基于河道邊界控制的窄薄油藏平面注采調(diào)整均衡驅(qū)替技術(shù)

王記俊，周海燕，孫 強(qiáng)，鄧 琪，楊 磊，孔超杰

(中海石油(中國(guó))有限公司 天津分公司，天津 300459)

渤海BZ油田屬于典型的條帶狀型淺水三角洲沉積的稠油油田，含油砂體形態(tài)各異，橫向展布變化快，儲(chǔ)層非均值性強(qiáng)，注采井沿河道方向呈線性排列，注入水極易沿河道單方向突進(jìn)，造成水驅(qū)不均衡[1-2]。目前BZ油田已進(jìn)入高含水開發(fā)階段，綜合含水75%，采出程度11%，在低油價(jià)的背景下，深入研究適合條帶狀油田的注采調(diào)整方法，實(shí)現(xiàn)油田的均衡驅(qū)替是最經(jīng)濟(jì)有效的增產(chǎn)措施。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在注采調(diào)整方法上開展了大量的研究工作，并提出了一系列的優(yōu)化方法，但在這些方法中未考慮河道形狀、注采關(guān)系及儲(chǔ)層非均質(zhì)性等因素的影響[3-5]。條帶狀油藏由于受到河道邊界的制約，注采關(guān)系復(fù)雜，在平面上很難形成規(guī)則的面積注采井網(wǎng)，要想實(shí)現(xiàn)均衡驅(qū)替目前國(guó)內(nèi)外沒(méi)有成功的經(jīng)驗(yàn)可以參考[6]。因此，本文考慮河道形狀、寬度、夾角、注采模式、注采井距、儲(chǔ)層物性及注采壓差等多種因素的影響，建立不同河道沉積模式的注采井間劈分系數(shù)計(jì)算新方法。

1 直河道注采井間劈分系數(shù)計(jì)算

根據(jù)單河道精細(xì)解剖的成果，河道中心厚邊部薄，直河道存在三種注采關(guān)系：厚注厚采(中注中采)、厚注薄采(中注邊采)、薄注厚采(邊注中采)[7-8]。以厚注厚采為例，見(jiàn)圖1，沿著河道方向注采關(guān)系為一注兩采，應(yīng)用鏡像反應(yīng)及勢(shì)的疊加原理，引入河道邊界的約束，經(jīng)過(guò)復(fù)位勢(shì)函數(shù)變換推導(dǎo)河道邊界約束下河道中心一口油井的勢(shì)函數(shù)為[9-11]：

(1)

式中：Φ為河道任意位置處的勢(shì)函數(shù)；Q為油井產(chǎn)能，m3/d；a為河道寬度，m；h為地層厚度，m。

根據(jù)勢(shì)函數(shù)與壓力的關(guān)系，以采油井為中心得到河道邊界約束下的油井產(chǎn)能公式：

(2)

式中：pe為供給壓力，MPa；pwf為井底流壓，MPa；k為地層滲透率，mD；μ為原油黏度，mPa.s；d為注采井距，m；rw為井筒半徑，m。

以注水井為中心，假設(shè)注水井總注水量為單位1，推導(dǎo)注水量沿著河道方向的采油井的劈分系數(shù)λ與井距、河道寬度、河道厚度及滲透率之間的關(guān)系為：

(3)

式中：k1、k2分別為采油井q1井、q2井的滲透率，mD；h1、h2分別為采油井q1井、q2井的地層厚度，m；pwf1、pwf2分別為采油井q1井、q2井的井底流壓，MPa；d1為注水井與采油井q1井的井距，m；d2為注水井與采油井q2井的井距，m；a1、a2分別為采油井q1井處、q2井處的河道寬度，m。

對(duì)于厚注薄采及薄注厚采的河道模式，注水量沿河道方向的劈分系數(shù)與厚注厚采型的形式相同[12-13]，只是河道參數(shù)ΔM的形式不同。

厚注薄采型河道參數(shù)為：

薄注厚采型河道參數(shù)為：

式中：θ1為采油井q1井與注水井的連線與河道方向的夾角；θ2為采油井q2井與注水井的連線與河道方向的夾角。

以河道寬度100～800 m、井距100～600 m、生產(chǎn)壓差2～6 MPa、儲(chǔ)層滲透率500～3 000 mD、儲(chǔ)層厚度4～12 m的直河道為例，研究?jī)?chǔ)層物性、生產(chǎn)壓差及井距之比對(duì)注水量劈分系數(shù)的影響，見(jiàn)圖2。

由圖2可見(jiàn)：地層參數(shù)ΔKH、生產(chǎn)壓差ΔP及河道寬度之比與注水量劈分系數(shù)呈正比，注采井距之比與注水量劈分系數(shù)呈反比。隨著ΔKH值增加，當(dāng)大于1時(shí)，即河道上游的采油井儲(chǔ)層物性較好，注水量劈分系數(shù)逐漸增加，增加的幅度逐漸減緩；隨著ΔP增大，當(dāng)大于1時(shí)，即河道上游的采油井生產(chǎn)壓差大于下游采油井的生產(chǎn)壓差，劈分系數(shù)逐漸增大，增加的幅度逐漸減緩；物性參數(shù)和生產(chǎn)壓差對(duì)注水量劈分系數(shù)的影響幅度較大。隨著注采井距之比的增大，當(dāng)大于1時(shí)，即河道上游注采井距大于下游注采井距，注水量劈分系數(shù)逐漸變小，變小的幅度迅速減緩；隨著河道寬度之比的增大，當(dāng)大于1時(shí)，即上游河道寬于下游河道，注水量劈分系數(shù)逐漸增大，增加的幅度迅速減??；河道寬度與注采井距對(duì)注水量劈分系數(shù)的影響幅度較小。

在條帶狀油藏的注采調(diào)整中，對(duì)注水量劈分系數(shù)影響最大的參數(shù)是儲(chǔ)層物性和生產(chǎn)壓差，其中儲(chǔ)層物性是先天因素，很難改變，一旦井位確定，井距和河道寬度也就不能改變，因此在注采調(diào)整中主要調(diào)整的參數(shù)是壓差。在確定井位之前，為了實(shí)現(xiàn)均衡驅(qū)替，可以綜合考慮儲(chǔ)層物性、河道寬度，確定合適的注采井距[12-13]。

厚注薄采型注采關(guān)系調(diào)整中，注采井與河道的角度以及注水井與采油井之間的有效厚度也是影響注水量劈分系數(shù)的重要參數(shù)(見(jiàn)圖3)。

由圖3可見(jiàn)：注采井與河道的角度對(duì)注水量劈分系數(shù)的影響程度很小，而厚注薄采型由于注采井間的厚度差異導(dǎo)致注水量劈分系數(shù)隨著采油井有效厚度的減小，逐漸變小，減小的幅度逐漸變緩。

2 實(shí)例應(yīng)用

BZ油田C30井組于2006年投產(chǎn)投注，精細(xì)刻畫剩余油分布如圖4所示。由圖4(a)的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)可以看出，注入水大部分流向C23、C27及C26三口井，而C10和C31井受效較差，這主要是由于多期次河道縱向疊置、河道寬度、物性及注采井距和注采壓差的差異造成的。

由圖4(b)可見(jiàn)：通常對(duì)注水井注水量在平面上的劈分是按照周圍受效井?dāng)?shù)平均分配或者按照KH值進(jìn)行劈分，預(yù)測(cè)的剩余油分布狀況與開采現(xiàn)狀嚴(yán)重不符。由圖4(c)可見(jiàn)：應(yīng)用本次提出的新方法，計(jì)算注水量在平面上分布，預(yù)測(cè)的剩余油分布與開采現(xiàn)狀很好地匹配，能更精確地刻畫剩余油分布。

3 結(jié)論

1)以改善水驅(qū)為宗旨，以均衡驅(qū)替為目標(biāo)，應(yīng)用鏡像反應(yīng)及勢(shì)的疊加原理，以單河道為研究對(duì)象，推導(dǎo)河道邊界約束下的注水量的精細(xì)劈分系數(shù)，形成了河道形狀、寬度、儲(chǔ)層物性、注采井距、生產(chǎn)壓差與注水量劈分系數(shù)之間的關(guān)系圖版。

2)應(yīng)用該方法能快速準(zhǔn)確計(jì)算注水量的劈分系數(shù)，更精確地刻畫平面剩余油分布；還可應(yīng)用于指導(dǎo)平面產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整，確定合理注采壓差，指導(dǎo)注水井增注及采油井提液等。

5 結(jié)論與建議

1)準(zhǔn)中4區(qū)塊易失穩(wěn)井段頭屯河組地層巖石以伊/蒙混層為主、混層中間層比高，且微間隙和微裂縫較發(fā)育，鉆井液濾液在壓差和化學(xué)勢(shì)差作用下沿地層微裂隙侵入地層，引起泥頁(yè)巖的局部水化，產(chǎn)生較大的水化膨脹壓(即水化膜斥力較大)，使井壁失穩(wěn)，易發(fā)生坍塌掉塊及卡鉆等井下復(fù)雜情況。

2)準(zhǔn)中4區(qū)塊易失穩(wěn)井段頭屯河組地層局部破碎，薄弱點(diǎn)多，非均質(zhì)性強(qiáng)，裂隙發(fā)育，目前主要的應(yīng)對(duì)措施是增強(qiáng)鉆井液的抑制性和封堵能力，并不能完全滿足該區(qū)塊開發(fā)的要求，因此有必要針對(duì)性地開展研究，建立具有黏結(jié)固壁性能的鉆井液體系，實(shí)現(xiàn)鉆井過(guò)程中的井筒強(qiáng)化。