證

童氏含水率與采出程度關(guān)系圖版是由甲型水驅(qū)特征曲線推導求得，是中、高滲透油田開發(fā)中、后期含水率與采出程度統(tǒng)計規(guī)律，是一種常用的含水率預測方法[25-27]。為驗證圖版可靠性，選取開發(fā)時間較長的3個低滲透油藏(新立老區(qū)、安塞坪北和華池華201)，采用動態(tài)法標定其采收率分別為17.1%、27.6%、30.2%，將3個油藏的實際含水率和采出程度的數(shù)據(jù)繪制在童氏圖版上(圖3)。由圖3可知，3個油藏的含水變化規(guī)律不符合童氏圖版，預測的采收率分別為27.0%、37.0%、42.0%，與實際標定的采收率相差較大。將這3個油藏的實際含水率和采出程度的數(shù)據(jù)繪制在低滲透油藏含水率與采出程度關(guān)系的新圖版上(圖4)，由圖4可知，3個油藏的含水變化規(guī)律符合新圖版，預測的采收率分別為17.0%、27.0%、30.0%。

圖3 童氏含水率與采出程度關(guān)系圖版

圖4 3個低滲透油藏含水率與采出程度關(guān)系圖版

3.4 圖版的應用條件分析

應用新圖版時，油藏滲透率應小于50 mD，歷史開發(fā)動態(tài)資料應齊全，其數(shù)據(jù)及可靠性才足以確定合理的水驅(qū)規(guī)律，由于丁型水驅(qū)特征曲線出現(xiàn)的直線段早于其他水驅(qū)曲線類型，一般含水率大于30.0%后可以應用。

新圖版適用于開發(fā)調(diào)整工作量較小，含水率隨采出程度變化規(guī)律較好，與圖版中曲線趨勢擬合程度較高的油藏。而對于開發(fā)調(diào)整較頻繁、含水率隨采出程度變化較大的油藏，可利用該圖版判斷開發(fā)調(diào)整的階段效果。

4 應用實例

以新疆油區(qū)A油藏為例，應用油藏累計產(chǎn)油量、累計產(chǎn)水量等實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對油藏水驅(qū)控制儲量和含水率進行預測，并與童氏圖版預測結(jié)果進行對比。

4.1 A油藏基本概況

A油藏屬于低滲透砂巖油藏，滲透率為7.22 mD，地層原油黏度為1.0 mPa·s，有效厚度為7.9 m，孔隙度為16.5%，含油飽和度為59.8%。2002年1月，采用300 m井距反九點法面積注水井網(wǎng)一套層系投入開發(fā)，截至2017年年底，動用含油面積為14.8 km2，動用地質(zhì)儲量為795.83×104t，綜合含水率為89.10%，采出程度為19.28%，標定采收率為21.90%，技術(shù)可采儲量為174.40×104t。

4.2 水驅(qū)控制儲量計算

根據(jù)實際開發(fā)動態(tài)數(shù)據(jù)，采用丁型水驅(qū)特征曲線公式標定可采儲量(圖5)，回歸直線段為2009年7月至2017年12月，回歸系數(shù)a1為1.350 9，b1為0.005 4，標定技術(shù)可采儲量為169.49×104t，采收率為21.30%。應用式(1)計算水驅(qū)控制儲量為833.23×104t，與動用地質(zhì)儲量相比誤差在5%以內(nèi)，符合程度較高。

圖5 新疆油區(qū)A油藏丁型水驅(qū)特征曲線

4.3 油藏含水率預測

利用油田實際含水率與采出程度數(shù)據(jù)，采用式(8)對A油藏含水率進行預測(表2)。通過對比實際數(shù)據(jù)和預測數(shù)據(jù)可知，新圖版預測的含水率與實際數(shù)據(jù)相對誤差較小，預測精度較高，整體效果較好。由含水率預測情況來看，含水率大于30.0%以后，含水率越高，預測的精度越高；而童氏圖版預測含水率與實際數(shù)據(jù)相比誤差較大，說明新圖版預測的油藏含水率結(jié)果更接近實際值，可靠性較高。

表2 新疆油區(qū)A油藏實際含水率與預測含水率結(jié)果對比

5 結(jié) 論

(1) 低滲透油藏具有滲透率低，產(chǎn)能低，豐度低，儲層連續(xù)性差，開發(fā)前期含水上升緩慢、后期快速上升特點，可采儲量大部分在低含水階段采出，水驅(qū)規(guī)律一般符合丁型水驅(qū)特征曲線。

(2) 丁型水驅(qū)特征曲線斜率倒數(shù)B與地質(zhì)儲量N呈很好的線性關(guān)系，新方法計算的水驅(qū)控制儲量與動用地質(zhì)儲量相比誤差較小，符合程度較高，可用于開發(fā)中后期低滲透油藏水驅(qū)控制儲量計算。

(3) 利用丁型水驅(qū)特征曲線，建立低滲透油藏含水率與采出程度圖版，考慮的資料比較全面，能夠準確評價低滲透油藏水驅(qū)開發(fā)效果，較好地預測含水率、采收率的開發(fā)指標，評價結(jié)果客觀合理，值得推廣應用。