強水驅海相砂巖特高含水期剩余油分布預測研究

伍文明

（中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東深圳 518000）

1 問題的提出

1.1 強水驅海相砂巖油田開發(fā)特點

南海珠江口盆地油田以海相砂巖為主，具有構造幅度平緩、儲層連續(xù)穩(wěn)定、天然能量充足等特點[1-3]。海相砂巖孔隙度滲透率高，儲層物性較好，依靠天然能量開發(fā)，開發(fā)效果較好。經(jīng)過多年的高速開發(fā)，南海東部海相砂巖油藏整體進入特高含水期、特高采出程度的“雙特高”階段，由于動態(tài)及靜態(tài)儲層非均質的影響，剩余油高度分散，剩余油分析和精準預測的挑戰(zhàn)逐漸增大。

油藏數(shù)值模擬方法在剩余油分析和展布預測中一直發(fā)揮著重要作用，在油田進入到“雙特高”階段剩余油精準分析的需求更為顯著。南海東部海相砂巖由于產(chǎn)能較高，一般采用少井高產(chǎn)、大液量的開采模式，通常單井最高液量為日產(chǎn)液2 500 m3，對于這類生產(chǎn)井模擬含水偏差1%導致的預測日產(chǎn)油就相差25 m3，對生產(chǎn)井以及油田的經(jīng)濟開發(fā)決策影響極大，由于特高含水期老油田儲量基數(shù)大，模擬精度對可采儲量和年產(chǎn)貢獻的影響相當可觀。

1.2 剩余油模擬現(xiàn)狀

剩余油分布的研究是國內(nèi)老油田開發(fā)的重要課題，也是有待深入研究的高難度項目。剩余油分布的研究方法按專業(yè)大致劃分為四大類：地質、地震方法；油藏工程、試井及數(shù)值模擬方法；室內(nèi)實驗技術和工藝技術。對于開發(fā)初期研究剩余油的油層體積規(guī)模只限于“大規(guī)?！钡姆秶?，但隨著油田開發(fā)的深入，剩余油的分布將更加復雜和零散，研究剩余油的重點也應由“大規(guī)?！敝鸩较颉靶∫?guī)?！鄙踔痢拔⒁?guī)?！卑l(fā)展，以適應油層剩余油分布的實際變化[4]。對于開發(fā)中后期剩余油分析，核心問題是要解決剩余油飽和度的精準計算與儲層中殘余油的精確定位，以往的儲層非均質性研究側重于靜態(tài)研究，而往往忽視動態(tài)資料的利用，開發(fā)后期對于精細油藏描述地質建模與數(shù)值模擬基礎數(shù)據(jù)的精準度提出了更高要求。

1.3 物性時變分析主要原因

隨著油田開發(fā)進入開發(fā)中后期，長期沖刷的巖石孔喉結構發(fā)生變化，油水相對運動關系也必然出現(xiàn)不同程度改變，近年來，許多學者用室內(nèi)實驗、測井方法、動態(tài)測試等方法對陸上油田開展了大量物性時變相關研究[5-7]，由于海上油田取心成本高，可用巖心資料較少，近幾年逐漸針對海上油田水驅后儲層參數(shù)變化規(guī)律開展了部分研究[8-10]。針對海相砂巖油藏長期水驅后儲集層物性變化規(guī)律不明的問題，對比分析開發(fā)井與探井巖心多項實驗結果。研究了長期水驅后儲集層物性、孔隙結構、黏土礦物、潤濕性的變化規(guī)律。在目前常規(guī)的油藏數(shù)值模擬研究工作中假定儲層物性不會變化，對于油藏某類具體流動單元，通常認為驅油效率和殘余油都是定值，采用一條相滲曲線表征具體流動單元的整個生產(chǎn)過程。

生產(chǎn)實踐表明，儲層巖石和流體等物性參數(shù)隨生產(chǎn)過程是逐漸動態(tài)變化的[11]，南海東部油田后期測井資料表明強水驅海相砂巖在特高含水階段殘余油飽和度逐漸降低（驅油效率提高），為解決生產(chǎn)獲得的巖石和流體參數(shù)的變化規(guī)律，傳統(tǒng)做法是結合油藏動態(tài)并依靠現(xiàn)場工程師的經(jīng)驗，分階段歷史擬合等效模擬表征開發(fā)過程中物性參數(shù)的變化，但在預測階段由于無明確規(guī)律可循，導致預測的精度和可靠性降低很多。

雖然物性時變已經(jīng)獲得了一定研究，但由于很長一段時間模擬手段和時變規(guī)律的獲得都存在較大困難。通常僅用初始巖樣獲得的一條相滲曲線參與油藏數(shù)值模擬，大部分油田一般只在油藏未開發(fā)初始狀態(tài)鉆取巖心測試相滲，油田開發(fā)中后期重新取樣測試相滲的甚少，這在特高含水期剩余油分析中存在很大不足。此外由于驅油效率實驗研究存在一定局限性，沒有得到一個具有可對比的實驗流程，室內(nèi)實驗測定真實巖心驅油效率沒有統(tǒng)一的結束標準。對確定的儲層來說達到經(jīng)濟極限時間較長，為節(jié)約測試時間，一般結束時間為含水98%或者不出油為止，實驗室相滲實驗測得的殘余油普遍偏高。

2 考慮物性時變模擬的剩余油分布研究新方法

物性參數(shù)的變化對開發(fā)中后期的開發(fā)效果和數(shù)值模擬影響很大，雖然近年來針對物性時變開展了大量研究，但如何表征物性時變的變化過程并指導實際剩余油分析的研究還不夠深入，無法將實驗成果直接應用到油藏數(shù)值模擬中，剩余油飽和度分布預測精度不高，無法準確指導開發(fā)調(diào)整，目前常用的表征方法主要是采用自編軟件的方式進行處理[12，13]，但軟件的推廣難度以及表征精度難以驗證。

2.1 物性時變新方法的優(yōu)勢

物性參數(shù)是數(shù)值模擬的重要參數(shù)，本文采用綜合考慮物性時變模擬耦合時移測井飽和度擬合技術的分布研究新方法，通過物性時變表征了物性參數(shù)隨開發(fā)強度的變化規(guī)律[14，15]，耦合模擬描述了動態(tài)非均質性隨著生產(chǎn)動態(tài)和物性參數(shù)的變化，結合時移測井飽和度擬合技術在生產(chǎn)動態(tài)擬合的基礎上驗證了數(shù)值模擬的精確度，真正實現(xiàn)了物性時變模擬在時間、空間多維度的模擬，以及從巖心到油藏的跨尺度模擬。采用物性時變解決了以往殘余油只用一個定值的弊端，新的方法不僅考慮生產(chǎn)動用對儲層的改造，也避免人為因素導致的模型不確定性（見圖1）。

圖1 常規(guī)模型與時變模型對比

2.2 物性時變新方法的主要機理

物性時變描述的是水驅油開發(fā)過程中由于物理化學反應，使儲層和流體性質發(fā)生變化，而這個儲層（如滲透率、潤濕性、相滲）和流體（如黏度）等性質的變化又會反過來對生產(chǎn)動態(tài)產(chǎn)生影響，物性時變能更好的模擬地層真實情況。影響水驅油效率和物性參數(shù)時變的重要因素是儲層的孔隙結構變化，在邊底水長期沖刷下水驅油藏的孔隙結構、潤濕性和驅油效率發(fā)生了較大的變化。經(jīng)過長期高強度水驅，儲層參數(shù)不斷實時變化，殘余油和驅油效率也在變化。通過分析認識水驅過程中儲層參數(shù)時變機理表征油田開發(fā)過程中的物性時變，本次時變規(guī)律主要通過實驗描述全時間段長期水驅條件下物性參數(shù)變化。

2.3 物性時變新方法的主要步驟

（1）首先分析水驅油過程中儲層參數(shù)時變機理，通過開展機理和實驗分析，尋找主控時變因素，通過實驗或生產(chǎn)數(shù)據(jù)回歸出影響開發(fā)動態(tài)的主要時變參數(shù)，引用面通量優(yōu)選參數(shù)定量表征實現(xiàn)儲層參數(shù)時變表征；（2）建立水驅過程中儲層參數(shù)時變規(guī)律的動態(tài)綜合表征方法，以面通量表征的時變參數(shù)規(guī)律為基礎，基于Petrel RE 平臺采用INTERSECT 軟件內(nèi)嵌的Python語言編譯；（3）探索基于時變參數(shù)的油藏數(shù)值模擬方法，采用生產(chǎn)動態(tài)擬合耦合時移測井飽和度擬合技術，采用INTERSECT 軟件調(diào)用時變算法進行耦合表征實現(xiàn)儲層參數(shù)的連續(xù)變化，通過儲層參數(shù)時變數(shù)值模擬提高水驅油藏水驅效率預測精度，指導水驅砂巖油藏的挖潛，技術流程（見圖2）。

圖2 物性時變研究流程圖

3 靶區(qū)應用

3.1 靶區(qū)概況

X3 油田為海相三角洲前緣相以及三角洲平原相砂巖沉積，靶區(qū)目前處于雙特高開發(fā)階段（采出程度高于60%、含水率高于95%），挖潛難度非常大。開展物性時變技術的研究和攻關，通過采用物性時變模擬表征技術，結合機理實驗解釋了X3 油田隨水驅強度增加而殘余油逐漸下降的趨勢，解釋了高含水油田后期含水降低的現(xiàn)象，提高了剩余油預測精度并增加了挖潛目標，從而提高油田采收率。在考慮物性時變模擬的同時開展時移飽和度擬合，考慮物性參數(shù)動態(tài)時變后高含水期含水上升趨勢及含水預測更為合理（見圖3）。

圖3 考慮時變與不考慮時變歷史擬合對比

以含水率擬合情況驗證時變參數(shù)吻合率，以過路井飽和度擬合情況驗證剩余油飽和度預測符合率，時移過路井飽和度擬合驗證模型擬合精度，同時與生產(chǎn)動態(tài)雙參數(shù)約束修正模型[16]。通過新技術獲得顛覆傳統(tǒng)的剩余油分布新認識，指導剩余油挖潛新方向。采用常規(guī)模擬方法模擬的縱向剩余油分布比較平均、分散，而時變模擬新方法垂向上剩余油分布差異性更為明顯，局部區(qū)域更為富集（見圖4、圖5）。

圖4 常規(guī)模擬與時變模擬縱向剩余油分布對比

圖5 常規(guī)模擬與時變模擬平面剩余油分布對比

3.2 應用效果

基于主流商業(yè)軟件INTERSECT，通過開展時移測井飽和度擬合耦合物性時變模擬，在此基礎上分析剩余油分布規(guī)律，提出了調(diào)整井及提液措施，預計油田將提高采收率3%，措施效果較好，采收率高達70%。

4 結論

（1）通過考慮物性時變，引入面通量定量表征物性參數(shù)時變，改變以往整體用一個殘余油值，不能反映油藏實際的弊端，精細刻畫了儲層時變參數(shù)隨水驅強度變化的規(guī)律，動態(tài)非均質性對剩余油的刻畫更為合理。

（2）時移測井飽和度擬合耦合物性時變的模擬新方法預測剩余油分布更為精細，更有利于尋找潛力，實現(xiàn)井網(wǎng)結構精細調(diào)整。