數(shù)值模擬方法在剩余油分布研究中的應用

李健

摘要：油藏中的原油，經(jīng)過多次不同方式的開采之后，仍然保存在油藏之中的原油即為剩余油。剩余油開采難度較大，但作為中后期油田提高產(chǎn)能的可靠途徑，是不少油田企業(yè)必須面臨的問題之一。本文簡要討論了剩余油研究的現(xiàn)狀，希望可供研究人員參考。

關鍵詞：剩余油;分布;影響因素;數(shù)值模擬

以往在油田開發(fā)、動態(tài)分析、方案編制等工作中，主要應用原始的測試等資料，采用油藏工程常規(guī)方法分析潛力、擬定措施，這種定性研究難以滿足油田特高含水期精細分析、精細挖潛的要求。而油藏數(shù)值模擬技術就是一種更快速、更直觀、信息處理更加迅速進行油藏精細描述、油藏定性評價的一種手段，對剩余油分布等研究達到量化描述水平，為油田特高含水期的精細挖潛提供有利條件。剩余油研究，作為中后期提高油田產(chǎn)能的可靠途徑，備受研究者關注。簡要分析了影響剩余油分布的兩個因素：地質(zhì)因素與開發(fā)因素，同時對剩余油分布研究中的方法，結合實例進行了簡單探討。最后對數(shù)值模擬研究結果的不確定性進行了討論，以提升數(shù)值模擬方法的精度。

1.剩余油分布的影響因素

1.1地質(zhì)因素

沉積微相的展布是控制油水平面運動的主要因素。研究發(fā)現(xiàn)，剩余油分布因素主要為以下幾點：1）空間中的砂體幾何展布形態(tài)。砂體頂--底界面的起伏形態(tài)、油層的構造控制著剩余油的形成分布，除此之外，還影響著油井的生產(chǎn)。2）存在著不同的微相物性。不同的微相物性之間存在差異，此種差異會影響油井的生產(chǎn)能力。3）砂體內(nèi)部結構。砂體內(nèi)部結構呈現(xiàn)出向上的韻律性。研究發(fā)現(xiàn)，在正韻律的油層頂部易形成剩余油富集，在反韻律油層的底部易形成剩余油富集，在復合韻律層垂直向上會出現(xiàn)滲透段，易形成剩余油富集。

1.2開發(fā)因素

1）井網(wǎng)分布不均勻。對于整個開采區(qū)沒有分層系開采，而是采用一個井網(wǎng)，這種情況會引起層位井網(wǎng)的不均勻，容易形成剩余油。當井網(wǎng)分布不均勻時，一些油藏區(qū)域中分布有井網(wǎng)，一些油藏區(qū)域無分布井網(wǎng)，則這些無井網(wǎng)油藏區(qū)域會存在較多的剩余油。

2）開采區(qū)域各地層段的滲透率。在多層開采的前提下，地層各段的滲透率不同，則會影響啟動壓差。若在同一個啟動壓差下工作，低滲透層會出現(xiàn)不動用現(xiàn)象，形成剩余油富集。

3）相帶與注采井之間的配置關系。在進行注水層選擇時，要考慮沉積微相展布。注水層是由不同相帶的砂體組成，因此各層的滲透率不盡相同，各層之間的吸水能力也有所差異。

4）有采油井無注水井的區(qū)域。油藏中的原油經(jīng)過一段時間的開采后，地層壓力下降，若無注水井進行增壓，則剩余油無法開采出來，因此會形成剩余油富集的死油區(qū)。有注水井無開采井的區(qū)域，由于沒有生產(chǎn)，該區(qū)域的地層壓力將會維持不變，但注水井的吸水能力較低。對于無注水井無開采井的情況，由于儲層沒有被使用，剩余油的飽和度不會發(fā)生變化。

2.數(shù)值模擬方法在剩余油分布研究中的應用

對于油田企業(yè)來講，開展剩余油研究的目的就是為了更好地開發(fā)資源，而其中的關鍵一步就是要掌握剩余油在空間上的分布情況。就目前來看，進行剩余油研究的方法有多種，主要包括地質(zhì)方法、油藏工程、試井以及數(shù)值模擬方法、室內(nèi)試驗等。而油藏的數(shù)值模擬方法是剩余油研究中應用最為廣泛的方法之一。相比于其他研究方法，該方法具備操作簡便，節(jié)省資源等優(yōu)點，因此在剩余油研究方面有著多重優(yōu)勢。學者們也使用該方法進行過多次剩余油分布研究，郭鳴黎利用數(shù)值模擬方法對復雜斷塊油田進行剩余油分布特性研究，研究成果在該區(qū)塊的開發(fā)中取得了不錯的效果。張彥輝等使用該方法對大慶油田三類油層聚合物進行了模擬研究，獲得了剩余油在不同時間段內(nèi)的分布情況，為日后的開采提供了便利。該方法的最大特點為可以定量預測剩余油的分布特性，具有強大的功能，但仍然存在著些弱點，除了受制于研究者的經(jīng)驗和水平之外，研究結果還容易受到數(shù)據(jù)準確性的影響。

3.研究結果不確定性探討

油藏數(shù)值模擬方法是在研究過程中通過計算機協(xié)助，依托油藏地質(zhì)模型、數(shù)值模型以及滲流數(shù)學物理方程來表征油水運動規(guī)律和剩余油分布特性的一種方法。由于該方法在各個環(huán)節(jié)都有可能存在不確定性，所以需要進一步探討。

3.1數(shù)據(jù)收集過程中的不確定性

在進行地質(zhì)建立模型和油藏的數(shù)值模擬過程中，需要收集該油藏的完整實際的井位數(shù)據(jù)、測井數(shù)據(jù)、地質(zhì)研究數(shù)據(jù)、油藏物性化驗分析數(shù)據(jù)、井措施、生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及監(jiān)測數(shù)據(jù)等，從而更加精確的進行數(shù)據(jù)建模。但這些數(shù)據(jù)存在著先天性的誤差，比如，設備的測量誤差和人為的測量誤差等。除此之外，還存在著多解性的可能，將會從根本上導致原始油水分布數(shù)據(jù)的不確定性，從而導致數(shù)值模擬方法針對剩余油分布特性預測的準確性。

3.2地質(zhì)模型的不確定性

完全隨機模擬技術是傳統(tǒng)的三維建模中常見的方法之一。隨著對精確度提出了更高的要求，得益于科學技術的發(fā)展?，F(xiàn)在常用的建模方法會以前期多收集的數(shù)據(jù)為主約束，例如，沉積相、地震、巖相、砂體的展布形態(tài)等，之后利用軟件中自帶的隨機算法進行“半確定性”建模方法。由此看出，“半確定性”建模方法對前期數(shù)據(jù)的準確性要求更高。除此之外，油藏構造的不同會嚴重影響建立模型的精度，構造比較復雜的地層建模的復雜性與特殊性，都會使三維地質(zhì)建模的不確定性大大增加，會給之后的研究工作帶來難題。

3.3建模及數(shù)值模擬軟件的不確定性

在將地質(zhì)三維模型搭建后，需要利用專業(yè)軟件進行數(shù)值模擬。進行數(shù)值模擬的中心思想便是將實際的油藏抽象化，并通過網(wǎng)格劃分，求解計算來動態(tài)模擬油藏中油水的滲流過程。在模擬過程中，每個網(wǎng)格被賦予一套油藏數(shù)據(jù)值，每個網(wǎng)格可被視為一個均質(zhì)體。之后通過微分均勻模型來實現(xiàn)宏觀上的油藏非均勻性。但是在實際中，油藏模型是一個絕對的非均質(zhì)模型，因此通過上述方法來進行數(shù)值模擬大大減弱了油藏的非均質(zhì)性，降低了數(shù)值模擬的精度。

該過程中的數(shù)值模型是利用差分，將數(shù)學物理模型轉換為動態(tài)參數(shù)關系的代數(shù)方程組，使本來在時間與空間上連續(xù)的數(shù)學模型變?yōu)椴贿B續(xù)的數(shù)學模型，這樣一來，可能會造成數(shù)值彌散，且數(shù)值模型的近似程度與差分格式等有關，這些都是客觀上無法避免的誤差。因此以上因素均會影響油藏數(shù)值模擬的精確度。

3.4數(shù)值模擬歷史擬合精度的不確定性

除了以上三個不確定因素外，油藏數(shù)值模歷史擬合也是影響精度的一大因素。歷史擬合需要對整個油藏儲量、地層數(shù)據(jù)、產(chǎn)油量、產(chǎn)水量以及單井產(chǎn)量等進行擬合，擬合精度會影響剩余油分布特性研究的精確度。

4.結論與認識

油藏數(shù)值模擬已成為油田開發(fā)研究、解決油田開發(fā)決策問題的強有力的工具，在衡量油田開發(fā)效果的好壞，預測投資，對比油田開發(fā)方案，評價提高采收率方法等方面應用極為廣泛。剩余油分布特性一直是研究者在油田中后期開發(fā)過程中的重點關注內(nèi)容。經(jīng)過多年發(fā)展，油藏數(shù)值模擬方法逐漸成為被廣泛應用的方法之一。該法與其他方法相比具備多重優(yōu)勢，但仍存在些不足，主要體現(xiàn)在數(shù)值模擬的精度方面。因此在使用該法進行研究時，要注意建模的合理性以及數(shù)據(jù)的準確性，減少不確定性，從而降低剩余油開采中的風險。

參考文獻：

[1]史玉成;張審琴;趙為永;張慶榮;柳譽劍;楊勇;油藏數(shù)值模擬剩余油分布研究質(zhì)量控制與精度檢驗[J];石化技術;2015年04期

[2]陳琦;吳杰;周雪菡;劉新球;基于油藏精細描述的復雜小斷塊剩余油分布研究[J];石油化工應用;2013年01期

[3]劉廣天;李保振;汪國輝;多層復雜斷塊油藏剩余油表征方法研究[J];科學技術與工程;2012年14期

[4]王福林;劉義坤;任芳祥;尹萬泉;遼河油田歡127塊興隆臺油層剩余油分布研究[J];斷塊油氣田;2008年06期